#3D-принтер

Медицина, энергетика, машиностроение, строительство, освоение космоса — лишь часть сфер экономики страны, которые изменят принципы работы благодаря ученым «Росатома». 2024 год ознаменовался несколькими крупными разработками, которые заложили основу для нового качества жизни людей: выращенные эквиваленты кровеносных сосудов и титановые имплантаты с биопокрытием, новые отечественные препараты для борьбы с онкозаболеваниями. Эти и многие другие разработки — результат работы научного дивизиона госкорпорации «Росатом».

3D-печать становится все более популярной в медицине, автомобильной и аэрокосмической промышленности из-за возможности создавать сложные бездефектные изделия с хорошими механическими свойствами. Все чаще для аддитивного производства крупногабаритных деталей применяют технологию проволочно-дуговой наплавки. Так, например, в авиадвигателестроении можно производить многие детали для компрессора и элементов сопловой части. Но в процессе их печати возникают эффекты, которые меняют структуру и характеристики получаемых изделий, снижают качество и срок службы. Ученые Пермского Политеха разработали новый способ — лазерную проволочную наплавку с управляемым переносом металла. Создан прототип оборудования и подобраны нужные режимы наплавки никель-хромовых жаропрочных сплавов. Это позволит создавать надежные детали с минимальной необходимостью дополнительной обработки.

В отличие от традиционных методов производства, где до 90 процентов материалов может превратиться в отходы, 3D-печать металлами позволяет существенно снизить потребление ресурсов. Энергозатраты также сокращаются, а конечные изделия могут быть на 60 процентов легче, что особенно важно в таких отраслях, как авиационная промышленность. Но часто эффективность аддитивных технологий снижается из-за проблем качества и стабильности процесса. Ученые Пермского Политеха выявили основные факторы, влияющие на конечный результат создания 3D-изделий, и разработали конструкционные и программные решения. Это повысит уровень производства и качества получаемых деталей.

Компания новозеландского инженера Питера Бека показала, как с помощью нового аппарата автоматизированной укладки волокон (AFP) специалисты Rocket Lab строят самую большую композитную космическую ракету в мире — Neutron.

Американская строительная компания Icon, занимающаяся 3D-печатью, начала реализацию проекта комплекса отелей El Cosmico в пустыне Техаса. Он будет включать кемпинговые зоны, дома отдыха и частные резиденции, спроектированные известными архитекторами.

Аддитивные технологии широко применяются в авиации и космической отрасли, медицине, автомобильной промышленности, машиностроении и других областях — для изготовления деталей и прототипов, которые невозможно получить традиционными методами. Изделие, печатаемое слой за слоем, должно надежно удерживаться на платформе принтера, иначе модель может отделиться от подложки. Это приведет к неисправимому браку, поэтому важно подбирать оптимальное сочетание материалов. Чтобы упростить и ускорить процесс, ученые ПНИПУ предложили конструкцию устройства для испытаний образцов при различной температуре. Это позволит снизить количество брака при 3D-печати. Изобретение особенно актуально для технологий послойной печати (FDM), которую широко используют в промышленности для формирования сложных изделий.

Сотрудники подольского НИИ НПО «ЛУЧ», входящего в научный дивизион «Росатома», разработали прототип установки селективного лазерного спекания (СЛС) с новой кластерной лазерно-оптической системой сканирования. С ее помощью можно использовать от четырех до девяти сканирующих устройств, что расширяет возможности печати крупногабаритных изделий из карбида кремния. Этот материал может стать заменой тяжелых и менее стойких металлических сплавов в энергетической и других отраслях промышленности.

Ученые из НИИ НПО «ЛУЧ» научного дивизиона «Росатома» разработали опытный образец 3D-принтера для изготовления изделий сложной формы из тугоплавких металлов — вольфрама, молибдена, ниобия — и их композиций, например узлов турбоагрегатов. Это одна из первых установок такого рода в России. С ее помощью можно быстро и качественно изготовить сложные металлические промышленные детали.

Во время ежегодных соревнований по подъему на холм в категории серийных автомобилей, которые проводятся в рамках «Фестиваля скорости» в Гудвуде (Великобритания), гибридный гиперкар калифорнийской компании Czinger 21C проехал трассу за 48,83 секунды, побив прошлогодний рекорд электромобиля Rimac Nevera менее чем на секунду.

Ученые из Калифорнийского университета в Беркли (США) провели успешные испытания микрогравитационного 3D-принтера нового поколения SpaceCAL во время пилотируемого суборбитального полета миссии Virgin Galactic 07.

С помощью яичной скорлупы, экологичного пластика и 3D-принтера американские исследователи научились создавать более дешевые и эффективные версии искусственных каркасов для восстановления и выращивания костной ткани. В будущем благодаря этому методу можно ускорить процесс срастания костей после перелома и даже выращивать недостающие части скелета.

Компании PERI 3D Construction и KRAUSGRUPPE меньше, чем за шесть дней возвели центр обработки данных Wave House в Гейдельберге (Германия). Новое здание стало крупнейшим строением в Европе, напечатанным на 3D-принтере. Его площадь составляет 600 квадратных метров.

Исследования проводятся на стыке двух технологий: трехмерной печати и сверхкритической сушки-стерилизации. Разработанный в РХТУ принтер будет использоваться для печати имплантатов мягких и твердых тканей органов с помощью биосовместимых материалов.

Аддитивное производство реализует послойное формирование изделия путем добавления материала к основе. 3D-печать используют в производстве крупногабаритных деталей для строительства, космической отрасли и многих других. Один из перспективных методов 3D-печати — оплавление материала электронным лучом. При аддитивном производстве возникает необходимость контролировать процесс наплавки, чтобы уменьшить вероятность печати бракованных изделий. Для этого во время наплавки изделия происходит процесс восстановления цифрового образа наплавляемой детали. Ученые Пермского Политеха предложили метод восстановления цифровой модели детали на основе анализа сигнала тормозного рентгеновского излучения.

Контроль температуры материала во время 3D-печати — очень важный аспект при производстве изделий, особенно когда речь идет о медицинских приборах и имплантатах. Перегрев или недогрев полимера в процессе наплавки аддитивным методом приводит к непостоянному сцеплению, что вызывает снижение механических свойств печатных изделий, их избыточную термическую деформацию и разрушение по границам слоев. Ученые Пермского Политеха разработали численную модель процесса создания изделий на 3D-принтере из материала PEEK (полиэфирэфиркетон) методом послойного наплавления.

Технология трехмерной печати металлических изделий все шире используется во многих областях промышленности, в частности, в аэрокосмической, машиностроительной и оборонной. Одна из перспективных аддитивных технологий — 3D-печать с использованием оплавления проволочного материала электронным лучом. Электронно-лучевая плавка позволяет изготовить заготовку детали практически любой сложности по существующей 3D-модели за несколько часов. С растущей популярностью аддитивных технологий появляются все больше новых методик и разработок модернизации существующего оборудования. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая усовершенствует металлическую 3D-печать.

Аддитивные технологии, то есть послойное изготовление изделий, используются в различных высокотехнологичных отраслях промышленности. Подобным методом из биосовместимых полимерных материалов все чаще делают протезы, имплантаты и другие изделия. Одна из важнейших проблем технологии послойного наплавления (FDM/FFF) — это прочность синтезируемых изделий, а именно качество соединения между валиками термопластичного материала. Перегрев и недогрев полимера в процессе наплавки приводит к непостоянному сцеплению. Это вызывает снижение механических свойств печатных изделий, их избыточную термическую деформацию и разрушение по границам слоев. Ученые Пермского Политеха впервые создали технологию для быстрого и точного управления температурой сопла и полимерного материала в процессе послойного наплавления 3D-печати.

Существует множество различных устройств вывода изображений, как больших, например, рекламные мониторы, установленные на торговых центрах, так и компактных дисплеев, которые можно использовать даже в умных часах. Количество новых видов гаджетов растет с каждым годом, но размеры у них разные, поэтому приходится работать над адаптацией экранов. Студенты Пермского Политеха разработали переносной матричный дисплей на адресных светодиодах, который можно использовать для игр, работы или прикрепить, например, к электросамокату.

3D-печать приобретает все большую популярность во всех сферах деятельности человека. Подобный способ производства имеет массу достоинств перед традиционными методами, например, скорость изготовления изделий, качество, точность. 3D-печать используют в производстве крупногабаритных деталей для строительства, космической отрасли и многих других. А благодаря появлению настольных 3D-принтеров, любители и энтузиасты могут создавать бесконечное разнообразие моделей и деталей, которые тяжело найти в обычном магазине. Одним из важных шагов при подготовке к 3D-печати является калибровка принтера, без которой изделия могут быть деформированы. Многие 3D- печатающие устройства необходимо настраивать вручную, а те, что имеют автонастройку, после не всегда точны в печати. Ученые Пермского Политеха разработали новый способ автоматической калибровки платформы 3D-принтера, который поможет сохранить качество и точность при печати.

Ученые из Сколтеха нашли способ печатать на 3D-принтере металлическую пену — особую форму металла, пригодную, например, для очистки нефти и газа от примесей, отвода тепла от горячих элементов кондиционера, гашения вибраций и звукоизоляции в автомобилях, самолетах и другом транспорте или на производстве. Новый подход к производству пенометалла экономит сырье, электроэнергию и время и снижает расходы на производство. Кроме того, расширяются возможности тонкой настройки свойств материала: можно варьировать размер и плотность расположения пор от одного участка детали к другому.