ГК “Росатом” разработала инновационные 3D-принтеры для печати керамических изделий: подробности проекта

На фото: Керамический 3D-принтер. Фото: пресс – службы Научного дивизиона ГК “Росатом”. Стало известно, что корпорация “Росатом” выпустила опытные установки для 3D-печати керамических изделий. Эта новая технология разработана исследователями АО “НИИграфит”. Предложенные инновационные системы не имеют отечественных аналогов. Основная задача для этих новых систем – это замена производства геометрически сложных изделий из металла на аналогичные из полимерных композиционных материалов, полученных с помощью аддитивных технологий. «Запуск печати керамических и полимерных изделий с помощью 3D-принтеров российской разработки позволит ускорить и снизить стоимость производства запасных частей и элементов не только для атомной энергетики, но и для других отраслей – автомобильной, сельскохозяйственной, авиационной и добывающей промышленности.

Детали, созданные с применением аддитивных технологий на отечественных установках, по своим физико-механическим характеристикам будут соответствовать аналогичным изделиям из металла», – прокомментировал директор химико-технологического кластера Андрей Голиней.

Разработка полимерного и керамического принтеров началась в 2021 году. Опытные образцы собрали в прошлом году. В течение этого года устройства проходили испытания.

Керамический принтер позволяет изготавливать сложнопрофильные изделия на основе керамического композиционного материала, которые применяются в атомной и авиационной промышленности, например, при производстве рабочих колес насосов. Он совмещает две технологии 3D-печати: FDM/LDM и SLA. Установка состоит из двух независимых модулей, которые параллельно ведут работу по построению различных элементов. В результате такой компоновки повышается производительность работы принтера.

Вторая разработка ученых АО «НИИграфит» – полимерный 3D-принтер – применяется для производства высоконагруженных изделий на основе полимерных композиционных материалов. Для печати используется изготовленный на базе института непрерывноармированный жгут. В принтер интегрирована отечественная программно-аппаратная платформа, современная система контроля печати. Установка соответствует всем современным требованиям, предъявляемым к аналогичным устройствам на мировом уровне: высокоточное изготовление комплектующих на станках с числовым программным управлением, уникальная термокамера, изготовленная с применением авиационных технологий, обеспечение равномерного подогрева необходимых узлов принтера, высококачественная механика, собственное программное обеспечение. Принтер состоит из элементов, не имеющих аналогов на рынке: двойной системы охлаждения узлов, двухэкструдерной головы с автоматическим подъемным механизмом, уникальной высокотемпературной камеры. Отечественная установка в несколько раз легче и дешевле импортных аналогов.

Полимерный 3D-принтер. Фото: пресс-служба Научного дивизиона Госкорпорации «Росатом»

Интерес к 3D-печати проявляют медики, металлурги, нефтегазовый сектор, в том числе для ремонта габаритных изделий и изготовления отдельных деталей в логике импортозамещения. Востребованы изделия аддитивного производства в авиаотрасли, атомной энергетике и автомобилестроении.

Почему компании все чаще и чаще предпочитают 3D-печать изделий керамикой другим технологиям?

Керамику можно назвать идеальным материалом. Сферы применения расширяются благодаря возможности использования ее в аддитивном производстве.

  1. Высокая механическая прочность, твердость и износостойкость получаемых деталей.
  2. Малая плотность, легкость.
  3. Высокие рабочие температуры (до 3500 С), керамика – отличный теплоизолятор, поэтому запчасти не деформируются при большом диапазоне температур. Это очень важная особенность для применения в космической, литейной промышленности.
  4. Химическая стойкость. Изделия способны работать в агрессивных средах, защищены от любых форм коррозии.
  5. Превосходные диэлектрические свойства позволяют широко использовать этот материал в электронике, компьютерной технике.
  6. Ударная вязкость. Отдельные виды керамики используются для механических деталей, способных выдерживать большие нагрузки в механических агрегатах, таких как подшипники.
  7. Радиационная устойчивость позволяет использовать ее в атомной промышленности.
  8. Биосовместимость.  Напечатанные изделия можно использовать для замены костных структур в теле человека.

Почему 3D-печать керамических изделий предпочтительнее изготовления их традиционными методами?

  • Прежде всего, из-за быстрой возможности вносить конструктивные изменения. Не нужно ждать недели, как при работе традиционными методами.
  • Возможность создания сложной индивидуальной формы, включающей в себя сложные внутренние каналы.
  • Изготовление изделий с индивидуальным составом добавок в материале. Это позволяет добиваться уникальных и необходимых характеристик изделий. Только 3D-печать керамикой может значительно сократить время НИОКР по созданию нового материала.

Сферы применения

  • аэрокосмическая промышленность – изготовление деталей спутников,  стержней для лопаток турбин двигателей самолетов;
  • литейная промышленность – изготовление литейный форм точных или со сложной внутренней структурой;
  • машиностроение – подшипники, форсунки, части, работающие при больших нагрузках и агрессивных средах;
  • химическая промышленность – детекторы, мембраны, катализаторы и пр.;
  • атомная промышленность – катализаторы, изоляторы;
  • электроника и компьютерная техника – подложки, системы отвода тепла и охлаждения;
  • стоматология – изготовление коронок, имплантов;
  • медицина – изготовление медицинских имплантатов костей, инструментов;
  • эстетическая медицина – лицевые импланты.

Источник информации и фото: пресс-служба Научного дивизиона Госкорпорации «Росатом»

Автор: Ирина Усик
Источник: https://scientificrussia.ru/