На представленной фотографии запечатлен керамический 3D-принтер (фото пресс-службы Научного дивизиона ГК «Росатом»). Недавно сообщалось, что мегакорпорация «Росатом» создала и выпустила опытные установки для аддитивного производства сложных изделий из керамики. Данная инновационная технология была разработана группой специалистов АО «НИИграфит» и на текущий момент не имеет отечественных аналогов. Основное назначение новых систем заключается в возможности замены производства геометрически сложных металлических компонентов на аналогичные изделия из полимерных композиционных материалов, созданные методом 3D-печати. Внедрение принтеров российской разработки позволит существенно ускорить производственные циклы и снизить себестоимость изготовления запасных частей для атомной энергетики, а также для 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.

Технологические особенности оборудования

Разработанный в «НИИграфите» керамический 3D-принтер представляет собой гибридную систему, которая не имеет аналогов в России. 

• Двухмодульная архитектура: Установка совмещает методы послойного наплавления (FDM/LDM) и стереолитографии (SLA). 
• Параллельная работа: Два независимых модуля могут строить разные элементы детали одновременно, что кратно повышает общую производительность. 
• Собственные материалы: Ученые синтезировали уникальные композиционные пасты и суспензии (включая карбидокремниевую керамику) для аддитивного синтеза.

Текущий статус проекта

• Завершение испытаний: Опытные образцы принтеров, создававшиеся с 2021 года, успешно завершили тестовые испытания. 
• Масштабирование платформы: Проект керамической печати вошел в масштабную линейку из десяти новых аддитивных технологических платформ «Росатома» для работы в экстремальных условиях. 
• Межотраслевая кооперация: Технологии выходят на рынок коммерческого импортозамещения. Параллельно аналогичные SLA-системы от российских партнеров (компании «Ретех») уже внедряются структурами «Ростеха» (ЦАТ ОДК) для печати высокотемпературной керамики, способной выдерживать свыше 1500 °C.

Нормативно-правовая база и тандарты для аддитивного производства в атомной отрасли

Нормативно-правовая база и система стандартизации для аддитивного производства в атомной отрасли России находятся в фазе активного формирования и насчитывают более 50 действующих национальных стандартов (ГОСТ Р). Ведущую роль в их разработке играет Госкорпорация «Росатом» в лице Топливного дивизиона (АО «ТВЭЛ» / ООО «Русатом – Аддитивные технологии»), а также профильный Технический комитет по стандартизации ТК 182 «Аддитивные технологии».

1. Новейшие профильные стандарты (вступили в силу в 2026 году)

В первом полугодии 2026 года Росстандарт утвердил три фундаментальных ГОСТа, разработанных «Росатомом» для регулирования исходных материалов 3D-печати в высокотехнологичных средах: 

• ГОСТ Р 72500-2025: Устанавливает строгие технические требования к качеству титановой проволоки и ее сплавов для аддитивного производства крупногабаритных изделий.
• ГОСТ Р 72501-2025: Определяет параметры и нормативы для стальной проволоки, используемой в установках волновой наплавки.
• ГОСТ Р 72499–2025: Регулирует технические характеристики металлических порошков из нержавеющей стали.

2. Базовые национальные стандарты по 3D-печати металлических узлов

Поскольку базовыми конструкционными материалами в ядерной энергетике выступают металлы, для них действует отдельный комплекс стандартов, включая: 

• ГОСТ Р 71186–2023: Регулирует общие технические условия для металлопорошковых композиций из титановых сплавов, методы их испытаний и безопасность производства. 
• ГОСТ Р 59184-2020: Устанавливает требования непосредственно к промышленному оборудованию для селективного лазерного сплавления (SLM). 
• ГОСТ Р 59036-2020 и ГОСТ Р 59037-2020: Содержат правила проектирования (конструирования) металлических изделий для аддитивного синтеза и общие положения самого технологического процесса печати. 
• ГОСТ Р 59038-2020: Порядок подтверждения качества, внутренней структуры и финальных физико-механических свойств готовых металлических изделий.

3. Цифровые стандарты и обработка данных

Важной вехой стала стандартизация обмена данными для создания цифровых двойников аддитивного процесса. 

• ГОСТ Р 57558-2025 (модифицированный ISO/ASTM 52900:2021): Определяет базовые принципы, классификацию процессов и сквозную терминологию.
• ГОСТ Р ИСО/АСТМ 52950-2022: Регулирует форматы геометрических 3D-моделей, типы файлов, структурирование и общие правила обработки данных перед отправкой на печать.

4. Отраслевой прорыв: внедрение в контур использования АЭС

В начале 2026 года произошло знаковое для отрасли событие. Специалисты «ОКБМ Африкантов» (входит в Росатом) совместно с материаловедческими институтами впервые в России разработали и утвердили конкретную нормативную документацию для 3D-печати деталей реакторных установок (в частности, элементов для коммерческих реакторов РИТМ-200). 

Это позволило перевести аддитивное производство в атомной индустрии из плоскости «экспериментов и макетирования» в плоскость официального применения элементов на действующих объектах использования атомной энергии (ОИАЭ).

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

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