«Китайцы готовы были разобрать его на части»: волгоградские ученые первыми в мире изобрели 5D-принтер
Этого не удалось даже большим умам из Siemens и Mitsubishi.
Выпускник кафедры автоматизации производственных процессов ВолгГТУ Артем Авдеев первым в мире изобрел технологию пятиосевой 3D-печати, или проще говоря 5D-принтер. В прошлом году свою разработку Артем представил научному сообществу, а накануне на уникальный принтер посмотрели и журналисты «Городских вестей». О том, как создавалась чудо-машина и зачем волгоградский принтер понадобился китайцам, — в нашем материале.
«Продаём даже за рубеж»
На вид 5D-принтер что-то типа микроволновки: белый, квадратный, прозрачный и с дверцей. Только предназначен этот аппарат совершенно для другой «кухни». На нем запросто можно изготовить запчасти для импортной и отечественной техники, причем их стоимость обычно получается ниже, чем у покупных.
На одном столе с тридцатикилограммовым 5D-принтером расположились его предшественники – 3D-принтеры различных модификаций.
— Все они спроектированы и изготовлены студентами, выпускниками и аспирантами нашего вуза, — рассказывает руководитель Центра прототипирования ВолгГТУ кандидат технических наук Алексей Макаров. — Например этот (Алексей Михайлович показывает на аппарат с затемненным фронтальным стеклом) появился на свет в прошлом году. Его автор — студент 4-го курса Михаил Козенко. Парень еще на первом курсе начал увлекаться этим направлением работы, собрав команду сокурсников-единомышленников. Сейчас их модификация 3D-принтера запущена в серийное производство и продается даже за рубежом. В нем деталь получается более прочной, так как нагревается не только стол, на котором она стоит во время печати, но и вся камера.
Мы поинтересовались у ученого, чем объясняется «пробел» между 3D- и 5D-принтерами. Проще говоря, почему в природе нет принтера 4D?
— Построение изделия на 3D-принтере осуществляется путем плавления пластиковой нити из катушки и выдавливания расплава через сопло, которое при этом двигается по заранее рассчитанной траектории в горизонтальной плоскости, — объясняет Алексей Макаров. — Когда заканчивается построение слоя в горизонтальной плоскости, изделие опускается немного вниз и следующий слой строится поверх предыдущего. На самом деле 4D-принтеры существуют, они добавляют определенные возможности 3D-принтерам, но имеют большое количество ограничений и не дают принципиального скачка в качестве производимых изделий.
В 5D-принтере печатающая головка может перемещаться в двух направлениях, как это было и в 3D-принтере, но вместо стола в камере имеется небольшое цилиндрическое основание, которое также может перемещаться по вертикали. Кроме этого оно может вращаться и наклоняться. Таким образом удается строить деталь не из плоских слоев, как в обычном 3D-принтере, а из сложных пространственных траекторий. Они переплетаются, спекаются, и деталь получается прочнее в несколько раз, чем на обычном 3D принтере, и может получиться даже прочнее литой. Дополнительным «бонусом» является то, что на печать расходуется меньше сырья и времени.
Дешево и сердито
Ресурс цифрового принтера очень большой — аппарат может печатать без перерыва неделями, а то и месяцами.
— Деталь, изготовленная на нашем принтере, по себестоимости в десятки раз ниже иностранных серийных аналогов, — говорит Макаров. — А востребована такая продукция во многих областях, начиная от производства резиновых уплотнителей и пластиковых компонентов для любой промышленной и бытовой техники и заканчивая медициной, авиа- и ракетостроительной сферами.
Волгоградская разработка 5D-принтера – единственная в мире. Два года назад предпромышленные образцы волгоградских принтеров побывали на выставке в Германии, где произвели фурор. Китайцы прямо в выставочном зале готовы были разобрать их на детали, а затем изготовить точную копию под собственным брендом. Над проблемой многоосевой 3D-печати бьются такие гиганты мировой индустрии как Siemens, Mitsubishi и другие, но прорыв в технологии удалось совершить именно нашим политехникам, существенно опередившим западных конкурентов. Компания Siemens активно разрабатывает программное обеспечение для многоосевой печати, но в их решениях нет универсальности, простоты, прозрачности. У них для подготовки модели к печати нужен высококлассный специалист и много времени для лишь частично автоматизированной подготовки производства. А для волгоградского 5D-принтера модель к печати может подготовить даже школьник за несколько минут.
Волгоградцы, создавшие 5D-принтер, организовали собственную компанию, которая на сегодняшний день является резидентом Сколково. Предприятие активно взаимодействует с техуниверситетом, и волгоградские студенты проходят там практику и даже ведут разработки, направленные на дальнейшее повышение качества печати, которые потом внедряются в серийные модели принтеров.
Сегодня инженеры ставят перед собой новую цель. Как пояснил Алексей Макаров, речь идет не о том, чтобы увеличивать количество осей в печатающем устройстве, хотя это тоже реально.
— Мы работаем над тем, чтобы армировать полимерные изделия непрерывным углеволокном. Такие изделия, имея плотность около 1,1 грамм на кубический сантиметр (чуть тяжелее воды и в 3 раза легче алюминия), будут прочнее самого алюминия и некоторых алюминиевых сплавов при весьма умеренной стоимости! Это открывает еще более широкие возможности, — говорит ученый.
