image
image

Функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации.

+1.2° C
23 марта20:23

Функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации.

  • ···
  • ···
  • Главная
  • Новости
  • Проекты
  • Университет
  • Коронавирус
  • Объявления
  • Он/она
  • Погода
  • Домены
  • Почта
  • Тесты и игры
Войти
или
Зарегистрироваться
Поддержка этого браузера прекращена. Чтобы воспользоваться преимуществами Tomsk.ru установите другой браузер.

Взорвать, напечатать, растворить: физики ТГУ придумали технологию печати металлических изделий на обычном 3D-принтере

14:00 / 30.01.23
5475
Фото: ТГУ
Статья: Елена Тайлашева
Взорвать, напечатать, растворить: физики ТГУ придумали технологию печати металлических изделий на обычном 3D-принтере

Трехмерная печать в свое время стала революцией — появилась возможность на месте печатать любую деталь из пластика. Сейчас технология развивается в основном в сторону скорости и качества печати, но материал для конечных изделий остается все тем же. Ученые Томского госуниверситета сумели модернизировать обычный 3D-принтер под печать металлических изделий, используя в качестве исходного сырья оригинальные фидстоки. Подробности — в специальном проекте Tomsk.ru и ТГУ «Технотренды».

В чем разница печати пластиком и металлом?

Если для каких-то нужд нужно сделать деталь сложной формы из пластика — нет проблем. 3D-принтеры можно купить в любом компьютерном магазине, цена вопроса — от 10-15 тысяч рублей. Ставь хоть дома. Если нужна металлическая деталь, все сильно сложнее. Классический вариант: обработка заготовки на токарном или фрезерном станке, шлифовка специальной машиной…

Максим Криницын, сотрудник отдела инновационных программ и проектов научного управления ТГУ:

Для металла также существуют способы трехмерной печати, самый распространенный — лазерное или электронно-лучевое сплавление: металл локально переплавляют и выращивают изделие слой за слоем. Но это дорогостоящие 3D-принтеры, которые существуют только в промышленном исполнении. Их цена — от 10 миллионов рублей за самые простые модели до сотен миллионов. Печать одного изделия стоит очень дорого, плюс нужны особые условия работы, к тому же годовое обслуживание принтера может стоить дороже, чем он сам. В общем, далеко не каждое предприятие может себе позволить…

Фидстоки, разработанные в Томском госуниверситете, позволяют печатать металлические изделия на обычных 3D-принтерах. Такого в мире еще никто не делал.

Что же такое фидстоки?

Для массового выпуска изделий из пластика используется литье под давлением в формы. Исходное сырье для литья — полимерные гранулы. Так вот, фидстоки — это те же самые полимерные  гранулы, но в них добавлены металл или керамика в виде порошков (или нанопорошков).  То есть просто модернизированный пластик. Для его применения подходит то же самое оборудование, что и для обычного пластика.

Максим Криницын:

Первоначально фидсток использовался именно для литья под давлением в литьевых машинах для пластмасс. Принцип работы таков: металлы и керамика имеют температуру спекания в среднем 1000 градусов и выше, а почти любой полимер выгорает на 300 градусах. После того, как мы получили изделие из фидстока, пластик удаляется — и получается металлическое или керамическое изделие.

Для примера Максим показывает два идентичных по форме изделия в форме снежинки. Но первый образец — довольно хрупкий, потому что прочность связи у полимера небольшая. Его не сложно сломать. Это так называемая «зеленая деталь» — то, что вышло из 3D-принтера сразу после печати фидстоками. Вторая снежинка — это уже конечное изделие из металла. Таковым оно становится после обработки: «зеленую деталь» помещают в растворитель (ацетон или спирт, в зависимости от первоначального состава гранул), полимерное связующее удаляется, металл — в данном случае медный сплав — остается. Потом, правда, нужен еще один этап – спекание в вакуумной печи при высоких температурах (это уже классические технологии порошковой металлургии). Дома ее не поставишь, но в целом это не такая дорогая и сложная вещь, как оборудование для лазерного спекания. Почти на любом заводе вакуумные печи есть.

Фидсток засыпается в виде гранул в модернизированный 3D-принтер, и тот послойно печатает заданную трехмерную модель.

Кто производит фидстоки и в чем ноу-хау томичей?

Мировым монополистом по фидстокам является немецкая компания BASF. Она производит их для литья под давлением. Кроме того, у немцев довольно узкая номенклатура по химическому составу — в силу, так скажем, специфичности рынка.

Максим Криницин:

BASF производит менее десятка составов фидстоков, мы же можем получать фидстоки, по сути, из любого материала, который существует в виде проволоки. Сталь, медь, алюминий, титан, молибден, вольфрам —что угодно! Дело в том, что в ТГУ существует технология получения порошков (в том числе наноразмерных), которую разработал университетский ученый, главный научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии Марат Лернер.

В частности, порошки получаются методом электровзрыва проволоки: металлическая проволока (повторимся, любого состава) нагревается, взрывается (для этого подается большой короткий импульс энергии) и после этого кристаллизуется в виде порошка. Затем на специальной машине этот порошок переплавляется с полимером, полученная нить разрубается на гранулы.

В принципе, непосредственно технология электровзрыва достаточно известна,  но чтобы таким способом получить фидсток, нужно привлечь сразу несколько специалистов из разных областей: химиков, материаловедов, взрывников, инженеров. Если речь идет о материалах для медицины, то еще и медиков и биологов.

Максим Криницын:

Исследования были поддержаны Российским научным фондом и программой «Приоритет 2030». Мы ориентируемся на машиностроение как основного потребителя технологии. Но она может применяться практически в любой сфере. Например, на одной из выставок мы получили запрос на изготовление керамических изоляторов для высоковольтных линий. Есть интерес со стороны медицины: 3D-печать хороша тем, что позволяет штучно печатать изделия уникальной формы по заданной модели, а медицина — это всегда именно штучное производство, потому что у каждого человека свои особенности зубов, костей. Сейчас у нас есть несколько отработанных, полностью готовых составов. В лабораторных условиях мы по заказу можем произвести несколько десятков килограмм фидстоков, но сама технология масштабируема на любом производстве.

image
image
Наши социальные сети
VK
VK
Telegram
Telegram
OK.RU
OK.RU
Комментирование этой новости отключено модератором
image
image
image
image
 
vktgokyoutubeyzentiktok
Редакция

Главный редактор Афонасова Д.А.
Шеф-редактор Гришко С.В.

news@tomsk.ru
522-099

© 1997 – 2023 Городской портал Tomsk.ru

Учредитель ООО «Дайджест ТВ». Св-во о регистрации СМИ ЭЛ №ФС 77-71671 выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 23.11.2017

Нашли ошибку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Реклама и партнерство

solo@rde.ru
521-633
Техподдержка
support@tomsk.ru
52-10-01 доп. 360
яндекс.ћетрика
18+
Использование материалов портала запрещено без письменного разрешения редакции