Впервые в России специалисты Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» Политеха разработали технологию изготовления филаментов (расходный материал в виде нити, используемый для 3D-печати) из непрерывного углеродного волокна на основе термопластов — пластических пластмасс, способных размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении. Филамент обладает уникальными, по сравнению с другими применяемыми в 3D-печати материалами, свойствами и применяется в первую очередь в ракетно-космической и авиационной отрасли, а также в двигателестроении.
3D-принтеры заправляются не картриджами, а нитью. Сам процесс печати деталей на таком принтере напоминает создание украшений на торте кондитерским мешком: один слой взбитых сливок или крема накладывается на другой, и из множества слоев получается какая-то фигурка. Также из филамента слой за слоем формируется деталь для двигателя.
Уникальные свойства углеродного волокна, который используют учёные
— Высокая прочность и жесткость
— Очень лёгкий материал
— Устойчиво к высоким температурам или химическим воздействиям
Филаменты из непрерывного углеродного волокна и высокотемпературного полимера группы полиарилкетонов применяют для 3D-печати в специальных принтерах по технологии послойного наплавления (FDM и FFF).
Композиционные материалы (в том числе филаменты) из непрерывного углеродного волокна сейчас производят несколько стран: США, Швейцария и Китай. Материал из-за специфики сферы его использования играет стратегическую роль и практически не экспортируется. Сотрудники ПИШ Политеха «Цифровой инжиниринг» не только разработали технологию изготовления филаментов из непрерывного углеродного волокна на основе термопластов, но и изготовили лабораторную установку для его производства производительностью 500 метров филамента в час. Эта установка введена в эксплуатацию осенью 2023 года в Композитном дивизионе Росатома и сейчас используется для получения опытных партий материалов.
«Более 10 лет наша команда занимается разработкой технологий пропитки углеродных волокон термопластичными полимерами из группы полиарилэфиркетонов. Для нас очень важно, что результаты нашего кропотливого труда в ближайшее время будут внедрены в промышленное производство. Решение задачи производства отечественных филаментов из данного материала — это еще один шаг на пути достижения технологического суверенитета для нашей страны», — прокомментировал значение проделанной работы кандидат технических наук, заведующий лабораторией «Полимерные композиционные материалы» ПИШ Политеха Илья Кобыхно.
Сейчас специалисты Передовой инженерной школы Политеха разрабатывают технологию и опытно-промышленную установку производительностью 12 000 метров филамента в час. Уже идет процесс изготовления и отладки режимов работы модулей и узлов установки. Летом 2024 года опытно-промышленная линия будет введена в эксплуатацию в Композитном дивизионе Росатома.
Подписывайтесь на канал «Теория большого Политеха», чтобы идти в ногу со временем!
Что ещё почитать?