Группа студентов бакалавриата из Швейцарии создала инновационный 3D-принтер, который способен одновременно работать с двумя разными металлами с помощью лазерного плавления порошка на вращающейся платформе. Новый подход, получивший название RAPTURE, может радикально изменить производство дорогостоящих сложных компонентов и деталей. Исследование было опубликовано в журнале CIRP.
Проект был реализован в течение девяти месяцев студентами ETH Zurich под руководством профессора Маркуса Бамбака и старшего научного сотрудника Майкла Такера. Всего шесть студентов пятого и шестого семестров разработали прототип, использующий лазерное плавление порошка с вращающейся платформой (LPBF). В отличие от традиционных принтеров, работающих по принципу «стоп-старт», система RAPTURE наносит и плавит порошок непрерывно. Это позволяет значительно ускорить процесс печати и сократить время изготовления цилиндрических компонентов более чем на две трети.
Особенность принтера в том, что он может одновременно обрабатывать два различных металла за одну операцию. Например, с его помощью можно создавать ракетные сопла с медным сердечником и внешней частью из никелевого сплава без необходимости дополнительных этапов печати или сложной постобработки.
«Этот процесс идеально подходит для сопел ракет, вращающихся двигателей и других сложных компонентов аэрокосмической отрасли. Обычно такие детали имеют большой диаметр, но очень тонкие стенки, и традиционные методы не позволяют получить их качественно за короткое время», — пояснил Майкл Роберт Такер.
Принтер также оборудован вращающейся системой подачи порошка и газовой системой, которая критически важна для качества деталей. Механизм продувает инертный газ через зону плавления, предотвращая окисление металла, а побочные продукты — сажа и брызги — удаляются через специальное выпускное отверстие. Это обеспечивает более чистую среду сборки и высокую целостность деталей.
«Сначала мы недооценили, насколько важен поток газа для качества продукции. Теперь мы знаем, что это крайне важно», — отметил Такер.
Проект RAPTURE является частью Швейцарской академической космической инициативы (ARIS), цель которой — достичь «линии Кармана», условной границы между атмосферой Земли и космосом на высоте около 100 километров. Студенты разрабатывают ракетные сопла на жидкостном топливе, способные выдерживать условия космического полета, что делает RAPTURE ключевой технологией для учебных и исследовательских проектов ARIS.
Университет уже подал патент на разработку, отмечая ее потенциал в аэрокосмической, автомобильной и энергетической сферах. Прототип уже напечатал статоры турбин диаметром до 20 сантиметров.
«Тот факт, что команда студентов создала работающую машину за девять месяцев, весьма примечателен. Сейчас мы работаем над масштабированием процесса и планируем сотрудничество с промышленными партнерами», — добавил Такер.
Хирурги впервые создали имплантат позвоночника с помощью ИИ и 3D-печати
Индийский стартап напечатал крупнейший в мире ракетный двигатель без швов
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram