Трёхмерная печать песчаных форм давно перестала быть экзотикой. Основу рынка по-прежнему занимает кварцевый песок: дешёвый, привычный, везде доступный. Но на горизонте уверенно растёт конкурент — керамический бокситовый песок. В конце 2025 года вышло исследование Fraunhofer IGCV, где оба материала напечатали на одном и том же оборудовании и сравнили напрямую. Получилась любопытная картина, которая отлично показывает, куда движется отрасль.
Зерно в макрорежиме
Главное различие между песками — форма и размер зерна.
У кварца зерно овальное и довольно угловатое, средний диаметр около 0.13 мм. У бокситового — почти идеальная сферичность и диаметр крупнее, около 0.21 мм.
Это влияет на всё: на скорость ракеля, на необходимое количество связующего, на газопроницаемость и на прочность.
Керамический песок благодаря круглому зерну течёт легче. В исследовании удалось поднять скорость нанесения слоя с 100 до 400 мм/с. То есть печать реально ускорили примерно в два-три раза. Для промышленной серии это разница не «приятно», а «половина смены экономится».
Кварц такой скорости не выдержал: при превышении порога 100 мм/с начинались дефекты слоя.
Секретный ингредиент в рецепте настроек
Интересный момент: бокситовый песок требует больше катализатора, иначе связующее не полимеризуется как надо. При оптимальных настройках прочность образцов доходила до 3 МПа, а это заметно выше, чем у кварца в тех же условиях.
Газопроницаемость у керамического песка тоже оказалась выше: примерно 315 против 224 единиц. Для литья это важно, потому что снижает риск газовых раковин.
По шероховатости поверхности форм ситуация обратная: поверхность у боксита получается грубее, так как крупнее зерно. Средняя шероховатость форм — порядка 170 мкм, у кварца около 100 мкм. На отливке это различие немного сглаживается, но остаётся.
Точки риска при работе с бокситовым песком
Из-за крупного зерна боксит чаще даёт включения песка в металле, особенно на сложных участках формы. Если форма спроектирована неаккуратно, стержень может «осыпаться» сильнее, и тёмные частицы заметнее на алюминии. Впрочем, исследователи подозревают, что часть дефектов связана именно с конструкцией опытной формы, а не с материалом.
Вторая проблема — химия. Бокситу нужно больше кислотного катализатора, а это повышает газовые выбросы при литье. В реалиях литейных производств это значит: вентиляция, фильтры, бумажная волокита, экология, удержание рабочих. Не все готовы перестраивать систему ради смены материала.
Третья — цена. Сейчас бокситовый песок в 5–10 раз дороже кварца. В России его почти не производят, ввозят в основном из Бразилии и Китая. Доставка и логистика — ощутимая часть бюджета. Это автоматически ограничивает применение в массовом производстве.
В каких задачах керамический песок оправдывает себя
Несмотря на цену, у керамического песка есть ниши, где он объективно выигрывает:
• крупные сложные формы, где важна высокая газопроницаемость;
• детали, чувствительные к тепловой деформации (у боксита низкое тепловое расширение);
• ситуации, где критичен быстрый цикл печати;
• тонкие полости, которые потом нужно легко выбивать (бокситовый песок выбивается проще).
Для литейных производств, которые уже перешли в 3D-печать или планируют модернизацию, боксит даёт реальную возможность сокращать сроки и уменьшать количество брака, но цена перевешивает пользу, если речь не о высокомаржинальной продукции.
Российская реальность
У нас промышленная 3D-песчаная печать растёт, но всё ещё довольно точечно: в авиастроении, оборонке, судостроении, автоиндустрии. Большинство компаний работает на кварце, потому что поставки стабильные, цена терпимая, оборудование уже настроено.
Керамический песок в Россию завозят, но в основном под проекты, где заказчик согласен платить за результат. Повторное использование боксита теоретически возможно, и исследования показывают высокий потенциал восстановления, но пока в РФ нет достаточного объёма для переработки, установка перерабатывающих комплексов экономически не оправдана.
Что в итоге?
Исследование чётко показывает: кварцевый песок — экономичный стандарт, но со своими физическими ограничениями. Керамический бокситовый песок — технологически более сильный материал, особенно по скорости печати и прочности, но дорогой и требующий аккуратного обращения.
Если бы рынок жил только техничностью, боксит победил бы завтра. Но рынок живёт логистикой, экологией и себестоимостью. Так что ближайшие годы мы увидим гибридный путь: кварц остаётся массовой основой, а боксит будет расти в премиальных сегментах и точечных задачах.