Ученые ПНИПУ разработали «умное» решение для 3D-печати пластиком

Инновационный метод позволит избежать типичных проблем в виде провисания и деформации при производстве крупногабаритных изделий из полимерных материалов

Создание изделий из полимерных материалов с помощью 3D-печати является одной из самых быстроразвивающихся технологий. Она позволяет эффективно и быстро формировать конструкции различной геометрии, используя расплавленный пластик, который наносится слоями и застывает, постепенно формируя трехмерный объект.

Однако, технология сталкивается с определенными трудностями, особенно когда детали имеют нависающие элементы или располагаются под значительным углом - новый слой пластика может нависать над пустым пространством, не опираясь на предыдущий слой, что приводит к провисанию и деформации всей детали. Проблема создания крупногабаритных изделий особенно актуальна, поскольку традиционные технологии не позволяют применять временные полимерные поддерживающие структуры.

Ученые ПНИПУ и компания ООО «Ф2 Инновации» разработали инновационный метод пространственной поддержки объектов, который включает «умные» подвижные механические элементы, встроенные в конструкцию 3D-принтера. Так, вместо печати одноразовых поддержек из пластика можно использовать механически перемещаемые элементы, выполненные как отдельные конструктивные узлы принтера в виде металлических пластин.

Данный способ основан на использовании механически перемещаемых поддерживающих элементов, которые не являются частью печатаемого объекта и не изготовлены из материала, используемого для печати. Эти конструкции обеспечивают поддержку нависающих частей объекта во время трехмерной печати, не мешая движению рабочего узла 3D-принтера. Форма поддерживающих элементов может изменяться за счет нахлеста, сворачивания или механической связи с оборудованием, что позволяет минимизировать напряжения и предотвращать деформацию неотвержденного полимера. Это инновационное решение позволяет успешно печатать крупные детали с нависающими элементами, а также более объемные изделия в горизонтальном режиме, где слои располагаются вертикально.

Игорь Безукладников, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, советник по науке ООО «Ф2 Инновации»:
«Механические элементы интегрированы в конструкцию 3D-принтера и функционируют синхронно с экструдером. Система управления, основанная на цифровой модели, заранее определяет расположение нависающих элементов и необходимость их поддержки. Таким образом, «умные» поддержки всегда находятся в нужном месте и своевременно отодвигаются, не мешая движению экструдера. В конце печати они просто удаляются, не оставляя следов на поверхности. Такой процесс обеспечивает непрерывную и бездефектную печать».

Изобретение запатентовано компанией ООО «Ф2 Инновации». Эффективность технологии уже проверена на серийном оборудовании, и механизм поддержек интегрирован в конструкцию серийных 3D-принтеров компании.

Pstu.ru