МГТУ им. Баумана разрабатывает 3D-печать с непрерывным углеродным армированием
Инженеры МГТУ им. Н. Э. Баумана создают технологию 3D-печати, которая может изменить подход к производству деталей для авиации, робототехники и промышленности. Вместо привычного пластикового филамента они предлагают армировать изделия непрерывным углеродным волокном — это принципиально иной класс механических свойств.
Углеродная нить проходит сквозь печатающую головку одновременно с полимерной матрицей и укладывается внутрь детали по расчётной траектории. Волокно работает как арматура в бетоне — принимает на себя растягивающие и изгибающие нагрузки, а полимер выполняет функцию связующего, фиксируя волокна в заданном положении. Как поясняет заведующий лабораторией центра НТИ «Цифровое материаловедение» Вячеслав Богачев, такая архитектура позволяет печатать функциональные детали, способные работать в условиях реальных эксплуатационных напряжений, с минимальной усадкой и деформацией при охлаждении.
Авиастроению и робототехнике нужны лёгкие и жёсткие конструкции. Разработка открывает путь к производству кронштейнов, обтекателей, элементов интерьера, держателей антенн, компонентов шасси, а также деталей для беспилотников и космических аппаратов. Причём речь идёт не только о замене металла на композит, но и о новых конструкторских возможностях.
В отличие от литья или механической обработки, 3D-печать с армированием позволяет формировать сложную внутреннюю геометрию — например, корпуса с интегральными охлаждающими каналами или решётчатые структуры. Такие решения одновременно облегчают изделие и повышают его жёсткость за счёт оптимального распределения материала.
Сейчас разработчики создают прототипы печатных установок, способных работать с непрерывным волокном. Технология уже прошла этап лабораторных экспериментов — теперь предстоят испытания материалов и оборудования.