Как будут печатать российские космические аппараты

Проволочный 3D-принтер, разработанный специалистами ИФПМ СО РАН, позволит сократить время изготовления деталей для космических аппаратов, причем существенно — вместо нескольких месяцев одна деталь будет изготавливаться за несколько часов. К тому же это будет дешевле — процесс не требует дорогостоящей оснастки. У изобретения есть еще одно преимущество — агрегат способен печатать сразу крупногабаритные сложные конструкции. Благодаря этому можно избежать сварных швов, которые чаще всего являются зоной риска и на них тоже требуется дополнительное время.

На порошковых 3D-принтерах в промышленности уже давно печатают небольшие детали для важных узлов и дорогих конструкций. Специалисты Института физики прочности и материаловедения СО РАН решили использовать в качестве материала для печати филаменты — монолитные сварочные или специализированные проволоки.

Проволочный 3D-принтер печатает ответственные конструкции без сварки и заклепок. Изображение: Digital Alloy

Вместо нагрева лазером в принтере применяется нагрев электронным пучком в вакууме — изделие спекается послойно из расплавленной проволоки. Это гарантирует высокое качество полученной детали — в ее материале нет пор и он не окисляется.

Кроме того, технология позволяет использовать филаменты из разных материалов. Фактически, на принтере можно напечатать сложную цельную деталь, где вместо сварных швов и заклепок будут переходные зоны, состоящие из сплава нескольких материалов. При динамической нагрузке такая конструкция гораздо надежнее, чем сварная или сборная.

В мире подобная технология уже используется, а появление проволочного 3D-принтера в Росси сделает производство космических аппаратов проще и дешевле. Дебютом агрегата должно стать производство титановых шар-баллонов, где хранится гелий для пневматических механизмов ракетных двигателей. Шар-баллоны предназначены для космических аппаратов РКЦ «Прогресс». Сейчас для их создания требуется дополнительно изготовить оснастку и пресс-формы — в итоге на одну заготовку уходит около полугода. Печать на проволочном 3D-принтере заметно все упрощает, и вместо месяцев, по словам ученых, на изготовление требуются часы.

Прототип российского проволочного 3D-принтера. Изображение: пресс-служба инновационных организаций Томской области

У технологии есть небольшие недочеты. Так, у изделий, полученных таким методом, довольно грубые поверхности — они нуждаются в дополнительной механической обработке. Несмотря на это, проволочная печать все равно выгоднее традиционных способов во всех отношениях.

Возможность изготовить крупные детали конструкций быстрым и дешевым способом должна вызвать интерес и на других рынках. Вероятно, в будущем детали, напечатанные на проволочном 3D-принтере, найдут применение в автомобильной промышленности и авиастроительной отрасли.

В настоящее время изготовлено два экспериментальных образца устройства — их сборка запланирована на март, после чего начнутся пробные запуски. Промышленный образец принтера ожидается в первой половине 2020 года, после чего устройство запустят в серийное производство.