Сломалась, к примеру, у меня ручка от шкафа. Ищу в гугле похожую 3D-модель или вообще делаю свой дизайн, иду на балкон, включаю родной 3D-принтер и через несколько часов достаю тепленькую новую деталь. Это миф или ближайшее будущее? По крайней мере, ученые уже предложили методику повышения, как минимум вдвое, прочности 3D-изделий. Основана она на изучении связи между температурными параметрами процесса печати и свойствами готовой детали.
Метод, предложенный учеными НИТУ «МИСиС» и даже опубликованный в международном научном журнале Rapid Prototyping Journal, в принципе, открывает реальную перспективу создания «на дому» нужных бытовых предметов, по качеству сопоставимых с фабричными.
Процесс печати даже не полимером — глиной
Сегодня среди машин аддитивного производства доминируют относительно простые и недорогие аппараты настольного формата, как правило, относящиеся к категории open source hardware и работающие по принципу распределения расплава термопластического полимера.
Это те самые вездесущие 3D-принтеры, ставшие неотъемлемой частью современного хакспейса или молодежного кружка технического творчества, обосновавшиеся в гаражах и на кухнях энтузиастов-мейкеров. Несмотря на скромные габариты и низкую стоимость, средний настольный 3D-принтер имеет весьма приличный производственный потенциал. Годовая производительность аппарата превосходит 100 кг полимерных изделий. Это примерно в 2 раза больше количества производимых фабриками полимерных продуктов на одного жителя планеты ежегодно.
А здесь — печать пластиком, то самое «распределения расплава термопластического полимера»
Иными словами, теоретически персональный 3D-принтер может полностью покрыть потребности своего владельца в пластмассовых продуктах. В то же время, пока не слышно о заметном использовании настольных 3D-принтеров для производства потребительских продуктов, и мои соседи на балконах табуреты не печатают.
Одна из причин такой недооценки потенциала этого класса устройств — это дефицит доверия к ним со стороны дизайнеров и инженеров. Распространено (и, по-честному, не безосновательно) мнение, что прочность полимерных изделий, полученных настольной 3D-печатью, несопоставимо мала в сравнении с прочностью аналогичных предметов, произведенных традиционно, на заводе.
Резиденты лаборатории цифрового производства Fab Lab НИТУ «МИСиС» считают, что это, мягко говоря, не прогрессивная точка зрения.
«Все дело в отношении, — говорит руководитель Fab Lab НИТУ «МИСиС» Владимир Кузнецов – Если перестать относиться к настольному аппарату как к принтеру, то есть к устройству, с помощью которого можно получать «распечатку» — объемную реплику компьютерной модели и начать относиться к нему, как к программно контролируемому и перемещаемому в трех осях экструдеру, то есть к производственной машине, то изменится сама парадигма.
У идеального принтера должна быть только одна кнопка = print, все процессы превращения компьютерного файла в «распечатку» скрыты от пользователя. Идеальная производственная машина, напротив, должна представлять пользователю полный контроль над технологическими параметрами процесса».
«В опубликованной работе мы показали, что значительно повысить прочностные характеристики полимерного изделия можно, обеспечив достаточно высокую температуру на границе между формирующимся и предшествующим ему слоем детали, — рассказывает один из соавторов исследования аспирант кафедры материаловедения цветных металлов Азамат Тавитов, — В свою очередь, воздействовать на температуру на границе слоев мы можем, меняя температуру сопла, скорость печати, интенсивность обдува детали и даже количество одновременно печатающихся изделий.
Еще один ключевой параметр, влияющий на прочность сцепления между слоями и, соответственно, на прочность всего изделия — это эффективность экструзии. Оптимизировав эти параметры, мы улучшим сцепление между слоями детали, то есть можем вплотную приблизить прочность на межслойной границе к прочности самого материала. Как показало исследование на конкретных кейсах, вне зависимости от геометрии изделия или способа нагружения, оптимизация температурных параметров процесса дает заметные результаты — прочность деталей по сравнению с референсными, напечатанными по дефолтным параметрам возрастает до двух раз».
К сожалению, не доступен сервер mySQL