В Южно-Уральском государственном университете (ЮУрГУ) разрабатывают портативный 3D-принтер для печати металлических изделий. Это проект выпускника кафедры «Оборудование и технологии сварочного производства» Политехнического института Семена Кочурова. Его цель — создать компактную и мобильную аддитивную установку, аналога которой в России сегодня нет. Работа ведется при поддержке грантовой программы Виктора Христенко.
Сначала команда планировала интегрировать в конструкцию 3D-принтера технологию холодного переноса металла, запатентованную австрийской компанией. Внедрить зарубежную разработку пока не удалось. Тогда инженеры переформулировали цели и сосредоточились на создании надежного, мобильного и финансово выгодного принтера.
«Мы хотим создать плотный фундамент проекта. Основной упор делаем на то, чтобы прибор был компактным и интуитивно понятным в работе оператора. В нашей стране компактные 3D-принтеры по печати металлом отсутствуют, — пояснил Семен Кочуров. — У коллег, которые занимаются подобными технологиями, установка весит 2 тонны! Это нетранспортабельно. Наш прототип будет весить примерно 200–300 кг. Его можно будет эффективно перемещать к месту ремонта деталей или в места локального производства».
В основе разработки лежит технология электродугового выращивания (ЭДВ), известная в мире как WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Это автоматическая сварка в среде защитных газов, когда деталь создается слой за слоем путем наплавки металлической проволоки электрической дугой. Такой способ ускоряет процесс производства и не требует затрат на сложную оснастку и последующую обработку детали.
Главное преимущество установки в том, что ее можно будет использовать в удаленных районах. 3D-принтер позволит воспроизвести или восстановить вышедшие из строя узлы машин — поршни двигателей, шестерни, валы — прямо на месте. В этом случае долго ждать доставки запчастей не придется.
«Классическая схема производства в подобных ситуациях требует заказа детали на заводе, наладки оснастки и больших вложений. Технология WAAM позволяет „выращивать“ объект непосредственно в зоне эксплуатации. Человек создает программу, и робот печатает нужное изделие», — рассказал подробности проекта разработчик Семен Кочуров. Принтер проектируется как полностью обособленная система. В отличие от существующих похожих прототипов в других вузах, где обычно модернизируют старые пластиковые принтеры и подключают к ним внешние источники тока и газовые баллоны, в новой установке все необходимые агрегаты будут встроены в корпус. Это сделает устройство максимально автономным — достаточно будет купить аппарат, заправить газ и проволоку, выбрать режим и начать печатать.
Сейчас проект находится на стадии создания прототипа. Размер рабочей камеры составляет 100Х100Х100 мм. После устранения технических недочетов планируется коммерциализация разработки. По оценкам команды, на доводку устройства до рабочего образца уйдет еще примерно полгода-год.
«На сегодняшний день портативные 3D-принтеры с использованием технологии электродугового выращивания применяются с целью изготовления сложнопрофильных деталей, которые трудно или невыгодно изготавливать традиционными методами литья или ковкой. При этом студенты предлагают использовать гибридное решение, объединив процесс выращивания детали с помощью электрической дуги с последующей механической обработкой на станке с ЧПУ. Такая конструкция позволит быстро и надежно изготовить изделия там, где невозможно обеспечить восстановление в течение двух-трех дней, — пояснил заместитель директора Политехнического института по учебной и воспитательной работе Иван Ильин. — Полученные студентами в стенах университета знания и умения будут реализованы в рамках данного проекта на практике от идеи до конечного продукта, востребованного на рынке».
Сейчас разработчик Семен Кочуров продолжает обучение в магистратуре ЮУрГУ, чтобы довести свой проект до готового рыночного продукта.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
Фото: ЮУрГУ / Анатолий Останин
