CC BY
4
Аддитивные технологии
Главный элемент
Прогнозы того, что 3D-печать в ближайшие несколько лет прочно войдет в нашу жизнь и существенно преобразит ее, не сбудутся, если для 3D-оборудования не будет качественных и дешевых расходных материалов. Множество компаний по всему миру пытаются занять растущую нишу их производства. Включилась в эту гонку и Беларусь. О перспективных разработках и выпуске полимеров нам рассказывает заведующий лабораторией «Материалы и технологии ЖК-устройств» Института химии новых материалов НАН Беларуси, кандидат физико-математических наук Александр МУРАВСКИЙ.
Перед Академией наук стоит задача поиска путей эффективной работы и зарабатывания в итоге денежных средств. Соответственно, в числе приоритетов - выпуск высокотехнологичной продукции. Тематика ЭЭ-печати - относительно новая и многообещающая. Благодаря тому, что закончился срок действия патента на экструзионную печать, в последние годы наблюдается всплеск интереса к ней. Поскольку наш институт обладает широкими возможностями по созданию новых материалов, а также оборудованием, позволяющим выпускать готовую продукцию, мы не могли не попробовать поработать в этой нише. Проанализировав рынок, мы подготовили конкретный проект по созданию отечественных материалов для ЭЭ-печати. Он участвовал в Республиканском конкурсе инновационных проектов и занял третье место.
- В чем была суть проекта?
- В Беларуси производятся различные полимерные материалы, сырье - пленки, гранулы и др., но для Эй-печати нужно несколько иное. Требуются специальные продукты
с четко выдержанными свойствами и параметрами. Проект предусматривал модернизацию существующего оборудования института, создание и выпуск новой продукции. В рамках конкурса готовился бизнес-план, который успешно прошел экспертизу и был рекомендован к реализации. Далее проект был профинансирован из средств Инновационного фонда НАН Беларуси, и в итоге сотрудники института разработали состав и технологии изготовления расходных материалов для Эй-печати на базе отечественных композитов для режима печати АБС-пластиком. На данный момент
протестированы все их параметры и проведена необходимая санитарно-гигиеническая экспертиза.
- Какие нюансы выяснились в ходе работы?
- Пришлось подробно разобраться в специфике ЭЭ-печати, в частности РЭМ-методе. Расходный материал здесь - это смесь определенных полимеров. Он получается при помощи специального экструдера, который производит смешение крошки и добавок, обеспечивая стабильность продукции при дальнейшем расплаве в ЭЭ-прин-тере. Очень важно, чтобы при этом материал не горел, не выделял токсичные вещества, сохранял требуемые свойства при дальнейшей эксплуатации готового изделия. Мы столкнулись
с тем, что даже совсем небольшое изменение состава ингредиентов может привести к существенному изменению итоговых свойств композита. В общем, изготовить расходные материалы для ЭЭ-принтеров оказалось непростой задачей. Кроме того, нелегко было обеспечить стабильную повторяемость результатов при изготовлении различных партий продукции.
- Вы уже готовы снабжать этими материалами белорусских потребителей?
- Сейчас мы выпускаем опытные партии материалов для тестирования. Если выйдем на полную мощность, то производительности нашего оборудования будет достаточно для обеспечения текущей потребности рынка не только Беларуси, но и России. К слову, возможность изготовления больших объемов -это наше конкурентное преимущество. Уже сам факт начала нашей работы
в данной сфере повлиял на стоимость расходных материалов для ЭЭ-печати в регионе. Она существенно снизилась. Но мы этого не боимся и готовы конкурировать. В какой-то степени подобная
Тема номера
ситуация даже выгодна нам, поскольку низкие цены на «расходники» стимулируют быстрый рост числа ЭЭ-принтеров, а, следовательно, повышают спрос на большие объемы продукции.
- Какие типы материалов применяются для популярной РйМ-печати?
- Самый распространенный -АБС-пластик. Этот «расходник» относится к ударопрочной группе и в значительной степени превосходит многие другие аналоги в плане механической прочности и жесткости. Среди других достоинств следует отметить тот факт, что данный вид материала можно использовать для нанесения гальванических покрытий, в сфере вакуумной металлизации. Он также подходит для последующей сварки пластиковых деталей. Стоек к щелочам, смазкам, кислотам, моторным топливам. Высокая прочность АБС-пластика позволяет использовать его в производстве несущих элементов. Он широко применяется в автомобильной, медицинской и сувенирной промышленности,
в производстве спортивного инвентаря, сантехники, мебели, игрушек и др. В то же время печать АБС-пластиком сопряжена с определенными технологическими трудностями ввиду достаточно высокой потери объема при охлаждении. Из-за этого возможна деформация изделий. Однако данный нюанс можно нивелировать путем установки подогреваемых рабочих платформ и обеспечения климатического контроля в рабочей камере.
В качестве расходных материалов также используют ПЛА-пластик, нейлон и др. ПЛА-пластик, или полилактид,- самый экологически чистый «расходник» для ЭЭ-печати. Он представляет собой термопластичный полиэфир, который создается из биологического сырья (сахарного тростника, свеклы, картофельного крахмала). Часто применяется для изготовления детских игрушек, но также для ЭЭ-печати прототипов и изделий, которые не предполагается эксплуатировать длительное время. Главный недостаток этого материала - малый
срок службы. Нейлон, в свою очередь, очень похож на АБС-пластик. Однако он обладает лучшей сопротивляемостью высокой температуре печати. Данный вид «расходника» отлично подходит для печати шестерней, рычагов и т.п.
Хочу отметить, что экструзионная печать - это только часть всего рынка ЭЭ-печати. Кроме пластиков в Беларуси вполне можно будет производить и другие расходные материалы: порошки, фотополимеры и т.д.
- Эй-печать - все еще дорогое удовольствие?
- Речь идет о десятках долларов за готовое изделие в зависимости от его объема. Катушка с пластиковым «расходником» массой 0,5-0,7 кг стоит ориентировочно 20 долларов. При этом понятно, что материалы могут значительно отличаться свойствами: прочностью, жесткостью, гибкостью, триботехническими характеристиками, и все это влияет на цену.
- Каковы планы у Института химии новых материалов в сфере аддитивных технологий на нынешний год?
- Наш проект включен в перечень проектов по созданию новых предприятий и производств, имеющих определяющее значение для инновационного развития Республики Беларусь. Согласно плану-графику работ, уже к концу текущего года необходимо вывести выпуск расходных материалов на проектную мощность и осуществить первые коммерческие поставки. Мы намерены изготавливать широкий спектр продукции разных цветов и с различными свойствами. У нас много задумок,
но стартовать собираемся с самых востребованных рынком ее видов.
- Это научное направление достаточно молодое. Существуют ли здесь какие-то стандарты?
- Есть ста ндарт на диа метр прутка расходных материалов. Для размера 1,75 мм точность должна составлять 0,01-0,02 мм. При
отклонениях свыше этих пределов готовые изделия будут отличаться от запроектированных. Качество ЭЭ-пе-чати напрямую зависит от качества изготовления прутка. Соответственно, одной из основных наших задач при организации производства был выход на калиброванный диаметр. Начинали с того, что получали вместо 1,75 мм целых 2 мм, в сечении не требуемый круг, а эллипс. Но в ходе модернизации оборудования поставленную техническую задачу удалось решить.
- Конкурентов много?
- В основном на белорусском рынке представлена продукция дальнего зарубежья. В частности, надо конкурировать с китайскими производителями. Это довольно смело, но возможно. Дело в том, что Китай находится далеко, а цена одной катушки материала относительно небольшая, так что стоимость транспортировки играет свою роль. С учетом таможенных сборов у нас на местном рынке есть ощутимое преимущество. Можем успешно конкурировать также в России и Казахстане.
- Какие прогнозы роста рынков сбыта?
- В мире ожидается десятикратное увеличение спроса на расходные материалы для ЭЭ-принтеров за два ближайших года. Скорее всего, этот прогноз верен и для Беларуси. Дело в том, что один из принципов современного эффективного промышленного производства - не работать на склад, а оперативно выпускать комплектующие по требованию. ЭЭ-печать хорошо вписывается в эту схему. В принципе, по прочностным характеристикам, а также по качеству поверхности отпечатанные на современных ЭЭ-принтерах детали не уступают изготовленным методом литья. Это значит, что многие узлы изделий, кроме сильнонагруженных, вполне можно делать с помощью ЭЭ-печати. А это значит, что у аддитивного производства большое будущее. И
Владимир ЛЕБЕДЕВ
