В Южно-Уральском государственном университете в рамках грантовой программы Виктора Христенко ведется разработка портативного 3D-принтера для печати металлических изделий. Проект реализует выпускник кафедры «Оборудование и технологии сварочного производства» Политехнического института Семен Кочуров. Цель разработки – восполнить отсутствие в России компактных и мобильных аддитивных установок.
Изначально команда планировала интегрировать в конструкцию принтера технологию холодного переноса металла, запатентованную австрийской компанией. Однако внедрить зарубежную разработку пока не удалось. Инженеры переформулировали задачи и сосредоточились на создании надежного, финансово выгодного и мобильного устройства.
«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, – поясняет 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».
Разработка базируется на технологии электродугового выращивания (ЭДВ), известной в мире как WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). По сути, это автоматическая сварка в среде защитных газов, при которой деталь создается слой за слоем путем наплавки металлической проволоки электрической дугой. Такая методика позволяет существенно ускорить процесс изготовления изделия и избежать затрат на сложную оснастку и последующую обработку.
Главное преимущество новой установки – возможность использования в удаленных регионах. Принтер позволит оперативно воспроизводить или восстанавливать вышедшие из строя узлы машин: поршни двигателей, шестерни, валы – без ожидания поставок запчастей, которые могут занимать длительное время.
«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», – подчеркивает разработчик.
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, инженеры ЮУрГУ намерены встроить все необходимые агрегаты внутрь корпуса. Это сделает устройство максимально автономным – «купил, заправил газ и проволоку, выбрал режим печати и начал печатать».
В настоящий момент проект находится на стадии создания прототипа. Рабочая камера составит 100×100×100 мм. Коммерциализация разработки планируется после устранения всех технических недочетов. По оценкам команды, на доводку устройства до прототипа, пригодного к эксплуатации, уйдет еще полгода – год.
Заместитель директора Политехнического института по учебной и воспитательной работе Иван Ильин отметил: «На сегодняшний день создание портативных 3D-принтеров с использованием технологии электродугового выращивания применяют с целью изготовления сложнопрофильных деталей, которые трудно или невыгодно изготавливать традиционными методами литья или ковкой. 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».
Сам разработчик планирует продолжить обучение в магистратуре ЮУрГУ, чтобы довести проект до конечного продукта, пригодного к коммерциализации. Проект реализуется в рамках Грантовой программы В.Б. Христенко «Шаг в будущее» – ежегодной финансовой поддержки программы развития Университета в рамках «Приоритет-2030». Гранты предоставляются на проведение перспективных исследований, формирование кадрового резерва и реализацию уникальных образовательных программ.
