Национальная лаборатория Ок-Риджа (ORNL) представила экструзионную систему, которая повышает эффективность многоматериальной 3D печати пластиком. Технология объединяет несколько экструдеров FDM в единый поток и удваивает скорость изготовления деталей.
Ведущий исследователь проекта Халил Текиналп объясняет: "Система позволяет небольшим экструдерам достигать производительности крупных установок без дополнительной нагрузки по весу, обеспечивая беспрецедентную многоматериальную экструзию".
Патентуемые сопловые блоки из алюминиевой бронзы
Ключевой элемент разработки - патентуемые сопловые блоки из алюминиевой бронзы. Внутренняя конструкция объединяет потоки расплавленного полимера от параллельных экструдеров. Это открывает возможности для FDM печати сложных изделий.
Y-образное сопло упрощает процесс экструзии и снижает пористость центральной части детали. Команда создала специализированное сопло для формирования структур "ядро-оболочка" - один материал покрывает другой в рамках одного слоя печати.
Решение проблем крупных экструдеров
Традиционные крупные экструдеры требуют мощных и дорогостоящих опорных систем из-за веса. При увеличении производительности часто снижается точность при работе с небольшими объемами материала. Это приводит к неравномерному потоку и необходимости снижения скорости печати.
Система решает эти проблемы. Можно добавлять или отключать отдельные экструдеры без ущерба для качества. Это важно для мелкосерийного производства пластиковых деталей, где требуется гибкость в выборе материалов и высокая точность изготовления.
Применение в промышленности
Технология находит применение в аэрокосмической промышленности, энергетике и гражданском строительстве. Возможность создавать детали, сочетающие прочность, гибкость и другие специфические свойства в одном изделии.
Технический руководитель проекта Випин Кумар подчеркивает: "Разработка открывает горизонты производства, позволяя достигать сложных и эффективных конструкций с динамическим переключением материалов при предотвращении перекрестного загрязнения".
Борьба с расслоением материалов
Ключевое достижение - точное комбинирование двух материалов с различными механическими свойствами в рамках одного слоя. Это позволяет создавать композитные структуры с улучшенной адгезией между слоями.
Решается проблема расслоения - одна из основных трудностей полимерной 3D печати. Многоматериальная экструзия обеспечивает прочное соединение слоев разных материалов.
Перспективы для российской промышленности
Для российских промышленных предприятий, внедряющих аддитивные технологии, подобные разработки открывают возможности оптимизации производственных процессов. Компании, специализирующиеся на быстром прототипировании и мелкосерийном производстве, уже помогают предприятиям внедрять передовые решения FDM печати и 3D-сканирования для повышения эффективности производства пластиковых изделий.
| Преимущество | Описание |
|---|---|
| Удвоение скорости | Производительность крупных установок без увеличения веса |
| Многоматериальность | Комбинирование материалов в одном слое печати |
| Гибкость | Возможность добавления/отключения экструдеров |
| Качество | Снижение пористости и улучшенная адгезия слоев |
Исследование финансировалось Управлением критических минералов и энергетических инноваций Министерства энергетики США в рамках программы SM2ART совместно с Университетом Мэна.
Источник: Oak Ridge National Laboratory (ORNL), US Department of Energy
