Российский 3D-принтер для армированных композитов планируют отправить на космическую станцию

Тема: Прогресс

Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (ЦНИИСМ) совместно с компанией "Анизопринт" разработал армированное композитное углеволокно и 3D-принтер для работы с ним. Технологию трехмерной печати из композитов уже применили для создания корпусов БПЛА. В планах разработчиков - создание недостающих деталей на Международной космической станции.

"Основная задача деятельности ЦНИИСМ и "Анизопринта" - запустить 3D-принтер на орбиту. А именно - применять композитную 3D-печать в космосе", - продолжил Валерий Васильев. Он отметил, что в среднем доставка одного кг полезного груза обходится в 25000 долларов. "Не проще ли отправить туда пятикилограммовый 3D-принтер и композитную проволоку, чтобы печатать недостающие элементы прямо в космосе?!".

1 / 3

Композиты - это углеродные волокна диаметром 5 микрон (в 20 раз тоньше волоса), соединенные полимером. Полимеры делятся на термореактивные и термопластичные.

Термореактивные — это жидкость из полимеров, которая переходит в твердое состояние после нагрева при температуре при повышенной температуре. Такие полимеры применяют в авиа- и ракетостроении. Ленты из углеродных волокон пропитывают жидкими полимерами, укладывают в нужном направлении и проводят термическую обработку до принятия твердого состояния.

Термопластичные полимеры в исходном состоянии твердые. Чтобы пропитать ими углеродные волокна, их необходимо расплавить при температуре в 200-400 градусов. Полимер при этом оказывается настолько вязким, что пропитать им ленту из тонких углеродных волокон оказывается возможным только при давлении порядка 20 атм. Поэтому в промышленных масштабах такая технология в настоящее время практически не используется.

В ЦНИИСМ разработали технологию по использованию сразу двух способов обработки полимеров. "Идея такая: тонкие жгуты из углеродных волокон, содержащие от 1000 до 3000 волокон, пропитываем термореактивным связующим полимером, полностью отверждаем и получаем "проволоку" диаметром 0,3-0,6 мм. Далее проволоку покрываем термопластичным полимером. Для этого необходимо ее всего лишь нагреть, создавать давление в 20 атмосфер не нужно", - рассказал Военное.РФ заместитель главного конструктора ЦНИИСМ академик РАН Валерий Васильев. Он добавил, что получаемая армированная композитная "проволока" в несколько раз крепче стали и в 5 раз легче.

Для использования в 3D-принтерах такой композитной "проволоки" ООО "Анизопринт" (резидент ИЦ "Сколково") разработало печатную головку и экструдер. Технический директор компании, к.т.н. Андрей Азаров объяснил Военное.РФ, что "в принтер загружается сразу две катушки: первая - это армированная композитная "проволока", разработанная в ЦНИИСМ, вторая - обычная пластиковая нить. В экструдере нить расплавляется, покрывая "проволоку", что позволяет укладывать волокна в любом направлении, создавая композиты любой формы и сложности".

Он добавил, что технологию уже успешно апробировали на углеродных корпусах беспилотников компании "ЦУРУ Роботикс". Они получились в два раза легче и не уступили в прочности.

Сейчас "Анизопринт" совместно с компанией "Спутникс" прорабатывает возможность применения композитной 3D-печати в изготовлении малых коммерческих спутников. Совместно были напечатаны панели солнечных батарей и силовые панели космических аппаратов.

Ранее 3Д-принтер фирмы Made in space отправляли в космос специалисты NASA. В России предполагается вывести на орбиту в составе МКС 3D-принтер, разработанный в Томском политехническом университете. Однако эти принтеры осуществляют печать термопластом, не армированным непрерывными углеродными волокнами.