Архивы рубрики: 3D печать

3D-принтеры научили печатать высокопрочными алюминиевыми сплавами

Разработан метод, позволяющий использовать высокопрочные алюминиевые сплавы при 3D-печати. Он основан на использовании вместе с сырьем для печати особых наночастиц, способных служить центрами кристаллизации зерен и тем самым обеспечивать отсутствие трещин при затвердевании расплава. Авторы разработки, ученые из лаборатории HRL, полагают, что их метод позволит использовать 3D-печать для создания легких и прочных деталей сложной формы в авиакосмической отрасли. Исследование опубликовано в журнале Nature.

3D-печать все чаще применяется не только в качестве средства прототипирования, но и для производства деталей сложной формы. Также появляются 3D-принтеры, печатающие металлом, а не пластиком. Но из-за особенностей кристаллизации некоторых металлов и сплавов при печати, обусловленных быстрым и неравномерным охлаждением, их пока сложно использовать в качестве сырья для изготовления изделий с высокими характеристиками.

Американские исследователи решили адаптировать для 3D-печати распространенные высокопрочные алюминиевые сплавы, известные высоким соотношением прочности и плотности — 7075 и 6061. Если использовать такие сплавы для печати без каких-либо добавок, то при кристаллизации расплава в них начнут образовываться продолговатые или дендритные зерна, а оставшийся между ними расплав при дальнейшем охлаждении затвердеет и уменьшится в объеме, из-за чего в материале образуются полости и трещины.

Сравнение структур, образующихся при печати без наночастиц (слева) и с наночастицами (справа)

Для того чтобы избежать образования такой структуры, ученые решили покрыть частицы порошка из алюминиевого сплава другими частицами гораздо меньшего размера. В поисках подходящего материала для наночастиц исследователи проанализировали огромное количество материалов. Главными критериями поиска было минимальное расхождение в периодах и типах решеток, термодинамическая стабильность в сплаве и доступность материала. В итоге ученые остановились на гидриде циркония, который при плавлении образует фазу Al3Zr.

Множество этих наночастиц на поверхности частиц порошка служат центрами кристаллизации, которые обеспечивают образование мелких равноосных зерен и отсутствие трещин и полостей в конечном материале. С помощью этих наночастиц ученые сумели напечатать на 3D-принтере легкие, но в то же время прочные изделия из этих сплавов. Как отмечают исследователи, в будущем такой подход может быть использован и для сплавов из других металлов.

Ранее ученые из HRL Laboratories адаптировали для 3D-печати другой материал. Они научились печатать структуры из прочной и термостойкой керамики, которая выдерживает нагревание до 1700 градусов Цельсия.

Григорий Копиев

Американцы «напечатали» подводную лодку

Для американских «Морских котиков» создали уникальную подводную лодку. Сегодня, 25 июля, портал navaltoday.com сообщил о том, что Лаборатория подрывных технологий (Disruptive Technology Lab) ВМС США показала первую субмарину, напечатанную на 3D-принтере.


Создание пилотируемого подводного аппарата SEAL Delivery Vehicle (SDV), который используется для подводного перемещения бойцов подразделения «Морские котики» (SEAL), обычно занимает 3–5 месяцев и стоит до $800 000. Сотрудники Disruptive Technology Lab при поддержке Oak Ridge National Laboratory (ORNL), смогли создать полный аналог SDV всего за три недели, потратив на это менее $80 000.
Субмарина SDV, напечатанная на 3D-принтере
При создании «печатной» субмарины вместо металла использовался композитный материал из углеродного волокна. На проектировку и печать шести деталей ушло две недели, еще неделя понадобилась для сборки всей конструкции. За свое творение команда разработчиков уже получила награду от командования ВМС США.

В дальнейшем сотрудники Disruptive Technology Lab планируют создать полностью водонепроницаемый «печатный» корпус для субмарины и развивать возможности 3D-печати в создании боевой техники. В ВМС США заявляют, что ученые смогут приступить к тестированию «печатных» прототипов субмарин уже в 2019 году.

Ученые из РФ представят первый в мире 3D-принтер для печати тремя металлами

Российские ученые представят в начале 2018 года первый в мире 3D-принтер для печати тремя металлами, сообщили РИА Новости в Фонде перспективных исследований (ФПИ).
«Лаборатория аддитивных технологий и проектирования материалов – совместный проект ФПИ, Минобрнауки, Нижегородского госуниверситета и Научно-исследовательского физико-технического института ННГУ — закончит в начале 2018 года разработку первого в мире 3D-принтера, печатающего тремя металлическими порошками», — говорится в сообщении.

Как заявил на форуме технологического развития «Технопром-2017» руководитель лаборатории, директор Научно-исследовательского физико-технического института Нижегородского госуниверситета (НИФТИ ННГУ) Владимир Чувильдеев, в настоящий момент такая машина существует и сегодня создаются программы, которые позволят получать высокое качество изделий на этой машине.
«Разработчики смогут изготавливать 3D-принтеры под разные задачи, в частности для производства медицинских протезов. Машин, печатающих несколькими порошками, в мире пока нет. В Германии подобные разработки начали в 2016 году. У нас есть опережение, по крайней мере, на год», — сказал Чувильдеев.


Научная идея, которая лежит в основе новой технологии 3D-печати металлических изделий, создаваемой лабораторией аддитивных технологий и проектирования материалов, появилась около пяти лет назад у группы ученых – сотрудников НИФТИ ННГУ.
«Тогда и возник замысел создания многопорошкового 3D-принтера, который позволит в каждой «точке» создаваемого изделия получать нужный состав и, следовательно, обеспечивать необходимые физико-механические свойства», — уточнили в ФПИ.

Американцы выстрелили напечатанной гранатой из напечатанного гранатомета

Научно-исследовательский центр вооружений Армии США провели провел испытания напечатанной с помощью 3D-принтера гранаты, которой выстрелили из напечатанного же гранатомета. Согласно сообщению Армии США, целью испытаний была не попытка показать, что 3D-принтеры позволят изготавливать оружие и боеприпасы быстрее и дешевле, а что развитие технологий трехмерной печати уже достигло той стадии, когда они могут быть использованы для проектирования и изготовления надежных оружейных систем.

Многие компании и разработчики вооружений сегодня занимаются активным изучением технологий трехмерной печати. Считается, что они позволят изготавливать новые типы оружия, а также существенно упростить и удешевить производство уже существующих типов оружейных систем. В частности, 3D-печать позволяет изготавливать единой деталью такие элементы, которые при нынешних стандартных производственных методах приходится выполнять в несколько проходов в несколько частей.

Для печати гранатомета и гранат к нему армейские исследователи использовали несколько технологий трехмерной печати: прямое металлическое лазерное спекание (лазер послойно сплавляет металлический порошок в единую деталь), печать из пластика и отливку пластика в восковые формы. В качестве основы исследователи взяли стандартный армейский ручной гранатомет M203A1 калибра 40 миллиметров и учебную гранату M781 к нему (боевые гранаты изготавливать методом печати пока запрещено).

Ствол гранатомета напечатали вместе с нарезкой из алюминия. Из этого же материала была напечатана ствольная коробка. Спусковой крючок, ударник, курок и некоторые другие детали напечатали из сплава стали марки 4340. Рукоять, приклад и прицел напечатали из пластика. Единственными элементами в гранатомете, которые были изготовлены традиционным способом, были пружины, шпильки и винты. Ствол и ствольная коробка после печати были дополнительно обработаны, чтобы убрать шероховатости, а затем анодированы для придания жесткости.

В общей сложности на печать ручного гранатомета ушло 70 часов и еще пять часов на анодирование и механическую обработку. Общая стоимость оружия получилась чуть больше ста долларов, из которых около ста долларов пришлись на металлические порошки для послойного спекания. Для сравнения, стоимость гранатомета M203A1 в подствольном варианте, изготовленном традиционными методами, составляет около 1,1 тысячи долларов. Опциональная рукоять с прикладом к нему обойдется еще примерно в 150 долларов.

При печати гранаты армейским исследователям пришлось подбирать подходящие материалы, однако добиться желаемого результата не удалось. Дело в том, что оболочка гранаты M781 выковывается из цинкового листа. Этот металл хорошо подходит для ковки и является достаточно прочным, чтобы не деформироваться в момент выстрела, и при этом мягким, чтобы нарезы в канале ствола продавливали канавки в гранате, тем самым закручивая ее для большей точности стрельбы.

Современные способы печати пока не позволяют печатать цинковые детали, поскольку этот металл при нагреве очень быстро окисляется. Исследователи провели эксперимент, напечатав оболочку гранаты из стального порошка, а затем допечатав на готовой детали пластиковый обтюрирующий поясок (кольцо, зацепляющееся за нарезы в стволе). Однако при таком подходе открытые стальные части оболочки при выстреле зацепляли нарезы в стволе и очень быстро сбивали их.

Военные также провели эксперимент, напечатав оболочку гранаты чуть меньшего размера, затем допечатав на ней пластиковое покрытие. Однако и в этом случае успеха добиться не удалось. Дело в том, что при выстреле пластик местами обдирался и стальная граната все равно повреждала ствол. Несколько компенсировать недостаток удалось увеличив толщину печатаемого на оболочку гранаты пластика. Кроме того, поверх пластикового покрытия допечатывался обтюрирующий поясок.

Наконец, исследователи напечатали оболочку гранаты из алюминия. Этот вариант показал наилучший результат, поскольку анодированный ствол гранатомета при выстреле своими нарезами легко и не повреждаясь прорезал канавки в гранате. Правда, при таком исполнении дальность полета гранаты получилась большей, чем если бы использовалась обычная M781. Этот вариант так же не подошел военным, поскольку при увеличенной дальности полета гранаты стандартный прицел гранатомета потерял точность.

Единственными элементами в гранате, которые не были созданы с помощью технологий трехмерной печати, были гильза, капсюль и пороховой заряд. Поводом для использования готовых таких деталей также стал действующий запрет на использование взрывчатых веществ в составе изделий, изготовленных с помощью технологий трехмерной печати. Проект напечатанного гранатомета получил название RAMBO (Rapid Additively Manufactured Ballistics Ordnance, баллистическое вооружение, быстро изготовленное с помощью аддитивных технологий).

В 2013 году американская компания Solid Concepts напечатала из металла полностью функциональную модель армейского пистолета Colt M1911 калибра .45 ACP. Испытания оружия были признаны успешными. Позднее эта же компания напечатала и пистолет Reason калибра 10 миллиметров. Отличительной особенностью этого оружия стала высокая детализация печати мелких элементов, включая болты и щечки рукояти. Для изготовления оружия использовалась технология прямого металлического лазерного спекания.

Василий Сычёв

Спутники с применением 3D-печати начнут собирать на борту МКС

Спутники из «распечатанных» на 3D- принтере деталей могут начать собирать на МКС, сообщила журналистам а пятницу куратор проекта по сборке спутников на МКС компании «Спутникс» Вероника Штейнгардт.
«3D-принтер будет служить для создания недостающих компонентов для спутников прямо на орбитальной станции, а в дальнейшем спутники из полученных деталей планируется собирать на борту МКС»
«Мы хотим отправить не только принтер по 3D-печати, мы хотим научиться быстро собирать спутники из стандартизированных компонентов. Под заказ. И конструктивные элементы для этих спутников создавать с помощью 3D-принтера», — сказала она на форуме InSpace Forum-2017 в Москве.

Компания планирует отправить на МКС 3D-принтер и компоненты для сборки спутников на МКС. 3D-принтер будет служить для создания недостающих компонентов для спутников прямо на орбитальной станции. В дальнейшем спутники из полученных деталей планируется собирать на борту МКС.

Австралийского геймера арестовали за 3D-печатное оружие

Полиция австралийского штата Новый Южный Уэльс арестовала в Сиднее 27-летнего мужчину после того, как обнаружила у него дома реплики огнестрельного оружия, среди которых были модели пистолетов, напечатанные на 3D-принтере. Владельцу 3D-печатного оружия угрожает заключение до 14 лет. Пресс-релиз опубликован на сайте полиции штата.

В Австралии очень строгие законы, касающиеся оборота оружия, учету подлежит пневматическое оружие и даже маркеры для пейнтбола. Кроме того, в ноябре 2015, года власти штата Новый Южный Уэльс ввели уголовную ответственность не только за изготовление огнестрельного оружия, но и за хранение чертежей, по которым его можно изготовить, в том числе STL-файлов. 

Сотрудники полиции отреагировали на объявление о продаже оружия в соцсетях и 28 февраля провели обыск дома у 27-летнего клиентского менеджера Сунь Сицэня. При обыске было найдено два 3D-принтера, компьютер, а также два пневматических пистолета и четыре реплики короткоствольного оружия, в том числе изготовленные с помощью 3D-печати Sig 250 и два Glock.  

На слушании о залоге адвокат Сунь Сицэня заявил, что его клиент просто увлекается видеоиграми, научной фантастикой и полицейскими сериалами. В то же время, сторона обвинения отметила, что это утверждение никаким образом не освобождает обвиняемого от юридической ответственности. Сунь Сицэнь был отпущен под обязательство явки с изъятием паспортов (австралийского и китайского), судебное заседание назначено на апрель. По законам штата Новый Южный Уэльс максимальный срок заключения за незаконное обладание файлами для 3D-печати оружия может достигать 14 лет.

Несмотря на то, что закон был принят два года назад, это первый случай, когда в Австралии полиция кого-то арестовала за файлы для 3D-печати и изготовленные таким образом реплики оружия, отмечает ABC. Стоит отметить, что из опубликованных снимков и предоставленной информации сложно оценить, какое именно количество деталей оружия изготовлено с помощью 3D-печати. Некоторые детали очевидно изготовлены из пластика с помощью 3D-принтера, однако другие детали выглядят как металлические — возможно, речь идет о доработке массово-габаритных макетов с помощью 3D-печатных деталей. 

Также не ясно, проводилась ли какая-либо экспертиза по STL-фалам для печати оружия, хранящимся на компьютере, поэтому на данный момент неизвестно, могли ли они действительно использоваться для создания огнестрельного оружия, или речь идет о потенциальном тюремном сроке за изготовление пластиковых пневматических пистолетов (BB Gun).

Это не первый раз, когда 3D-печатное оружие становится поводом для судебного разбирательства. В Японии, например, известен случай обвинительного приговора, различные обвинения в нарушении законов США выдвигались также в отношении автора известного 3D-печатного пистолета Liberator.

Николай Воронцов