Аддитивные технологии широко применяются в авиации и космической отрасли, медицине, автомобильной промышленности, машиностроении и других областях — для изготовления деталей и прототипов, которые невозможно получить традиционными методами.
Изделие, печатаемое слой за слоем, должно надежно удерживаться на платформе принтера, иначе модель может отделиться от подложки. Это приведет к неисправимому браку, поэтому важно подбирать оптимальное сочетание материалов. Чтобы упростить и ускорить процесс, ученые ПНИПУ предложили конструкцию устройства для испытаний образцов при различной температуре. Это позволит снизить количество брака при 3D-печати. Изобретение особенно актуально для технологий послойной печати (FDM), которую широко используют в промышленности для формирования сложных изделий.
На изобретение выдан патент. Для повышения качества и надежности при аддитивном производстве важно определять адгезионные силы взаимодействия (сцепления) на отрыв. В процессе материал должен надежно удерживаться на подложке, чтобы слои могли точно накладываться друг на друга. При недостаточной адгезии изделие может сместиться или частично отслаиваться во время печати, что приведет к нарушению геометрии и структуры печатаемой модели. С другой стороны, готовая деталь должна легко отделяться от подложки после завершения печати.
Ученые Пермского Политеха разработали уникальное устройство, которое позволяет исследовать прочность сцепления различных материалов в условиях, максимально приближенных к реальным. Основная его часть состоит из трех элементов: полимерной заготовки специальной формы, промежуточного слоя (клеевой пленки) и подложки.
Разработка имитирует реальные условия печати, когда происходит нагрев материала до температуры печати, а после завершения работы – охлаждение. Такая конструкция дает возможность точно измерить силу сцепления на всех этапах процесса.
«Преимущество нашей разработки в том, что она позволяет использовать одну и ту же заготовку для множества экспериментов. Это существенно повышает эффективность исследований и ускоряет поиск оптимальных решений для 3D-печати. Кроме того, устройство дает точные данные о силе и характере взаимодействия материалов, что поможет снизить количество брака изделий, печатаемых на 3D-принтерах», – поделился старший преподаватель кафедры инновационных технологий машиностроения ПНИПУ Андрей Дроздов.
Определение оптимальных адгезионных характеристик помогает повысить производительность, избежать прерывания и перезапуска печати, потери времени и материалов. Изобретение ученых Пермского Политеха может стать важным шагом на пути к созданию более надежных и прочных изделий из полимеров, что открывает новые возможности для применения 3D-печати в промышленности и науке.