Разработки по 3D-печати методом холодного распыления получают грант от Европейского космического агентства

В Лаборатории реактивного движения НАСА уже применяются самые современные технологии 3D-печати при разработке металлических компонентов из сложных сплавов. Тринити-колледж в Дублине получил внушительное финансирование от Европейского космического агентства (ЕКА) на выполнение той же самой задачи с использованием инновационных технологий 3D-печати. Как пишет газета The Irish Times, Тринити-колледж получил грант в 500 000 евро на разработку новой технологии холодного распыления для 3D-печати металлических деталей.

Инновационный метод холодного распыления позволяет печатать с помощью 3D-принтера сложные металлические детали при комнатной температуре. Эта технология позволяет соединять слои металлических компонентов друг с другом без нагревания, таким образом, предотвращая повреждение и искривление деталей при высоких температурах. Кроме того, что холодное распыление позволяет напечатать на 3D-принтере сложные детали целиком, оно также упрощает сплавление металлов с разными химическими и физическими свойствами.

Таких же результатов удается достичь в ходе разработок в Лаборатории реактивного движения НАСА. Глава проекта, профессор Рокко Лупои, объясняет: «Одна из частей получаемого компонента может обладать одним набором свойств, тогда как другая часть того же элемента – другим. Можно произвести деталь любой формы и совмещать в ней материалы в любом порядке, совершенствуя получаемый результат в соответствии с требованиями».

Лупои добавляет, что при 3D-печати методом холодного распыления не загрязняется атмосфера и не используются токсичные материалы. Вместо этого в процессе применяется гелий в газообразной форме, который переносит металлические частицы на скорости 2 462 км/ч, что в два раза превышает скорость звука.

Профессор говорит: «Обычно процесс производства деталей начинается с большого куска металла, который постепенно в ходе обработки уменьшается до необходимого размера и формы. Холодное распыление работает подобно устройству для окрашивания пульверизатором, нанося материал слой за слоем для создания детали требуемой формы. При этом весь процесс занимает считанные секунды. Газы ускоряются до сверхзвуковой скорости, причем частицы, внедренные внутрь газа и перемещающиеся вместе с ним, также ускоряются до сверхзвуковых скоростей. Частицы материала движутся настолько быстро, что они проникают в поверхность детали и моментально соединяются, так что, например, можно произвести объект толщиной пять миллиметров за считанные секунды, в тысячу раз быстрее, чем при использовании других методов».

Несмотря на то, что технология холодного распыления известна уже около десяти лет и применяется для создания металлического напыления, она считалась слишком дорогостоящей для использования в 3D-печати деталей целиком, в связи со стоимостью гелия. Гелий позволяет добиться высокой скорости распыления, которая необходима для соединения металлических слоев. «Если вы хотите добиться высоких скоростей – вам необходимо использовать гелий, потому что это очень легкий газ. Тем не менее, гелий – крайне дорогостоящий материал, поэтому при относительной простоте процесса издержки могут быть чрезвычайно высокими», – объясняет Лупои.

Помимо высоких издержек, связанных с технологией холодного распыления, ее применение в 3D-печати находится еще на ранних этапах развития. В связи с этим, метод пока не позволяет добиться точности, соответствующей высоким стандартам аэрокосмической промышленности. «Эта технология позволяет создавать с помощью 3D-печати металлические детали, но элемент сложной конструкции может стоить миллион евро. Концепция, которую мы разрабатываем в рамках данного проекта, в особенности направлена на решение технологических трудностей такого рода», – добавляет профессор.

Профессор Лупои будет работать над проектом вместе с другими профессорами Тринити-колледжа, а также с сотрудниками ЕКА. Их цель – снижение издержек и повышение качества холодного распыления. «Это интересный и непростой проект, но у нас есть подробный технический план, утвержденный ЕКА, по которому мы должны решить поставленные задачи в течение четырех лет», - подытожил профессор.