В ИРНИТУ разрабатывают уникальный пластик для 3D-печати

Группа учёных ИРНИТУ под руководством доцента кафедры химической технологии Георгия Боженкова разрабатывает новый полимерный материал для FDM-печати. Работы ведутся в рамках стратегического проекта i.DIT по Программе «Приоритет 2030».

Руководство вуза считает, что успешное решение столь непростой проблемы позволит преодолеть многие вызовы, стоящие перед отечественными производителями, интегрирующими цифровые технологии в производственные процессы. Это актуально для авиационной и автомобильной отраслей (гражданского и военного назначения), медицины, приборостроения, пищевой промышленности, инструментального производства и др.

Как отмечает руководитель стратегического проекта Александр Макарук, важность разработки заключается в том, что материал должен обладать уникальными свойствами конструкционных материалов, применяемых в различных отраслях промышленности.

«Это создаст возможность бесперебойного обеспечения отечественными расходными материалами ведущих предприятий страны, использующих в своих производственных процессах аддитивные технологии. Следует отметить, что для экспортной привлекательности разрабатываемый термопластик не должен уступать современным импортным аналогам.

На учёных лежит большая ответственность, поскольку аналогичных отечественных полимерных материалов в настоящий момент не существует. Зарубежным аналогом разрабатываемого материала является термопластик ULTEM 9085, который активно используют в высокотехнологичных производствах различных отраслей промышленности. Его характеристики во многом не уступают характеристикам некоторых металлов. В частности, его прочностные свойства соизмеримы со свойствами алюминиевых сплавов», - сообщил Александр Макарук.

По информации специалиста в области FDM-печати Веры Распопиной, перед научной группой стоит цель получить высокотемпературный пластик, обладающий надлежащими физико-механическими характеристиками:

«При этом он должен отвечать требованиям, регламентированным нормами огнестойкости, дымовыделения и токсичности. По результатам работы не только состав, но и форма материала должны соответствовать технологии FDM-печати, то есть синтезированный пластик должен иметь форму прутка заданного диаметра».

Разработка материала для FDM-печати требует понимания специфики этой технологии изготовления деталей, знания принципа работы промышленного 3D-принтера и всех операций технологического процесса FDM-печати изделия. В частности, необходимо учитывать закономерности послойного распределения температурных полей при печати изделия. Это важно для понимания процессов, протекающих в материале в той или иной фазе его поведения. Носителем таких компетенций в команде разработчиков является выпускник кафедры самолётостроения и эксплуатации авиационной техник Лев Шеметов, окончивший вуз в этом году. Одна из поставленных перед ним задач заключается в создании технологии и подборе оборудования для экструзии прутка из разработанного порошкообразного материала.

На кафедре химической технологии им. Н. И. Ярополова на базе лаборатории полимерных материалов создана научно-исследовательская группа химиков-технологов по синтезу полиэфиримида под руководством доцента Георгия Боженкова, имеющего большой исследовательский опыт по тематике тонкого органического синтеза.  

В группу вошли доктор химических наук, профессор Нина Шаглаева, доцент кафедры Виктор Баяндин, доцент кафедры Анна Чайка. К работе подключены студенты – четверокурсник Никита Алимов, аспиранты Сергей Баданов и Андрей Кривошеин.

Как подчеркивает Нина Шаглаева, на протяжении нескольких лет политеховские химики выполняли исследования по грантам РФФИ в области ионообменных материалов путем химической модификации полимеров.

Сотрудники кафедры химической технологии им. Н.И. Ярополова преподают студентам магистратуры Института авиамашиностроения и транспорта «Полимерные композиционные материалы в машиностроении» (передовые производственные технологии).

Одним из самых активных «полимерщиков» политеха является доцент Виктор Баяндин: 

«Мы взялись за сложную задачу – необходимо получить не только полимер для 3D-печати на основе полиэфиримида, а выйти на его промышленное производство. Поэтому химики и технологи объединились в одну команду, и эта масштабная задача нам по плечу».