За слоем слой: как 3d-печать осваивает металлы, клетки и метеоритную пыль

Что объединяет живые клетки, синтетические полимеры, метеоритную пыль, металлические сплавы и морской коллаген? Эти и многие другие материалы используют для передовых разработок в аддитивных технологиях.

Сплавы, филаменты, композиты — за этими понятиями скрывается большое разнообразие материалов для 3D‑печати. В первую очередь, «чернила» различают по составу и форме подачи. Например, термопласт — это тип материала, а филамент — пластиковая нить, в виде которой он поступает в установку. Металлы используют в виде порошков, проволок или прутков, а керамику в виде пасты.

Идеальный материал для трехмерной печати не обязан быть самым прочным или жаростойким. Важнее предсказуемость: он должен стабильно поступать в установку, формировать нужную структуру и придавать изделию нужные свойства, рассказывает руководитель направления проектного офиса по новым материалам и технологиям частного учреждения «Наука и инновации» Госкорпорации «Росатом» Александр Жедаев.

«У каждой группы своя область применения. Полимерные материалы используют для макетов, оснастки и функциональных деталей. В наших разработках применяют в том числе высокотемпературные инженерные полимеры, армированные угле- и стекловолокном. Фотополимерные смолы отличаются способом формирования изделия: жидкая композиция затвердевает под действием ультрафиолетового излучения. Так работает стереолитография», — объясняет эксперт.

Делить материалы на «печатаемые» и «непечатаемые» не стоит. Зачастую проблема не в исходном продукте, а в том, что для него пока не подобраны оптимальные условия и источник энергии, считает ученый. Трудности могут возникать до печати: например, из некоторых труднодеформируемых сплавов сложно изготовить качественное изделие (одним из решений может быть подача прутка). Или в процессе: при электронно‑лучевом плавлении частицы порошка могут накапливать заряд и вызывать «дымление» (в установке НИИ НПО «ЛУЧ», входящего в научный дивизион «Росатома», эту проблему решили с помощью системы нейтрализации).

Тестируя различные «чернила» и методы 3D-печати, ученые буквально «выращивают» новые изделия: от прочных деталей для промышленности до биосовместимых имплантатов.
Чем отличаются термопласты от металлических порошков и филаментов? Можно ли напечатать на 3D-принтере съедобный бургер?