– Если при изготовлении композиционных материалов все регламентировано: тип, плотность волокна, плетение, то в 3D-печати мы можем вносить любые изменения, – поясняет Алексей. – Менять ширину нити, высоту, внутренний рисунок, мы можем создавать формы, которые классическим субстрактивным методом (вычитания) получить в принципе невозможно. Например, полую модель. Литьём или фрезерованием можно изготовить только монолитное изделие, которое будет тяжелее в пять раз.

Когда редакция заглянула к Алексею, он как раз готовил принтер к печати оснастки, так что вместе мы смогли проследить весь путь изготовления ложементов нижних панелей центроплана.

Все начинается с проектирования 3D-модели на компьютере.

Далее важно надежно закрепить первый слой, на который уложат будущую модель. Для настольных 3D-принтеров строгой технологии нет. Здесь, по словам Алексея, у каждого аддитивщика свои хитрости. Кто-то фиксирует первый слой лаком для волос и даже пивом. Алексей применяет тонкую бумагу и обычный клей-карандаш.

Затем Алексей запускает программу печати с флешки или напрямую с компьютера. Материал, который технолог использует для изготовления ложементов, называется филамент – он же пластик, он же полимер. Технология – послойное наплавление филамента. Материал мотором подается в нагревательную часть – экструдер.

Итак, старт: принтер начинает нитевую укладку материала: слой за слоем.
При изготовлении полимерно-композиционных материалов каждый слой идет крест на крест, чтобы уравновесить силы внутри материала – один слой тянет вдоль волокна под 45 градусов, следующий – под минус 45 градусов. В 3D-печати такой же принцип, только форм заполнения больше. Можно применить «штриховку» крест на крест или в форме сложной кривой, даже в форме котенка, если очень захочется (мы так и не поняли, пошутил Алексей насчет котенка или нет).

Форму укладки Алексей задал в программе, и 3D-принтер ей неукоснительно следует. Каждая новая нить должна лежать на предыдущей, а край нити немного свисать. Печатающая головка движется в одной и той же плоскости. А вот стол, на котором печатают модель, опускается вниз по мере того, как деталь «растёт». Максимально возможная высота «распечатанной» детали – чуть больше полуметра.

Спустя примерно 8 часов оснастка готова, можно отдавать в цех.

– Когда я занимался пассажирскими самолетами, перед нами стояла грандиозная задача, – рассказывает Алексей. – Мой шеф смотрел в будущее, хотел, чтобы на 3D-принтере печатали сразу самолеты. Забегу вперед – за рубежом это уже делают: маленькие беспилотники печатают полностью. «Боинг» и «Эйрбас» производят целиком элементы интерьера попанельно. Это большой шаг вперед в развитии аддитивных технологий.
Сейчас существует порядка 25 направлений 3D-печати, которые можно классифицировать по типу материала, по типу нанесения и многим другим. Например, есть бесконечная печать – когда вы можете изготовить изделие какой угодно длины, пока позволяет катушка с пластиком.

По мнению Алексея, такие принтеры еще не готовы к массовому внедрению (не вылечены «детские болезни»), но задел на будущее уже имеется, и в нужный момент производители к этому обязательно придут.

— Здесь у меня «обновка» — пластик с микросферой, – делится аддитивщик. — Это полые маленькие шарики. Ими можно заполнять разные материалы – жидкие, термопластичные – какие хочешь.

Если сравнить катушку с обычным филаментом и катушку с филаментом и микросферой – объем будет один, а вес разный. Алексей может облегчить вес готового изделия за счет дополнительных включений в основной материал. Кроме того, меняются и термические свойства за счет антипирена (пламягасящего вещества) – изделие становится огнеупорным.

Сейчас Алексея интересуют функциональные изделия с особыми свойствами. Например, аддитивщик намерен изготавливать сразу композитные детали — печатать карбоном. Полимер (в нашем случае, филамент) – это основа, в которую, считает Алексей, можно добавить что угодно.

— Здесь, в этих катушках, кроме пластика добавлено волокно, — рассказывает технолог. — Можно добавить угле-, стекловолокна и базальтовые. Объясню, в чем суть.
Сейчас беспилотник сделан из реактопластичного материала, который при воздействии температуры твердеет и обратно в мягкое состояние не переходит. Это прошлый век. Их можно многократно расплавить, переработать и снова превратить в жесткое изделие без потери качества. Так называемое «безотходное» производство или изделия многоразового использования. Вообще, термопласты — обширная тема среди полимеров. Их все можно представить в виде пирамиды, внизу которой лежат «макетные» пластики с ценой в «три копейки», а на вершине — суперполимеры, которые интересны своей высокой прочностью и термостойкостью — они прямые конкуренты алюминию, а где-то его превосходящие, да еще и легче в два раза.

Алексею Петрову уже доводилось печатать такими материалами воздуховоды и кронштейны пассажирского салона, но сейчас, специалист воодушевлённо смотрит на них, как на отличную альтернативу классическим элементам крыла — законцовкам, обтекателям, рулям, элеронам и так далее. Печать оснастки — это только десятая часть применения этих чудо-материалов, — считает Алексей.

Уже написано техзадание на приобретение УЗГА большого промышленного 3D-принтера, который, по мнению аддитивщика, на первых порах должен покрыть потребности в изготовлении продукции по тематике ПКМ на предприятии.

В каждом ремесле есть профессиональные фишки. Алексей Петров поделился одной из своих.

При печати 3D-принтер способен воспроизводить звуки в разных тональностях, и обладатели музыкального слуха это обязательно заметят. Звуки работы принтера – следствие программы. И если написать программу определенным образом, можно получить на выходе самую настоящую мелодию сродни одному из произведений известных композиторов – Алексей, например, экспериментировал с одной из симфоний Баха. При этом гарантии, что изделие получится функциональным, конечно, нет, но зато можно попробовать себя в роли музыканта. Исключительно в исследовательских целях.