НАУКА И УНИВЕРСИТЕТЫ: Ученые из Прикамья нашли способ улучшить контроль процесса 3D-печати

Специалисты из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали численную модель процесса создания изделий на 3D-принтере, которая позволит лучше контролировать процесс печати. Исследование проводилось при поддержке программы мегагрантов, которая реализуется по нацпроекту «Наука и университеты».



Контроль температуры материала во время 3D-печати является очень важным аспектом при производстве изделий, особенно когда речь идет о медицинских приборах и имплантатах. Перегрев или недогрев полимера в процессе наплавки аддитивным методом приводит к непостоянному сцеплению, что вызывает снижение качества печатных изделий. По мнению ученых ПНИПУ, чтобы избежать сильных перепадов температуры во время печати, перед созданием изделий необходимо проводить предварительное моделирование процесса послойного формирования объекта.

Во время исследования специалисты провели эксперимент по определению численных значений температурной зависимости комплексного модуля релаксации 3D-принтера в широком диапазоне температур. С помощью инженерной программы был разработан параметризованный алгоритм расчета нестационарных температурных полей и напряженно-деформированного состояния изделий из полиэфирэфиркетона (PEEK) при их изготовлении методом наплавления.

«Результаты эксперимента показали, что свойства PEEK приводят к отклонению расчетных результатов от экспериментальных, которые содержатся в литературных источниках. Также мы выявили, что наилучший способ численного описания — это применение контактных конечных элементов. <…> Кроме того, исследование помогло определить степень детализации, которой достаточно для получения решения приемлемой точности, что позволяет сократить вычислительные затраты», — прокомментировал результаты работы научный сотрудник лаборатории методов создания и проектирования систем «Материал-технология-конструкция» ПНИПУ Александр Осколков.

Исследование ученых Пермского Политеха позволит улучшить качество соединения между слоями материала, а также обеспечить стабильность получаемой формы образцов. Эти усовершенствования сделают доступной 3D-печать крупногабаритных изделий и предметов сложной геометрической формы.

Согласно целям национального проекта «Наука и университеты» Россия должна войти в пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных областях. Нацпроекты, инициированные президентом РФ Владимиром Путиным, стартовали в 2019 году.


Ранее опубликованная статья:

"НАУКА И УНИВЕРСИТЕТЫ: создали технологию, которая сможет заряжать смартфоны без подключения к розетке или внешнему аккумулятору".