Разработка установки для 3D-печати металлом на основе метода послойного наплавления
Авторы: Круглов П.В., Вовняков А.О., Смирнов Д.Д., Михайлов А.А., Галиновский А.Л.
Опубликовано в выпуске: #4(172)/2026
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
Статья посвящена разработке технологии 3D-печати металлических изделий на основе метода послойного наплавления FDM (FusedDepositionModelling). Приведены результаты создания и апробации макета установки на базе экструзионной системы для работы с металлической проволокой. На основе термодинамического расчета, учитывающего мощность теплового потока и соответствующие тепловые потери, спроектирован специализированный нагревательный блок, способный перевести алюминиевый сплав в виде проволоки в жидкую фазу. Конструкция установки реализована путем модернизации бытового FDM-принтера: установлен высокотемпературный экструдер, система контроля температуры и термостойкая платформа. Проведенные натурные эксперименты с проволокой из алюминиевого сплава подтвердили принципиальную возможность экструзии жидкого металла и формирования детали слой за слоем. Для дальнейшего развития технологии предложены ключевые направления совершенствования, включающие организацию печати в защитной газовой среде и обеспечение равномерного теплового режима в зоне построения. Работа демонстрирует потенциал метода FDM для создания аддитивных систем печати металлом.
EDN TCJWVO
Литература
[1] Кабанов А.А. Прототипирование в разработке изделий ракетно-космической техники и систем их производства. Инженерный журнал: наука и инновации, 2022, вып. 8. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2022-8-2202
[2] Буй В.Ф., Прокопов В.С., Гаврюшин С.С., Папазафеиропоулос Д. Топологическая оптимизация конструкции диска турбины при действии термомеханических нагрузок. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 4, с. 60–70. DOI: 10.18698/0536-1044-2019-4-60-70
[3] Шемонаева, Е.С., Гончаров А.В., Андреев В.Д. Оценка целесообразности применения аддитивных технологий в изделиях аэрокосмической техники. Инженерный журнал: наука и инновации, 2021, вып. 12 (120). http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2021-12-2136. EDN VJZJIK
[4] Быков А.А., Ставертий А.Я., Колчанов Д.С. Разработка экспериментальной установки для изготовления деталей из металлических порошков. Инженерный журнал: наука и инновации, 2015, вып. 11. URL: https://engjournal.bmstu.ru/catalog/msm/pmcm/1445.html
[5] Григорьянц А.Г., Колчанов Д.С., Дренин А.А., Денежкин А.О. Влияние основных параметров процесса селективного лазерного плавления на стабильность формирования единичных дорожек при выращивании изделий из медных сплавов. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 6, с. 20–29. DOI: 10.18698/0536-1044-2019-6-20-29
[6] Поярков М.А. Морозов Е.А. Исследование процесса SLM-печати. Химия. Экология. Урбанистика, 2024, т. 4, с. 134–136. EDN CYJDOW
[7] Шахов В.А., Смелик В.А., Хлынин И.А. [и др.]. Анализ технологий селективного лазерного спекания и лазерного осаждения металлов. В сб.: Совершенствование инженерно-технического обеспечения производственных процессов и технологических систем: Материалы национальной научно-практической конференции с международным участием, посвященной 70-летнему юбилею начала освоения целинных и залежных земель в Оренбургской области, Оренбург, 2 февраля 2024 года. Москва, Изд-во «Перо», 2024, с. 81–83. EDN UTFDAG
[8] Градобаев Р.А. Технология прямого лазерного спекания (DMLS) в 3D-печати изделий из металла. Научному прогрессу — творчество молодых, 2024, № 1, с. 178–179. EDN TEQVDW
[9] Федотова М.А., Виннийчук В.А. Перспективы аддитивной технологии WAAM в энергетическом машиностроении. Студенческая научная весна — 2024: Сборник тезисов Всероссийской научно-практической молодежной конференции, Волгодонск, 25–29 марта 2024 года. Волгодонск, Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, 2024, с. 92–93. EDN LZKWGW
[10] Будкин Ю.В., Соколов Ю.А. Селективное электронно-лучевое сплавление: основы разработки оборудования и технологии синтеза изделий. Технология машиностроения, 2018, № 3, с. 34–40. EDN VKENJM
[11] Лаговская Е.В., Кучер Д.О. Особенности FDM-печати. Культура. Наука. Производство, 2024, № 13, с. 27–36. DOI: 10.52978/26187701_2024_13_27-36. EDN QUFORF
[12] Дектярев А.В., Зобов П.Г., Дзюнин Г.Р., Морозов В.Н. Отклонения геометрических параметров составных частей маломерного судна, полученных с помощью аддитивных технологий. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2022, № 7, с. 24–32. DOI: 10.18698/0536-1044-2022-7-24-32
[13] Баянова У.С., Малахов М.С., Киселев И.Н. Экономическая эффективность печати на FDM 3D-принтерах. Научные достижения 2023: естественные, точные и технические науки: Сборник материалов XLII Международной очно-заочной научно-практической конференции, Москва, 11 декабря 2023 года. Москва, НИЦ «Империя», 2023, с. 49–53. EDN BXMPYO
[14] Романова А.М. Влияние аддитивного производства на себестоимость продукции. Экономика и управление: проблемы, решения, 2025, т. 11, № 5 (158), с. 51–56. DOI: 10.36871/ek.up.p.r.2025.05.11.007. EDN CTTNPC
[15] Вовняков А.О., Смирнов Д.Д., Михайлов А.А. Программа для проектировочного термодинамического расчета аддитивной системы 3D-печати жидким металлом. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2025662504, Российская Федерация, 2025.
[16] Исламова Г.Г., Лыгина Т.З., Губайдуллина А.М. Кинетика твердофазного синтеза силикатов кальция и качественная диагностика продуктов синтеза. Вестник Казанского технологического университета, 2010, № 8, с. 257–262. EDN MVNDJL
[17] Коршак В.Э., Садоха М.А. Плавка и металлургическая обработка алюминиевых литейных сплавов. Сборник научных трудов. Минск, Белорусский национальный технический университет, 2022, с. 71–73.
[18] Привалов А.С. Гипотетическая и практическая возможность применения существующих инертных газов и их смесей в 3D-печати электродуговой сваркой в защитных газах. Проблемы и перспективы развития России: Молодежный взгляд в будущее: Сборник научных статей 6-й Всероссийской научной конференции. В 3-х томах. Курск, 19–20 октября 2023 года. Курск, «Университетская книга», 2023, т. 3, с. 417–423. EDN PQMPTQ