3D-принтеры «Росатома» освоили печать медью: аддитивные технологии выходят на новые рынки

Ташкент, Узбекистан (UzDaily.uz) — «Росатом» расширяет технологические возможности отечественного оборудования для промышленной 3D-печати.

Специалисты Топливного дивизиона госкорпорации успешно отработали производство изделий из меди и её сплавов на промышленных 3D-принтерах линейки RusMelt. Новая технология открывает перспективы для применения аддитивного производства в энергетике, электронике, электротехнике, авиастроении и других высокотехнологичных отраслях.

Специалисты бизнес-направления «Аддитивные технологии» Топливного дивизиона «Росатома» провели серию испытаний по изготовлению изделий из медного порошка на промышленных установках RusMelt.

Оборудование работает по технологии селективного лазерного плавления — SLM (Selective Laser Melting), при которой изделие формируется послойно за счёт плавления металлического порошка лазерным излучением.

До настоящего времени серийные установки RusMelt преимущественно применялись для работы с металлопорошковыми композициями на основе нержавеющих и жаропрочных сталей, а также титана. Освоение меди существенно расширяет перечень материалов, доступных для отечественного аддитивного оборудования.

Почему печать медью является технологически сложной задачей

Медь обладает уникальным сочетанием физических характеристик — прежде всего высокой электро- и теплопроводностью.

Именно эти свойства делают её востребованной в электронике, энергетике, электротехнике, автомобильной и аэрокосмической промышленности.

Одновременно они создают серьёзные технологические сложности при лазерной обработке.

Высокая отражательная способность меди затрудняет эффективное поглощение лазерного излучения, а её высокая теплопроводность способствует быстрому отводу тепла из зоны обработки. В результате получение плотного и качественного изделия требует точного подбора параметров лазерного воздействия, скорости перемещения луча, толщины слоя и других технологических характеристик.

Инженерам московского Центра аддитивных технологий «Росатома» удалось подобрать режимы послойного селективного лазерного плавления медного порошка, позволяющие получать изделия с необходимыми характеристиками, включая низкую пористость и высокую теплопроводность.

Таким образом, речь идёт не просто о расширении номенклатуры материалов для 3D-принтеров. Освоение меди означает решение одной из технологически сложных задач в промышленной металлической печати.

От прототипирования к промышленным компонентам

Главное преимущество технологии заключается в возможности изготавливать детали сложной геометрии, производство которых традиционными методами может быть трудоёмким, дорогим или вообще технически ограниченным.

Для меди это особенно актуально при изготовлении компонентов, где необходимо одновременно обеспечить высокую теплопроводность и сложную внутреннюю структуру.

В частности, перспективными направлениями являются теплообменники для силовой электроники, полупроводникового и телекоммуникационного оборудования, компоненты двигателей и генераторов, индукционные катушки, электроды и токопроводящие элементы.

Отдельное значение технология может получить при изготовлении оснастки с внутренними конформными каналами охлаждения. В отличие от традиционных прямолинейных каналов, аддитивное производство позволяет формировать более сложную геометрию, повторяющую контуры охлаждаемой поверхности. Это потенциально повышает эффективность отвода тепла и позволяет оптимизировать конструкцию изделия.

Перспективно использование медной 3D-печати и в аэрокосмической отрасли — например, для изготовления камер сгорания и элементов систем охлаждения.

Экономический эффект: меньше материала и быстрее производство

Переход к аддитивному производству способен изменить не только конструкцию изделий, но и саму экономику их изготовления.

При традиционных технологиях сложная металлическая деталь зачастую производится методом механической обработки заготовки, когда значительная часть исходного материала удаляется. При 3D-печати материал наносится непосредственно в тех местах, где он необходим для формирования конструкции.

Это позволяет снижать материалоёмкость производства, а в ряде случаев — сокращать количество технологических операций.

Другим преимуществом становится возможность быстро адаптировать конструкцию под конкретного заказчика. Для мелкосерийного производства или изготовления уникальных компонентов это особенно важно, поскольку не требуется создавать сложную оснастку в том же объёме, что при традиционных методах.

Таким образом, освоение меди на установках RusMelt может быть востребовано не только при массовом производстве, но и в сегментах, где стоимость разработки и изготовления единичного сложного компонента особенно высока.

Новые возможности для российской промышленности

Расширение возможностей отечественных 3D-принтеров имеет значение и с точки зрения технологической независимости.

Аддитивные технологии постепенно становятся частью производственной инфраструктуры высокотехнологичных отраслей, а доступность оборудования и материалов определяет возможность локализации критически важных компонентов.

Освоение меди позволяет российским производителям расширить область применения оборудования RusMelt — от деталей общего машиностроения до компонентов, предъявляющих повышенные требования к электропроводности и теплоотводу.

Как отметил директор бизнес-направления «Аддитивные технологии» Топливного дивизиона «Росатома» Илья Кавелашвили, технология повышает конкурентоспособность оборудования RusMelt за счёт выхода на новые сегменты, включая электротехнику, энергетику и электронику.

Для заказчиков это означает возможность использовать аддитивное производство при создании сложных теплообменников, токоведущих компонентов и индукторов, сокращая сроки изготовления и повышая гибкость производства.

Отдельная технология — часть более масштабного тренда

Мировая промышленность постепенно переходит от восприятия 3D-печати исключительно как инструмента быстрого прототипирования к её использованию в серийном производстве функциональных деталей.

Наиболее перспективными становятся отрасли, где традиционные технологии сталкиваются с ограничениями по геометрии, массе, тепловому режиму или срокам изготовления.

Именно поэтому освоение печати медью можно рассматривать как очередной этап развития отечественных аддитивных технологий. Если ранее ключевой задачей было научиться стабильно производить металлические детали сложной формы, то сегодня на первый план выходит возможность создавать функциональные компоненты с заданными физическими характеристиками.

Для меди это особенно важно: ценность детали определяется не только её формой, но и способностью эффективно проводить электричество и тепло.

В перспективе сочетание медной 3D-печати с цифровым проектированием, топологической оптимизацией и автоматизированным производством может привести к появлению принципиально новых конструкций, которые невозможно или экономически нецелесообразно изготовить традиционными методами.

Таким образом, освоение печати медью на RusMelt — это не просто расширение списка материалов для российского 3D-принтера.

Технология создаёт основу для дальнейшего проникновения отечественных аддитивных решений в отрасли, где теплопроводность, электропроводность, компактность и сложная геометрия становятся ключевыми параметрами промышленного продукта.