Логика слоя • Вдумчиво о 3D-печати

Не все коту Масленица...

Не все производство, по мнению аддитивщика, аддитивное. А ведь многие так по-настоящему считают. Разобьём иллюзии.

Объёмный формовочный компаунд (BMC или ВМК), состоящий из полимерной смолы, рубленых стеклянных волокон и минеральных наполнителей закладывается в разогретую пресс-форму. Далее рабочий включает пресс: гидравлика давит на компаунд и формует деталь нужной формы.

Свойства держатся стабильными потому, что состав компаунда и режим прессования — температура, давление, выдержка — подобраны друг под друга заранее.

Не секрет, что пресс-форма стоит дорого и делается долго. Рентабельность такого производства приемлема только в случае серийного выпуска без изменений конструкции весь жизненный цикл продукта. Изменить геометрию — значит заказать новую форму с нуля, а не подправить старую.

Именно поэтому BMC выбирают тогда, когда гибкость уже не нужна, а конструкция устоялась, и единственная задача до конца жизненного цикла: повторять её тысячи раз подряд с одинаковым результатом.

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

VX9000 печатает формы на 60 тонн

Voxeljet, Bosch Rexroth и Fraunhofer IGCV показали VX9000 — принтер печатает песчаные формы для отливок массой от 10 до 60 тонн, используя формовочный песок, совместимый с обычным литейным процессом. По оценке voxeljet, это крупнейший в мире 3D-принтер для литейного производства.

Bosch Rexroth поставил систему линейного перемещения: роликовые направляющие, шарико-винтовые пары и модули MKR с зубчато-ременным приводом. В основе конструкции — 8-метровая линейная ось с семью каретками, которая держит точность на объёме печати, для которого её раньше не требовалось.

GE Vernova вошла в проект партнёром по внедрению и коммерциализации технологии, с прицелом на детали ветро- и гидротурбин, насосное оборудование, автопром и авиастроение. Часть разработки профинансировали Projektträger Jülich и Минэкономики Германии.

Раньше формы такого размера собирали из нескольких меньших сегментов вручную, с риском смещения и швов на стыках. Один цельный отпечаток избавляет от этого риска.

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Жизненный путь инженера: от школы до работы

Источник вдохновения: Анджело Р. Малиньо, сотрудник кафедры исследований композитных материалов в Институте инноваций в области устойчивой инженерии (Composite Materials at the Institute For Innovation in Sustainable Engineering, IISE)

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Красиво?

Поучительно?

Для вас без напряжения с помощью нейросетей старался Davide Sher, сооснователь и CEO VoxelMatters

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Как доработать поверхности деталей изнутри?

L-PBF-деталь с конформными каналами охлаждения и, в целом, скрытыми от глаз поверхностями, выходит из принтера с шероховатостью поверхности внутри канала около 10 мкм Ra. Для сравнения — это на порядок хуже, чем у канала, обработанного традиционным способом. Проблема в том, что классический инструмент туда не попадает: канал изогнут по форме детали, а не по форме сверла или резца.

Технология Abrasive Flow Machining (абразивно-экструзионное хонингование, АЭХ) решает это без лезвийного инструмента. Через канал под давлением прогоняют вязкую полимерную массу с абразивным зерном. Масса течёт как жидкость, но режет как абразив: снимает заусенцы, сглаживает шероховатость именно там, где касается стенки. Цикл повторяют несколько раз при давлении экструзии около 80 бар — так тестировали процесс в работе группы Ханa и коллег (Precision Engineering, 2020) на конформных каналах из SLM.

На простых сечениях (круглых, квадратных) шероховатость после АФМ снижается больше чем на 40%. В отдельном исследовании усталостной прочности SLM-каналов после АЭХ прочность выросла на 26% — показатель, сопоставимый с электроэрозионной обработкой.

Но есть ограничение: во внутренних углах и глубоких впадинах абразивная масса течёт неравномерно, зерно туда просто не доходит с той же интенсивностью. Ровная поверхность получается на прямых участках канала, а не на всей его геометрии. Для сложных конформных каналов это всё ещё открытая инженерная задача.

В России такое оборудование тоже производят: у екатеринбургского «Гидроабразива» в линейке есть установки абразивно-экструзионного хонингования.

АЭХ обрабатывает канал таким, какой он есть. Если при проектировании геометрии никто не заложил, что абразивной массе тоже нужно куда-то течь, постобработка это не исправит — она сгладит только то, до чего сумела дотянуться.

Фабрикатор. Подписаться

Индия освоила архитектуру Raptor — но не его масштаб
Часть 2

В Китае к той же архитектуре идут сразу двумя путями. Государственный институт AALPT разрабатывает YF-215 для сверхтяжёлой Long March 9: субмасштабные испытания завершились в середине 2024 года, к весне 2026-го прошли частичные испытания полноразмерного двигателя, но о полносистемном огневом пуске данных пока не публиковалось. Параллельно частная LandSpace довела свой BF-20 («Ланьянь», 220-тонный класс) до серии полносистемных огневых испытаний: первое состоялось в мае 2025 года, с тех пор компания провела больше ста таких пусков — заметно больше, чем накопила Astrobase на субмасштабных и узловых тестах EVEREST. Металлическую 3D-печать LandSpace тоже применяет: на её более раннем двигателе TQ-12, который в 2023 году первым в мире долетел до орбиты на метане, критические детали печатала китайская BLT ради снижения массы, стоимости и сроков изготовления; опубликованных цифр по конкретному выигрышу для этого двигателя компания не приводит.

В России схему с дожиганием окислительного генераторного газа довели до серийного полёта раньше всех — на кислороде и керосине она работает в двигателях РД-170 с 1980-х годов, а сегодня летает в их однокамерном потомке РД-191 на «Ангаре». Настоящую полнопоточную схему, с дожиганием сразу обоих потоков, в СССР тоже испытывали: двигатель РД-270 конструкции Глушко, развитие РД-253 для «Протона», создавался для тяжёлого носителя «УР-700», работал на гептиле и тетраоксиде азота вместо метана и дальше стендовых пусков 1967–1969 годов не пошёл. Для метановой ракеты «Амур-СПГ» КБХА использует не полный поток, а ту же схему с дожиганием окислительного газа, что и в РД-170/РД-191 — двигатель РД-0169. Именно это КБ ещё в 2018 году показало на другом двигателе, РД-0124: смесительную головку из 220 деталей, 124 паяных и 62 сварных соединений заменили одной цельной деталью, напечатанной на 3D-принтере, и подтвердили это огневыми испытаниями камеры. Применена ли та же технология в самом РД-0169, в открытых источниках подтверждений нет. Сроки же «Амура» сдвигались раз за разом: первый пуск называли то 2026 годом (план 2020 года), то 2028–2029-м (2023), то 2030-м (2024); весной 2026-го на форуме Роскосмос назвал уже 2031 год ориентиром для лётных испытаний.

Здесь и виден настоящий инженерный выбор. Полный поток даёт лучший КПД и запас на многократные пуски, но требует одновременно управлять двумя раскалёнными потоками окислителя и топлива — самой капризной частью всей ракетной техники. Схема с дожиганием только одного потока летает раньше и с меньшим риском, но платит эффективностью и предельным давлением в камере. Astrobase показала аппаратное воплощение FFSC, но не доказала пока, что оно работает в полном цикле; LandSpace ушла в стендовую отработку заметно дальше; КБХА держится схемы, проверенной ещё в СССР, и всё равно сдвигает сроки на годы. У Raptor за плечами вся история Starship: из 12 испытательных пусков Super Heavy один закончился аварией сразу после старта, ещё четыре — потерей ускорителя после разделения ступеней. Металл двигателя ещё не значит подтверждённую зрелость технологии. EVEREST показали 7 августа. Сдавать экзамен на стенде ему ещё предстоит.

Для читателя из мира АТ здесь появляется подтверждение гонки за безграничными возможностями аддитивного производства для космического ракетостроения. У Raptor 3 она дала измеримый результат: минус 105 кг сухой массы между второй и третьей версией и отказ от теплового экрана целиком. У КБХА ещё в 2018 году печать заменила 220 деталей и 186 паяных и сварных соединений одной цельной деталью, что подтвердили огневые испытания камеры. У Astrobase и LandSpace печать пока сама по себе демонстрация возможностей: обе компании говорят о скорости изготовления и сложности геометрии, но не раскрывают, на сколько снизилась масса или сократился цикл производства. Причина, вероятно, простая: ни один из двух двигателей ещё не прошёл полный цикл огневых испытаний, и измерять пока нечего.

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Индия освоила архитектуру Raptor — но не его масштаб
Часть 1

7 августа бангалорский стартап Astrobase показал EVEREST, двигатель на кислородно-метановой паре, построенный по полнопоточной схеме газ-газ (Full-Flow Staged Combustion, FFSC). Тягу 800 килоньютон компания указывает именно в вакууме: это архитектурный аналог Raptor, а не двигатель того же масштаба, у Raptor 3 тяга на уровне моря в разы больше. Astrobase утверждает, что Индия стала четвёртой страной, чьи инженеры довели FFSC до металла, вслед за СССР, США и Китаем, но такая формулировка смелая. В США подобную связку испытывали ещё в начале 2000-х: демонстратор Integrated Powerhead Demonstrator довели до полной мощности на стенде, но так и не превратили в лётный двигатель, а работы свернули в 2006 году. Официального реестра «четырёх стран FFSC» не существует, есть заявление одной индийской компании, которой самой нет и двух лет.

Полнопоточная схема — самая требовательная архитектура жидкостного двигателя: и кислород, и метан полностью газифицируются в двух отдельных предкамерах ещё до входа в основную камеру сгорания, а не сбрасываются частично неиспользованными, как в открытом газогенераторном цикле. Astrobase заявляет дросселирование от 50 до 110% — параметр, нужный для управляемой посадки многоразовой ступени. Давление в камере компания на своей странице продукта не публикует, и здесь стоит быть осторожным: цифры выше 300 бар, которые встречаются в СМИ, относятся к классу FFSC вообще, а не к подтверждённому параметру EVEREST. Полноразмерное интегрированное огневое испытание двигателя целиком пока не проведено — прямо напоминает индийское издание Swarajya, разбиравшее заявления компании отдельно от промо-материалов.

Ключевые компоненты EVEREST производят на крупнейшем в Индии промышленном металлическом L-PBF 3D-принтере, привезённом на бенгалурскую площадку четырьмя грузовиками. Astrobase говорит о более быстрых циклах изготовления и сложных внутренних каналах охлаждения, но цифр — сколько деталей объединил принтер и на сколько снизилась масса — не публикует. Производителя и модель самого принтера компания тоже не называет ни в одном официальном материале: объём камеры построения, число лазеров нигде не указаны, и независимые издания, включая профильный VoxelMatters, эти данные тоже не нашли — «крупнейший в Индии» здесь исходит от самой Astrobase. У Raptor 3 это, наоборот, измерено: перенос внешней обвязки внутрь корпуса убрал тепловой экран целиком и снизил сухую массу двигателя с 1630 до 1525 кг между второй и третьей версиями, а отношение тяги к массе выросло примерно до 164 при тяге 250 тонн на уровне моря (275 в вакууме). Raptor уже стоит серией из 33 штук на ускорителе Super Heavy; именно версия 3 впервые полетела 22 мая 2026 года, хотя вся линейка Raptor летает с 2023-го.

В следующий раз поговорим о сравнении с подобными разработками в Китае и России. Оставайтесь с нами!

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Continuous Composites судится с Fibre Seek

Continuous Composites подала иск о нарушении патентов против Fibre Seek — под этим брендом Anisoprint продаёт бюджетные принтеры непрерывным углеволокном. В иске 10 патентов США, и среди них разработки, которые, по утверждению истца, легли в основу недавно выпущенного FibreSeeker 3.

Continuous Composites подала первую в отрасли патентную заявку на непрерывную печать волокном ещё в 2012 году и с тех пор собрала портфель из более чем 120 одобренных патентов США и более 40 международных. Судебному иску предшествовали 3 года переговоров: первый контакт с Fibre Seek состоялся в 2023-м, коммерческое предложение по лицензии CC передала в июне 2024-го, а попытки договориться продолжались весь 2024 и 2025 год.

Стернер, глава Continuous Composites, подчёркивает: спор не о каком-то одном узком патенте, а о десяти патентах сразу — они охватывают технологии, которые, по его словам, помогли непрерывной печати волокном состояться как производственному процессу. По его словам, к суду компания пришла только после того, как три года прямых переговоров и добросовестных попыток лицензирования ни к чему не привели.

У Continuous Composites уже есть прецедент: точно так же компания судилась с Markforged — тем самым брендом, который в своё время первым вывел на массовый рынок принтеры с непрерывным углеволокном. Дело дошло до суда, большинство претензий признали необоснованными, но по одному пункту одного патента нарушение всё же установили — и Markforged заплатила крупную сумму, чтобы закрыть вопрос.

Самым сильным можно считать патент US10744702B2, который описывает саму суть процесса: волокно помещают внутрь другого матричного материала, потом все это продавливают через экструдер. Под такое описание подпадает почти любой принтер с непрерывным углеволокном, включая Markforged и Fibre Seek. С рынка Fibre Seek вряд ли уйдёт: лицензионные отчисления выгоднее правообладателю, чем закрытие конкурента, а на всё разбирательство уйдут месяцы, если не годы.

Патентный портфель, собранный за 13 лет до появления рынка конкурентов, работает как страховой полис — предъявить его можно в любой момент, когда на рынок выходит новый игрок с похожей технологией.

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Divergent строит 64 собственных принтера

Американская Divergent Technologies показала Monolith One — металлический L-PBF-принтер собственной разработки с 12 лазерами по 2 кВт каждый (суммарно 24 киловатта — вот это мощь!). Эту установку не продают и не лицензируют. Она встроена в проприетарную производственную платформу DAPS и печатает только для внутренних проектов компании: авиастроения и ОПК (это то, что мы знаем, но NDA могут значительно расширить сферы их влияния).

Габариты говорят сами за себя: высота больше 8 м, ширина около 6,5 м, а вот камера построения при таких габаритах достаточно "скромная" — всего 700×700×835 мм. На ней печатают из алюминиевых, никелевых, стальных и титановых сплавов. На разработку ушло 28 месяцев под руководством технического директора Брайана Эрхартика. Команда целенаправленно строила принтер для непрерывной промышленной работы, игнорируя мелкосерийное производство и прототипирование.

До Monolith One Divergent приобретала себе принтеры SLM Solutions NXG XII 600. По слухам, SLM разрабатывала их в плотном партнерстве с Divergent. Похоже, что 12 лазеров по 1 кВт и размера камеры 600×600×600 мм стало мало. Очевидно, что за годы владения оборудованием SLM Solutions (ныне Nikon) компания накопила достаточно компетенций и решилась на мудрый и решительный шаг — самим стать разработчиком и производителем L-PBF-оборудования. Теперь компания сможет управлять каждым шагом разработки продукции, без бюрократических ограничений внедрять самые революционные функции.

Сейчас в Торрансе работают 6 таких машин. Новый завод в Лонг-Бич на 40 тысяч квадратных метров рассчитан на 64 принтера Monolith One и должен создать больше тысячи рабочих мест. Заявленная производительность — десятки тысяч корпусов боеприпасов и сотни тысяч критических деталей в год, восьмикратный рост производительности.

Источник вдохновения: https://www.tctmagazine.com/divergent-unveils-large-format-metal-3d-printer-with-twelve-2kw-lasers/

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Бескамерная шина для горного велосипеда

Автор канала Berm Peak по имени Сет спроектировал и напечатал собственную бескамерную MTB-шину. Спицы построены по S-образной кривой: при нагрузке дуга сжимается сама в себя, не передавая деформацию на соседние участки протектора. Идея не новая для 3D-печати — бескамерные баскетбольные мячи давно печатают массово, под них даже выпустили отдельный TPU-филамент, — но для горного велосипеда такую шину до Сета никто толком не доводил до рабочего состояния.

Первая версия шины держит сцепление и пережила базовые тесты на трассе. Для гибридной конструкции, где инженерная задача — заставить жёсткий полимерный каркас вести себя как надутая резина, это уже результат.

При этом сам автор в конце признаёт: рынка у такой шины нет. Готовые бескамерные шины без всякой печати легче, работают лучше и стоят дешевле — конкурировать с ними напечатанная деталь не может ни по одному параметру. Сет напечатал шину не потому, что это было экономически оправданно, а потому что задача оказалась интересной сама по себе.

Это тот случай, где 3D-печать честно показывает свои границы: она отлично проверяет гипотезу и плохо её монетизирует. Хорошая инженерная демонстрация — редко хороший бизнес-кейс, и разделять эти два результата стоит с самого начала проекта, а не после тестов на трассе.

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Незазорный зазор

Большинство центров аддитивного производства для технологии SLS/MJF и подвижных частей чаще всего используют зазор в размере 0,5 мм. При такой величине деталь почти гарантированно освобождается от лишнего порошка и остаётся функциональной после печати.

Но 0,5 мм — не физическая константа, а лишь страховка для гарантированного получения того, чего хочет заказчик. Реальный же зазор зависит от площади контакта между подвижными частями: чем она меньше, тем меньше материала успевает спечься за время печати. При малой площади соприкосновения и зазора в 0,2–0,3 мм тоже может быть достаточно, чтобы механизм работал.

Из этого следует практический вопрос конструктора: обязан ли штифт шарнира проходить деталь насквозь? Если нет — контактная площадь падает, и зазор можно уменьшить до 0,3–0,4 мм. Если да — площадь остаётся большой, и здесь без запаса в 0,5 мм не обойтись. Отдельный элемент, о котором нужно помнить — технологическое отверстие для сброса застрявшего порошка: если конструкция позволяет, его стоит предусмотреть.

Фабрикатор. Подписаться

Ещё о двигателе Raptor 3

У двигателя Raptor 2 добрая его половина была обвязана снаружи трубками, датчиками и хомутами. У Raptor 3 же инженеры SpaceX перенесли вторичные магистрали, коллекторы и датчики внутрь стенок камеры, напечатав их из металла.

Получилось что-то вроде кровеносной системы, но при этом зашитой в кость, а не тянущейся по коже отдельными сосудами. Контур охлаждения, который раньше монтировали снаружи отдельным узлом, теперь стал частью самой структуры — двигатель служит собственным тепловым экраном.

В двигателе метан и жидкий кислород полностью газифицируются в отдельных газогенераторах ещё до входа в камеру сгорания. При давлении 350 бар граница между жидкостью и газом у обоих компонентов исчезает — оба входят в камеру в сверхкритическом состоянии.

Охлаждение держится на глубоко переохлаждённом жидком метане, который прогоняют через медные каналы, кстати, тоже напечатанные и интегрированные прямо в стенки камеры. Это не даёт стенке расплавиться и одновременно держит метан в узком температурном коридоре — иначе он начинает разлагаться и закоксовывает те же каналы, которые должен охлаждать.

Сам двигатель стал легче: с 1630 до 1525 килограммов. На связке Super Heavy с 33 двигателями это уже 3,5 тонны экономии, которая дает больше манёвра с полезным грузом для вывода на орбиту.

И еще о том, что часто ускользает от глаз экспертов: минимизация соединений, которыми раньше были крепеж и места сварки. Все это влияет на потенциально возможные разрушения от вибрационных нагрузок. Для ракеты, которую хотят разворачивать как самолёт, это едва ли не важнее самой тяги.

Источник вдохновения: SpaceX

Логика слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗