Российская компания «Анизопринт» готовится вывести на рынок первый серийный отечественный FDM 3D-принтер, спроектированный специально для 3D-печати термопластами, армированными непрерывными волокнами. Пока что в мире существует только одно предприятие, предлагающее аналогичную технологию – американская компания MarkForged.
Компания «Анизопринт» под руководством Федора Антонова является резидентом кластера передовых производственных, ядерных и космических технологий фонда «Сколково». Уже несколько лет предприятие работает над технологией 3D-печати деталей из прочных композитов, объединяя методику послойного наплавления прутка (FDM) с укладкой непрерывных армирующих волокон. Первый аппарат собственной разработки получил название «Anisoprint Composer A4» и вскоре будет продемонстрирован широкой публике на всемирно известной отраслевой выставке Formnext.
Название компания получила не случайно. Определением термина «изотропия» служит одинаковость физических свойств во всех направлениях, то есть то, к чему стремятся практически все производители 3D-принтеров. Дело в том, что послойно выращиваемые детали неизбежно обладают пониженными механическими характеристиками на стыке слоев, а это отличает их от литых аналогов, причем далеко не в лучшую сторону. Пока инженеры по всему миру ломают голову над этой проблемой, изобретая технологии непрерывной стереолитографической печати, пятиосевого наплавления прутка и так далее, команда Антонова решила сконцентрироваться на прямо противоположном свойстве, то есть анизотропии, направленно улучшая физико-механические характеристики изделий за счет армирующих наполнителей.
«Печать производится не просто композитом, а пластиком, армированным непрерывными волокнами. Именно непрерывность и направленность волокон придает материалу уникальную прочность и жесткость. Принято считать, что направленный характер свойств, или, по-научному, анизотропия, является недостатком такого рода материалов, однако мы убеждены, что эта особенность – их ключевое достоинство. Во-первых, благодаря тому что в материале есть «особенные» направления, мы как бы фокусируем все его свойства именно в этих направлениях, и можем выбирать их сами, исходя из действующих на конструкцию нагрузок. Во-вторых, неоднородность внутренней структуры композита представляет практически неограниченные возможности для оптимизации: теперь мы можем создавать действительно оптимальные конструкции, в которых не будет ничего лишнего. И, наконец, в-третьих, локально изменяя объемное содержание волокон и их направление, мы можем проектировать адаптивные конструкции, подбирая местную жесткость таким образом, чтобы заданным нагрузкам соответствовали желаемые деформации», – поясняет генеральный директор Федор Антонов.
Аналогичные 3D-принтеры уже существуют за рубежом, хотя значительных успехов пока добилась только американская компания MarkForged под руководством Грега Марка, предлагающая целую линейку специализированных аппаратов. Как и в случае с «Анизопринт», упор делается на 3D-печать армированными композитами. Линейка MarkForged основана на единой платформе, а потому пользователи имеют возможность переходить от одной модели к другой за счет апгрейдов. Самые простые конфигурации оснащаются износостойкими головками для печати полимерными филаментами с наполнителями из рубленых волокон, аналогичными представленному недавно композитному материалу Aerotex от российской компании Filamentarno, а более продвинутые позволяют укладывать непрерывные волокна. Как правило, в качестве базового материала используется нейлон, армируемый углеродными, стеклопластиковыми или пара-арамидными (кевларовыми) нитями. За счет таких добавок многократно возрастает прочность готовых изделий. Так, разработчики из «Анизопринт» уверяют, что добавление армирующих волокон повышает прочность и жесткость пластика в 15-20 раз, позволяя достигать уровней прочности авиационных алюминиевых сплавов.
«Анизопринт» намеревается вывести на рынок три варианта фирменного 3D-принтера, отличающиеся площадью рабочей зоны – A4 (297×210 мм), А3 (420×297 мм) и А2 (597×420 мм). В качестве основного материала можно будет использовать не только нейлон, но и любые подходящие термопласты. Кроме того, 3D-принтеры и расходные материалы планируется предлагать значительно дешевле американских аналогов. Стоимость варианта A4 оценивается в €4 900 евро, а А2 – в €8 900. Для сравнения, Markforged Mark 2 c областью печати 320x132x154 мм оценивается в $13 500, а флагманский Mark X7 с рабочей зоной 330x270x200 мм и лазерным датчиком контроля качества, печатающий угленаполненным филаментом Onyx с дополнительным армированием непрерывным стекло- или углеволокном, обойдется уже в $67 000. Как сообщает Антонов, расходные материалы «Анизопринт» будут дешевле предложений от MarkForged примерно в три раза. Официальная презентация 3D-принтера Anisoprint Composer A4 состоится 14-17 ноября на отраслевой выставке Formnext во Франкфурте-на-Майне.
