Ученые Тульского государственного университета предложили решение для оптимизации постобработки изделий, напечатанных методом FDM

Ученые Тульского государственного университета продолжают вносить вклад в развитие аддитивных технологий. Исследователи разработали методику выбора оптимального способа объемной постобработки, что позволяет значительно улучшить свойства изделий, полученных с помощью FDM-печати.

Аддитивные технологии, основанные на послойном добавлении материала, находят все более широкое применение в различных отраслях. Метод Fused-Deposition Modeling (FDM) стал одним из самых популярных благодаря своей универсальности и экономичности. Он позволяет быстро производить изделия сложной геометрии с минимальными затратами, что делает его особенно востребованным в мелкосерийном и единичном производстве. Однако, несмотря на свои преимущества, изделия, созданные методом FDM, часто уступают по прочности и качеству поверхности аналогам, изготовленным литьем под давлением. 

В условиях растущей конкуренции важно исследовать методы постобработки, которые способны улучшить механические свойства и качество поверхности изделий. На сегодняшний день отсутствует четкие по рекомендации по выбору технологий дополнительной обработки, что затрудняет процесс оптимизации. 

В рамках совместного проекта с АО НПО «УНИХИМТЕК» ученые Тульского государственного университета провели обзор современных методов постобработки для изделий, полученных методом FDM. Они выделили возможности и ограничения различных подходов, что позволит более обоснованно выбирать методы обработки в зависимости от конкретных требований. Новая классификация методов постобработки поможет избежать проблем с экономичностью, экологичностью и контролем качества. 

В исследовательскую группу вошли аспирант кафедры электро- и нанотехнологий Андрей Алексеевич Потапов, доктор технических наук, профессор кафедры электро- и нанотехнологий Владимир Мирович Волгин, кандидат химических наук, технический директор АО НПО «УНИХИМТЕК» Артем Петрович Малахо и кандидат технических наук, доцент кафедры электро- и нанотехнологий Инна Вячеславовна Гнидина. Все они являются сотрудниками лабораторий МНТЦ «Композит», что подчеркивает высокую квалификацию и междисциплинарный подход к решению поставленных задач.

Инна Вячеславовна Гнидина пояснила следующее:

«Работа над обзором была начата еще летом 2023 года в рамках выполнения работ по мегагранту Правительства Тульской области. Тема обработки изделий, получаемых методом FDM-печати, показалась нам очень интересной и актуальной потому, что 3D-печать сейчас набирает популярность как среди специалистов, работающих на предприятиях различного уровня, так и среди отдельных пользователей «домашних» принтеров. Современные 3D-принтеры позволяют получать самые разные изделия: от аэродинамических поверхностей до детских игрушек. Но при всей универсальности метода у него есть ряд недостатков: плохое качество поверхности, низкая прочность и т.д. Обработка таких изделий после печати позволяет существенно уменьшить эти недостатки. 

Когда мы начали изучать литературу, в том числе и зарубежную, выяснилось, что исследований, проведенных в области такой обработки, много, но все они описывают частные случаи и результаты, полученные, как правило, на отдельных образцах для испытаний. У нас появилась идея систематизировать накопленные на данном этапе знания в области обработки изделий после FDM-печати для того, чтобы помочь как отечественным, так и зарубежным специалистам более осознанно подходить к выбору того или иного метода, когда требуется улучшать характеристики реальных изделий. 

Каждый член авторского коллектива внес свою лепту в написание обзора. Артем Петрович Малахо предложил концепцию и структуру обзора. Владимир Мирович Волгин и Инна Вячеславовна Гнидина изучили научные труды, связанные с методом FDM-печати и обработки после нее, предложили классификации методов и разработали рекомендации по применению обработки. Андрей Алексеевич Потапов участвовал в систематизации литературных источников и подготовке отдельных разделов обзора». 

Материалы исследования были опубликованы в высокорейтинговом журнале: Потапов А.А., Волгин В.М., Малахо А.П., Гнидина И.В. Дополнительная обработка изделий, получаемых методом FDM-печати. Обзор. // Успехи химии. 2024. T. 93(9). RCR5127. DOI: 10.59761/RCR5127 (Q1) (Potapov A.A., Volgin V.M.,,Malakho A.P., Gnidina I.V. Additional treatment of products obtained by FDM-printing. Review // Russian Chemical Reviews. 2024. V. 93 (9). RCR5127. DOI: 10.59761/RCR5127). Разработки ведутся в рамках реализации стратегического проекта «Композит», входящего в программу «Приоритет 2030» и выполнения мегагранта Правительства Тульской области (соглашение № 10 от 07.09.2022). Работа ученых Тульского государственного университета открывает новые горизонты для применения аддитивных технологий и способствует повышению качества продукции, произведенной с использованием FDM-печати. Результаты проведенных работ уже вызвали интерес ученых из Германии и Турции, что подчеркивает актуальность тематики. 

Фото предоставлено героями материала