В МГТУ имени Баумана началось испытание предметов, созданных с помощью аддитивных технологий, из высокопрочных полимерных материалов — такие обычно применяются в космической отрасли, авто- и авиастроении. В рамках пилотного проекта представлены первые образцы дизайнерской мебели — кресла и стол. Насколько они соответствуют заявленной прочности, выясняли «Известия».
Мебель нового времени
В России с 30 июня начался эксперимент с тестированием мебели, напечатанной на 3D-принтере с использованием современных технологий. Главная особенность — сочетание высокой прочности и небольшого веса. По словам разработчиков, изделия практически невозможно сломать при обычной эксплуатации. Это подтвердил и корреспондент «Известий», который протестировал образцы перед официальным запуском проекта. Во время испытаний он не только сидел в кресле, но и прыгал на нем — конструкция выдержала нагрузку без каких-либо повреждений.
Для производства используется технология FGF (Fused Granular Fabrication) — разновидность аддитивного производства, при которой вместо привычных пластиковых нитей используются полимерные гранулы. Такой способ позволяет быстро печатать крупногабаритные изделия, снизить расход материала и практически полностью исключить производственные отходы.
— Каждый грамм материала идет в конечное изделие, поэтому технология получается экономичной, — рассказал научный сотрудник Центра «Цифровое материаловедение» МГТУ им. Н.Э. Баумана Семен Федоров.
По его словам, мебель печатают из материала PETG (термопласта с добавлением гликоля) и его улучшенной версии со стеклонаполнителем. Этот пластик не выделяет вредных веществ в твердом состоянии, хорошо переносит ударные нагрузки и не трескается при эксплуатации. Материал также устойчив к влаге, кислотным дождям и воздействию бытовой химии, поэтому мебель подходит как для помещений, так и для использования на улице.
Изделия из обычного PETG сохраняют свои свойства при температурах от минус 80 до плюс 60 градусов, а стеклонаполненный материал выдерживает нагрев до плюс 90 градусов. Этого достаточно для эксплуатации практически в любых климатических условиях, а стоимость усиленного материала лишь немного выше, отметил Семен Федоров.
Разработчики считают, что технология будет востребована не только в мебельной отрасли. Как рассказал директор центра Давид Меликянц, FGF-печать позволяет быстро создавать крупные заготовки для производства композитной оснастки, которая используется при изготовлении беспилотников, катеров, авиационных деталей и других сложных изделий.
— Мы печатаем форму, максимально близкую к готовому изделию. Благодаря этому после печати требуется только один этап обработки на станке с числовым программным управлением вместо двух при традиционном изготовлении из деревянных плит МДФ, — пояснил он.
Отсутствие пор в печатном пластике позволяет получать герметичную оснастку с гладкой поверхностью, сопоставимой по качеству с металлическими аналогами, при этом значительно сокращая время и трудозатраты на производство, добавил Давид Меликянц.
Альтернативные способы применения
Авторы проекта рассчитывают, что технология найдет применение в промышленности, строительстве, городской инфраструктуре и других отраслях, где востребовано изготовление крупных, прочных и долговечных изделий с использованием аддитивных технологий. Для масштабирования производства в МГТУ создана производственная площадка в Калуге, где установлен крупнейший в России 3D-принтер для печати крупногабаритных деталей, включая корпусные элементы катеров. Как сообщили «Известиям» разработчики, по итогам эксперимента планируется расширить применение технологии и приступить к выпуску других изделий из высокопрочных полимерных материалов.
— Имеющиеся 3D‑принтеры позволяют изготавливать цельнонапечатанные объекты больших размеров — до 1,6 м в ширину, 4 м в длину и 1,5 м в высоту — с производительностью несколько единиц в сутки. Кроме того, возможна индивидуализация изделий под технические запросы клиента: монтаж разъемов для зарядки, розеток, коммуникационных портов, систем освещения и других функциональных элементов, — пояснил Давид Меликянц.
Впрочем, эксперт инженерно-технической экспертизы Сергей Варнавский считает, что говорить о массовом распространении такой мебели пока преждевременно.
— Сама технология выглядит перспективной, особенно если речь идет о производстве сложных или нестандартных изделий. Однако для обычного потребителя главным критерием остается цена. Большинству покупателей не нужна мебель, способная выдерживать кислотные дожди или экстремальные температуры. Если подобные изделия окажутся заметно дороже традиционных аналогов, их применение, скорее всего, ограничится промышленными объектами, общественными пространствами и специализированными проектами, — отметил он.
По словам эксперта, на данном этапе проект прежде всего демонстрирует возможности аддитивных технологий и современных инженерных полимеров. Однако массовое распространение такой мебели будет зависеть от ее экономической эффективности. Широкий потребительский спрос может сформироваться лишь в том случае, если производителям удастся снизить себестоимость и сделать изделия сопоставимыми по цене с традиционной мебелью из дерева, металла и ламинированной древесно-стружечной плиты.