Группа учёных ИРНИТУ под руководством доцента кафедры химической технологии Георгия Боженкова разрабатывает новый полимерный материал для FDM-печати. Работы ведутся в рамках стратегического проекта i.DIT по Программе «Приоритет 2030».

В группу вошли доктор химических наук, профессор Нина Шаглаева, доцент кафедры Виктор Баяндин, доцент кафедры Анна Чайка. К работе подключены студенты – четверокурсник Никита Алимов, аспиранты Сергей Баданов и Андрей Кривошеин.

Как отмечает руководитель стратегического проекта Александр Макарук, важность разработки заключается в том, что материал должен обладать уникальными свойствами конструкционных материалов, применяемых в различных отраслях промышленности.

«Это создаст возможность бесперебойного обеспечения отечественными расходными материалами ведущих предприятий страны, использующих в своих производственных процессах аддитивные технологии. Следует отметить, что для экспортной привлекательности разрабатываемый термопластик не должен уступать современным импортным аналогам.

На учёных лежит большая ответственность, поскольку аналогичных отечественных полимерных материалов в настоящий момент не существует. Зарубежным аналогом разрабатываемого материала является термопластик ULTEM 9085, который активно используют в высокотехнологичных производствах различных отраслей промышленности. Его характеристики во многом не уступают характеристикам некоторых металлов. В частности, его прочностные свойства соизмеримы со свойствами алюминиевых сплавов», - сообщил Александр Макарук.

По информации специалиста в области FDM-печати Веры Распопиной, перед научной группой стоит цель получить высокотемпературный пластик, обладающий надлежащими физико-механическими характеристиками:

«При этом он должен отвечать требованиям, регламентированным нормами огнестойкости, дымовыделения и токсичности. По результатам работы не только состав, но и форма материала должны соответствовать технологии FDM-печати, то есть синтезированный пластик должен иметь форму прутка заданного диаметра».

Разработка материала для FDM-печати требует понимания специфики этой технологии изготовления деталей, знания принципа работы промышленного 3D-принтера и всех операций технологического процесса FDM-печати изделия. В частности, необходимо учитывать закономерности послойного распределения температурных полей при печати изделия. Это важно для понимания процессов, протекающих в материале в той или иной фазе его поведения. Носителем таких компетенций в команде разработчиков является выпускник кафедры самолётостроения и эксплуатации авиационной техник Лев Шеметов, окончивший вуз в этом году. Одна из поставленных перед ним задач заключается в создании технологии и подборе оборудования для экструзии прутка из разработанного порошкообразного материала.

На кафедре химической технологии им. Н. И. Ярополова на базе лаборатории полимерных материалов создана научно-исследовательская группа химиков-технологов по синтезу полиэфиримида под руководством доцента Георгия Боженкова, имеющего большой исследовательский опыт по тематике тонкого органического синтеза.  

Как подчеркивает Нина Шаглаева, на протяжении нескольких лет политеховские химики выполняли исследования по грантам РФФИ в области ионообменных материалов путем химической модификации полимеров.

Сотрудники кафедры химической технологии им. Н.И. Ярополова преподают студентам магистратуры Института авиамашиностроения и транспорта «Полимерные композиционные материалы в машиностроении» (передовые производственные технологии).

Одним из самых активных «полимерщиков» политеха является доцент Виктор Баяндин: 

«Мы взялись за сложную задачу – необходимо получить не только полимер для 3D-печати на основе полиэфиримида, а выйти на его промышленное производство. Поэтому химики и технологи объединились в одну команду, и эта масштабная задача нам по плечу».

Руководство вуза считает, что успешное решение столь непростой проблемы позволит преодолеть многие вызовы, стоящие перед отечественными производителями, интегрирующими цифровые технологии в производственные процессы. Это актуально для авиационной и автомобильной отраслей (гражданского и военного назначения), медицины, приборостроения, пищевой промышленности, инструментального производства и др.