Российские компании-производители 3D-принтеров и расходных материалов F2 innovations и НПО «3D Солюшнс» сконструировали и напечатали четырехметровую моторную лодку, а затем провели испытания на воде. Проект задуман как демонстрация возможностей предлагаемого оборудования и материалов — 3D-принтера с длиной построения свыше трех с половиной метров и композитов с армирующими волоконными наполнителями.
Пермская компания F2 innovations занимается разработкой экструзионных 3D-принтеров промышленного назначения — от среднегабаритного оборудования для прототипирования и мелкосерийного производства до высокотемпературных 3D-принтеров и крупноформатных аддитивных систем для 3D-печати полимерными и композиционными гранулятами.
НПО «3D Солюшнс» — московский разработчик и производитель термопластичных полимерных композиционных материалов для аддитивного производства. НПО «3D Солюшнс» и компания REC 3D образовали технологический альянс и производят филаменты и гранулы для 3D-печати прототипов и функциональных изделий, в том числе из жестких полимеров, эластомеров, армированных композитов и тугоплавких конструкционных термопластов.
Как сообщает компания F2 innovations, проект состоял из четырех этапов — референсинга, проектирования, 3D-печати и испытаний. Команда опиралась на собственный опыт аддитивного производства оснастки для авиастроительной отрасли и примеры зарубежных компаний, сумевших изготовить и провести испытания 3D-печатных плавсредств.
Сюда входит восьмиметровый катер водоизмещением 2,3 тонны (на иллюстрации выше), изготовленный Университетом штата Мэн на крупнейшем к тому времени экструзионном 3D-принтере в мире.
Компании Caracol и NextChem реализовали проект Beluga, разработав функциональный 3D-печатный прототип парусной лодки из композита MyReplast — переработанного полипропилена со стекловолоконным наполнителем.
Голландская судостроительная компания IMPACD Boats поставила на поток аддитивное производство консольных катеров с электромоторами, реализовав уже более трехсот проектов для внутреннего рынка.
На этапе проектирования инженеры F2 innovations и НПО «3D Солюшнc» учитывали все факторы — от законов судостроения до безопасности испытателей. Расходным материалом послужил композит из смеси первичного и вторичного полиэтилентерефталатгликоля с наполнителем из стекловолокна (PETG+GF) и пятнадцатипроцентной долей переработанного полимера. Такой выбор обусловлен низкой усадкой, позволяющей сохранять геометрию при 3D-печати крупногабаритных объектов, высокой когезией слоев, обеспечивающей высокую прочность и долговечность, а также экологичностью и низкой стоимостью.
За производство расходного материала отвечало НПО «3D Солюшнc», аддитивное оборудование предоставила компания F2 innovations. В проекте использовался крупноформатный 3D-принтер F2 Gigantry по технологии экструзионной 3D-печати гранулированными полимерами и композитами (FGF, Fused Granulate Fabrication), внесенный в реестр Министерства промышленности и торговли РФ. Эта аддитивная система с областью построения 6000х2500х1800 мм оснащена шнековым экструдером F2 Pellet 8 с поворотным механизмом, пневматической подачей гранулята и производительностью до десяти килограмм в час. Четырехзонный нагрев хотэнда обеспечивает равномерное прогревание с максимальной температурой 450°С, позволяя работать с тугоплавкими инженерными полимерами.
Благодаря поворотному механизму 3D-печать корпуса выполнена до углом 45° для снижения усадки и необходимости в опорных структурах, например при построении отсека непотопляемости, требуемого для обеспечения безопасности экипажа. Итоговое изделие достигает четырех метров в длину и полутора в ширину. 3D-печать заняла трое суток сменами по восемь часов, в том числе ночью. Оборудование способно работать в автономном режиме, но учитывая масштаб и сложность проекта построение контролировалось операторами от начала и до конца.
Испытания провели на реке Каме в городе Перми, где располагаются производственные мощности компании F2 innovations. Опытное судно оснащено электрическим двигателем мощностью 1,3 кВт с двумя аккумуляторами, мотор закреплен на фанерном транце. Лодка успешно прошла ходовые испытания сначала с одним человеком на борту, а затем и с полной нагрузкой — экипажем из семи человек.
Во время испытаний катер сумел развить скорость в 10 км/ч, ограниченную мощностью силовой установки. Водоизмещение в двести килограмм обеспечивает достаточную остойчивость и маневренность.
«У нас не было никаких сомнений в успехе. Мы с технологами и конструкторами все предусмотрели еще на этапе проектирования, применили наш многолетний опыт в 3D-печати крупногабаритных изделий и получили готовую лодку», — прокомментировал руководитель проектного отдела компании F2 innovations Дмитрий Синюшов.
Весь период разработки, начиная с концепции и заканчивая спуском на воду, занял всего пять дней. В ближайшее время компания F2 innovations и НПО «3D Солюшнс» планируют представить новый проект — небольшую яхту-швертбот, выполненную аналогичным методом. Презентация состоится на Лидер-форуме 12-13 ноября 2024 года на ВДНХ, в павильоне «Атом».