Инженеры СПбПУ создали технологию производства композитов с непрерывным углеволокном для экструзионной 3D-печати

Специалисты Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали опытно-промышленную технологию изготовления филаментов из непрерывного углеродного волокна на основе тугоплавких конструкционных термопластов. Материал обладает высокими физико-механическими свойствами и применяется в первую очередь в ракетно-космической, авиационной отрасли и в двигателестроении.

Углеродное волокно производства композитного дивизиона Росатома «Юматекс»

Разработка осуществлялась по заказу композитного дивизиона ГК «Росатом», сообщает пресс-служба Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг». Углеродное волокно обладает высокой прочностью и жесткостью при малом удельном весе, а потому подходит для изготовления прочных и легких деталей, способных выдерживать высокие нагрузки. В то же время углеродное волокно устойчиво к высоким температурам и химическим воздействиям. Филаменты из непрерывного углеродного волокна и высокотемпературного полимера группы полиарилкетонов применяются в экструзионной 3D-печати (FDM/FFF).

Композиционные материалы с армированием непрерывным углеродным волокном в настоящее время производят несколько стран — США, Швейцария и Китай. Ввиду специфики сфер применения такие материалы считаются стратегическими и практически не экспортируются. Сотрудники ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» разработали технологию изготовления филаментов из непрерывного углеродного волокна на основе термопластов, а также собрали лабораторную установку производительностью до пятисот метров филамента в час. Установка введена в эксплуатацию осенью 2023 года на территории композитного дивизиона Росатома и сейчас используется в производстве опытных партий материалов.

«Более десяти лет наша команда занимается разработкой технологий пропитки углеродных волокон термопластичными полимерами из группы полиарилэфиркетонов. Для нас очень важно, что результаты нашего кропотливого труда в ближайшее время будут внедрены в промышленное производство. Решение задачи производства отечественных филаментов из данного материала — это еще один шаг на пути к достижению технологического суверенитета для нашей страны», — прокомментировал заведующий лабораторией «Полимерные композиционные материалы» ПИШ СПбПУ Илья Кобыхно.

В основе производства филаментов из непрерывного углеродного волокна и высокотемпературных полимеров лежит технология суспензионной пропитки, позволяющая получать однонаправленные термопластичные препреги с наименьшими повреждениями волокна и равномерным распределением полимера по всему сечению, что наиболее важно при решении задач, связанных с обеспечением максимальных прочностных свойств.

«Разработка собственной технологии производства композитов из непрерывного углеродного волокна на основе термопластов — очень важная в стратегическом плане задача. Россия — одна из немногих стран, которая производит двигатели, и применение столь качественного по своим свойствам материала, мы уверены, в первую очередь будет особенно востребовано в отечественном двигателестроении для производства двигателей нового поколения», — прокомментировал директор проекта «Термопласты» композитного дивизиона Росатома Антон Шумаков.

В настоящее время специалисты Передовой инженерной школы СПбПУ разрабатывают технологию и опытно-промышленную установку производительностью двенадцать тысяч метров в час, способную изготавливать до сорока филаментов одновременно. Уже идет процесс изготовления и отладки режимов работы модулей и узлов установки, летом 2024 года опытно-промышленная линия будет введена в эксплуатацию на производственной площадке композитного дивизиона Росатома.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.