Новый керамический материал позволит печатать детали сложной формы

Классические производственные подходы принципиально основаны на литье исходных керамических масс с жидким связующим. Эти методы эффективны для крупносерийного производства, однако они трудоемкие, дорогие и имеют ряд технических ограничений. Кроме того, их невыгодно применять при производстве сложных изделий мелкими партиями или штучно. Для создания таких объектов выгоднее использовать активно развивающиеся сейчас аддитивные подходы. В частности, улучшить 3D-печать сложных по конфигурации изделий из порошковых материалов поможет создание фотоотверждаемых составов на основе корундовой керамики.

Одна из наиболее перспективных технологий – проекционная стереолитография (DLP 3D-печать). Геометрия изделия здесь формируется за счет послойного отверждения исходной, наполненной порошковым материалом суспензии с помощью УФ-излучения. После этого, аналогично классическим методам, производится термообработка – чтобы удалить полимерное связующее и добиться спекания. По сравнению с известными на текущий момент аддитивными методами для печати изделий на основе тугоплавких керамических порошков эта технология обладает наибольшей разрешающей способностью и практически не имеет ограничений по геометрии изделия.

«На рынке, в том числе и на российском, сейчас есть установки для реализации этой технологии. Однако проблемой остается слишком высокая стоимость импортного сырья и отсутствие отечественных вариантов исходных материалов. При этом именно исходный материал и технологический регламент его применения определяют возможность получать изделия с требуемыми свойствами, – поясняет научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии ТГУ, выпускник ФТФ Дмитрий Ткачев. – В настоящий момент мы получили первые положительные результаты по разработке суспензии и 3D-печати образцов керамики на ее основе. Работы ведутся, в частности, в рамках проектов Фонда содействия инновациям и научного проекта, поддержанного по программе «Приоритет 2030».

Разработка материалов для технологий аддитивной печати – перспективное направление, которое активно развивается в Томском государственном университете. Предлагаемая Дмитрием Ткачевым технология и материал для ее реализации могут быть эффективно применены, в частности, для расширения технологических возможностей предприятий Томской области, среди которых НПЦ «Полюс», «Нанокерамика» и «Микран».

Добавим, ранее с проектами по разработке материалов для керамических изделий Дмитрий Ткачев становился победителем конкурса «Умник» и конкурса «Студенческий стартап».

На региональный конкурс проектов молодых ученых, организатором которого выступает департамент науки и высшего образования Томской области, в 2023 году поступило рекордное количество заявок – 72. Томские ученые представили свои идеи по развитию цифровых и биотехнологий, технологий информационного моделирования, медицины, новых материалов, по разработке и реализации градостроительных и архитектурных проектов, в социогуманитарных и других научных областях.

За первое место в конкурсе Дмитрий Ткачев награжден премией в 300 тысяч рублей. Кроме того, третье место с премией в 100 тысяч рублей присуждено аспирантке ТГУ и научному сотруднику ТНИМЦ Анастасии Фроловой.

В экспертизе проектов, представленных на конкурс, принимали участие представители томского научно-образовательного комплекса и промышленные партнеры: АО «ТомскНИПИнефть», АО «НИИПП», ООО «СТК», Торгово-промышленная палата Томской области, Томское региональное отделение «Союз машиностроителей России», IT-парк «Герцен».