Как ни странно, аэрокосмическое ведомство США не спешит с внедрением некоторых самых передовых технологий в производство космических кораблей. В частности, в NASA только сейчас начинают применять генеративное проектирование, то есть проектирование с помощью ИИ, при разработке деталей аппаратов для космических миссий, а также совсем не спешат с переходом на 3D-печать.

Источник изображений: Henry Dennis / NASA

Генеративное проектирование или проектирование с помощью ИИ сродни эволюционному процессу. Эволюция за миллиарды лет оттачивает организм во всех его проявлениях от клеток до тканей, скелета и органов. По сходному принципу работает генеративное проектирование. Инженеру достаточно указать размеры детали, места креплений и входов/выходов, а также требуемые нагрузки от векторов до усилий и машинный алгоритм сам рассчитает оптимальную форму детали и произведёт отбор модели с соблюдением, например, минимально допустимого веса.

Для космоса, где каждый килограмм стоит немалых денег, чем легче будет деталь конструкции, тем лучше. Более того, для космических программ детали обычно изготавливаются поштучно и цена проектирования и изготовления в рамках стоимости проекта роли не играет. Впрочем, даже в условиях массового производства спроектированный образец может стать объектом для изготовления формы для отливок. Поэтому генеративное проектирование с некоторыми ограничениями вполне уместно также для массового производства.

В идеальном случае генеративное проектирование лучше сочетать с 3D-печатью. Тогда уникальную деталь можно спроектировать и изготовить в течение недели — это недостижимые при обычном процессе возможности. К такому процессу в NASA рассчитывают прийти в будущем, но сегодня в агентстве работают по старинке — даже спроектированную искусственным интеллектом деталь подрядчики изготавливают на фрезерном оборудовании или с помощью сварки.

Пионер генеративного проектирования в NASA Райан МакКлелланд (Ryan McClelland, на фото) говорит, что созданные ИИ «эволюционировавшие структуры» часто выполняют свою работу гораздо лучше, чем более тяжелые детали, разработанные человеком: «Мы обнаружили, что это действительно снижает риск. После анализа напряжений мы выяснили, что детали, созданные алгоритмом, не имеют таких концентраций напряжений, как при проектировании человеком. Коэффициенты напряжения почти в 10 раз ниже, чем у деталей, созданных человеком-экспертом».

Использование в космических аппаратах NASA деталей, полученных с помощью генеративного проектирования, носит единичный характер. Но можно не сомневаться, что за такими процессами будущее. Тем более что всё идёт к печати деталей в космосе.

Учёные из Шеффилдского университета разработали технологию, которая позволяет печатать радиоантенны на 3D-принтере. Их можно использовать для обеспечения стабильного сигнала мобильной связи и скоростного интернет-доступа в отдалённых населённых пунктах.

Источник изображений: Sheffield.ac.uk

Антенны миллиметрового диапазона (mmWave), которые были разработаны, изготовлены на 3D-принтере и испытаны исследователями из факультета электроники и электротехники Шеффилдского университета, обладают радиочастотными характеристиками, которые соответствуют таковым у антенн, изготавливающихся с использованием традиционных методов производства. Технология 3D-печати радиоантенн может ускорить разработку инфраструктуры сетей 5G и 6G, а также предоставить людям, живущим в удалённых районах Великобритании, а также в других уголках мира, доступ к передовым и скоростным технологиям беспроводной связи, считают специалисты.

Применяемые сегодня различными телекоммуникационными сетями радиоантенны дорого и долго производить. Это замедляет процесс разработки и внедрения инновационных решений и затрудняет задачи по созданию новой инфраструктуры. Антенны, разработанные специалистами Шеффилдского университета, предлагают гораздо более дешёвый способ производства с использованием технологии 3D-печати и при этом без ущерба производительности конечного продукта. Их можно изготовить всего за несколько часов, при этом затраты на их производство составят всего несколько британских фунтов, а уровень их производительности будет аналогичен радиоантеннам, которые изготавливаются традиционными способами.

Разработчики поясняют, что при изготовлении антенн с помощью технологии 3D-печати применяются наночастицы серебра, обладающие нужными свойствами для передачи радиосигнала. Антенны прошли успешные испытания в сетях 5G и 6G в частотном диапазоне до 48 ГГц. Их коэффициент усиления и характеристика во временной области, влияющие на направление и силу сигнала, который они могут принимать и передавать, почти неотличимы от тех, которые производятся традиционным способом.

Радиочастотные испытания антенны проводились с использованием ведущей в отрасли Национальной лаборатории измерений миллиметрового диапазона UKRI Шеффилдского университета.

Подмосковная компания «МОРТЕХ», резидент особой экономической зоны «Дубна», планирует уже 2023 году запустить в работу новый промышленный 3D-принтер. Он займёт 60 м² пространства в новом цеху компании. Производительность будет достигать 25 кг/ч, погрешность при изготовлении крупномасштабных изделий размером до пяти метров составит не более 1 мм, что весьма впечатляет.

Источник изображений: Дубна | Вести

«Сейчас компания реализует проект запуска первого в Московской области серийного производства высокоскоростных судов на подводных крыльях с общим объёмом инвестиций порядка 550 млн рублей. Первый цех завода начнёт работу уже в III квартале этого года, а все предприятие будет сдано в эксплуатацию в конце 2024 года, — отметила Заместитель председателя правительства, министр инвестиций, промышленности и науки Московской области Екатерина Зиновьева. — Около 30 млн рублей компания вложит в разработку и создание собственного промышленного 3D-принтера, что позволит ей добиться 100-процентной локализации конечной продукции как в части сырья и комплектующих, так и с точки зрения оснащения производства».

Основная область применения нового 3D-принтера — изготовление оснастки для судов методом послойной печати AБC-пластиком с последующей доработкой фрезерной головкой с точностью до 0,1 мм. В планах компании «МОРТЕХ» значится выпуск до 48 корпусов судов длиной от 8,5 до 10 метров ежегодно. Их конструкция будет легче и прочнее благодаря современным композитным материалам. Для обслуживания инновационного оборудования понадобится всего два сотрудника.

«Корпуса будут использоваться как для собственного производства плавательных средств, так и для сторонних потребителей. Основной особенностью продукции ООО "МОРТЕХ" является катамаранная конструкция и наличие подводного крыла, что позволяет значительно снизить нагрузку на двигатель за счёт минимально смоченной поверхности, что приводит к высокой топливной эффективности. Максимальная скорость при минимальном потреблении топлива», — рассказал генеральный директор ООО «МОРТЕХ» Владимир Ларькин.

Компания Palit, недавно представившая видеокарты GeForce RTX 4070 Ti GamingPro, запустила творческий проект Maker Project. Он рассчитан на энтузиастов технологии 3D-печати и предлагает владельцам указанных ускорителей самостоятельно создать на 3D-принтере сменные фронтальные панели для кожуха систем охлаждения.

Источник изображений: Palit

Maker Project представляет собой цифровую библиотеку, в которой содержится множество различных 3D-моделей фронтальных панелей для видеокарт серии GamingPro. Владелец GeForce RTX 4070 Ti GamingPro может загрузить трёхмерную цифровую модель фронтальной панели себе на компьютер, а затем создать её с помощью 3D-принтера и установить на видеокарту. Palit создала на своём сайте раздел Maker Project, откуда можно загрузить трёхмерные модели фронтальных панелей. При наличии навыков работы в приложениях по 3D-моделированию дизайн панели можно разработать самостоятельно.

Установка созданной детали не представляет сложности. Отлитая на 3D-принтере панель устанавливается поверх стандартной, а сам процесс потребует от пользователя лишь закрутить четыре винта.

Для владельцев компактных 3D-принтеров, не предназначенных для создания больших форм, компания предлагает трёхмерные модели фронтальных панелей, состоящих из двух частей. Впоследствии напечатанные детали можно при необходимости доработать, например, покрасив. Примеры таких модульных фронтальных панелей показаны на изображениях ниже. В одном случае для видеокарты GamingPro была создана фронтальная панель кожуха системы охлаждения в стиле игры Cyberpunk 2077, в другом — для карты на 3D-принтере была отлита моделька Годзиллы.

На видео ниже показан процесс разработки и создания заменяемых фронтальных панелей кожуха системы охлаждения для видеокарт GeForce RTX 4070 Ti GamingPro.

Отметим, что Palit упустила одну важную деталь — вопрос заводской гарантии. В разговоре с порталом VideoCardz представители компании подтвердили, что простая установка созданной на 3D-принтере фронтальной панели с использованием четырёх винтов не лишит пользователя гарантии производителя. Однако при полном демонтаже стандартной системы охлаждения, что в данном случае не требуется, владелец карты потеряет гарантию. Если же владелец GeForce RTX 4070 Ti GamingPro столкнётся с необходимостью замены видеокарты (например, из-за заводского брака), он сможет вернуть её производителю, предварительно придав видеокарте её стандартный внешний вид. Для этого лишь потребуется открутить четыре винта и снять напечатанную на 3D-принтере фронтальную панель.

Принадлежащий компании HP бренд HyperX, занимающийся производством периферийных устройств, объявил о скором начале продаж колпачков для клавиш, подставок для гарнитур, держателей для микрофонов и других аксессуаров с индивидуальным дизайном. Нестандартные аксессуары будут производиться с помощью промышленных 3D-принтеров Jet Fusion 580 и станут доступны в рамках серии HX3D.

Источник изображений: tomshardware.com

В рамках выставки CES 2023 производитель продемонстрировал несколько образцов будущей продукции, создаваемой с помощью 3D-печати. Многие из них имеют милый дизайн, яркую окраску и форму очаровательных мультяшных зверей. Первый колпачок для клавиши под названием Cozy Cat появится на сайте HyperX в США уже в конце этого месяца, а приобрести его можно будет за $19,99. Колпачок представляет собой мультяшного 3D-кота с голубым шарфом и шапкой со снежинками.

Такая накладка определённо будет мешаться при наборе длинных текстов, но её можно разместить, например, на клавише Esc или какой-то иной клавише, которая не требуется слишком часто. В дополнение к этому HyperX опубликовала на YouTube ролик, чтобы продемонстрировать некоторые из аксессуаров, которые в скором времени станут доступны для покупки. Разработчики намерены сотрудничать с дизайнерами, чтобы в будущем создать больше ярких вариантов аксессуаров.

Ещё HyperX показала два новых варианта лёгкой игровой мыши Pulsefire Haste 2 и Pulsefire Haste 2 Wireless. Первая мышь является проводной и весит 53 г. В ней используется датчик на 26 000 DPI (точек на дюйм), а частота опроса составляет 8 000 Гц. Вторая мышь является беспроводной и весит 62 г. В ней задействован тот же датчик на 26 000 DPI. Она может подключаться к компьютеру по Wi-Fi, Bluetooth 5.0 или USB-C, а аккумулятор на 370 мА·ч обеспечит до 100 часов работы без подзарядки.

Обе мыши доступны в чёрном и белом цветовых вариантах исполнения корпуса, а также дополняются встроенной RGB-подсветкой. Приобрести Pulsefire Haste 2 можно за $59, а за Pulsefire Haste 2 Wireless придётся заплатить $79.

Ещё HyperX выпустит собственный проводной контроллер для Xbox под названием Clutch Gladiate. В конструкции контроллера предусмотрены кнопки на тыльной стороне корпуса, которые пользователь может переназначить по собственному усмотрению. Контроллер появится в продаже в марте и будет стоить $34.

Инженеры Калифорнийского технологического института разработали метод 3D-печати из металлов и сплавов с разрешением, которое в некоторых случаях на порядок меньше, чем было возможно ранее. Минимальный размер элемента уменьшили до 40 мкм, что откроет путь к производству крошечных компонентов для микроэлектронных механических систем (MEMS), которые можно применять для широкого спектра устройств, от датчиков до систем отвода тепла от чипов.

Источник изображений: Bob Paz

Традиционно 3D-печать металлических изделий опирается на послойное спекание металлических порошков лазерным лучом. При этом высокая теплопроводность металлов мешает повысить разрешение — нагрев происходит быстро, и как не фокусируй лазер, в области проекции спекается больше порошка, чем предусматривает цифровая модель. Учёные из Калтеха решили эту проблему интересным образом — на этапе печати модели они предложили отказаться от металлов и лазера.

Модель всё так же послойно создаётся на 3D-принтере, но не из порошкового металла, нагреваемого лазером, а из полимерного гидрогеля с послойным закреплением ультрафиолетовым светом. После создания модели её помещают в водный раствор солей металла, в котором ионы металла проникают в гидрогель. После насыщения модели солями производится отжиг модели. Температура отжига выбирается ниже точки плавления металла, но она всё равно достаточно высока (700–1100 °C), чтобы полностью выжечь гидрогель.

После отжига остаётся металлическая модель с разрешением элементов даже меньше, чем гидрогелевая матрица. И если методом прямой лазерной 3D-печати можно создавать металлические детали с минимальным разрешением 100 мкм, то использование матрицы повышает разрешение печати металлических моделей до 40 мкм. Это в два раза тоньше человеческого волоса.

Медная модель после отжига

Калтехом была создана компания 3D Architech для лицензирования новой технологии печати всем заинтересованным. Биотехнологии, охлаждение чипов, датчики, робототехника — все эти дисциплины и многие другие нуждаются в массовом производстве миниатюрных изделий из металлов, которые нельзя изготовить традиционным способом — литьём, фрезерованием, ковкой и так далее.

На Международной космической станции продолжает работать экипаж 68-й длительной экспедиции в составе космонавтов «Роскосмоса» Сергея Прокопьева, Дмитрия Петелина и Анны Кикиной. На этой неделе космонавты помимо прочего отработали технологию 3D-печати изделий в условиях невесомости. Данные о проделанной работе опубликованы на сайте госкорпорации «Роскосмос».

Космонавт Дмитрий Петелин / Источник изображения: «Роскосмос»

Сообщается, что Прокопьев на 3D-принтере смог напечатать пробную деталь с помощью полученного недавно с Земли пластика. Модель детали на принтер направили специалисты РКК «Энергия» из ЦУП. Набор термопластичных полимеров для печати инженеры предприятия РКК «Энергия» направили на МКС в рамках полезной нагрузки на грузовом корабле «Прогресс МС-21» в октябре.

Напомним, 3D-принтер был доставлен на МКС на корабле «Прогресс МС-20» в июне этого года, но первые эксперименты с его использованием начались только осенью. Цель этой деятельности заключается в отработке технологий аддитивного производства изделий в условиях космоса. Это может оказаться полезным в будущем, поскольку у космонавтов появится возможность создания необходимых комплектующих непосредственно на орбитальных станциях, не дожидаясь, пока они будут доставлены с Земли.

В дополнение к этому космонавты на этой неделе провели обслуживание системы удаления углекислого газа «Воздух», которая расположена в служебном модуле «Звезда». Проведён эксперимент «Сепарация», предполагающий испытание и отработку в условиях микрогравитации системы регенерации воды из урины. Выполнена задача в соответствии с экспериментом «Дисперсия», в рамках которого проводилась открытая передача с борта российского сегмента МКС по радиолюбительскому каналу связи на наземные приёмные станции радиолюбителей из разных стран мира изображений и фотоматериалов, посвящённых жизни и деятельности первого космонавта Ю.А. Гагарина. В дополнение к этому реализуется эксперимент «Экон-М» по ведению фотосъёмки Земли для оценки экологической обстановки, а также проведено техническое обслуживание систем обеспечения жизнедеятельности.

В США наблюдается рекордный дефицит жилья и решением проблемы, как минимум частичным, могут стать быстровозводимые биоразлагаемые дома, печатаемые на 3D-принтере. Технологию создания таких строений предложили учёные Университета штата Мэн. BioHome3D представляет собой дом, компоненты которого полностью напечатаны на 3D-принтерах из биоразлагаемых материалов. На сборку и подключение конструкции к коммуникациям уходит буквально полдня.

Источник изображения: Университет штат Мэн

Дома, напечатанные с помощью 3D-принтеров, появились уже довольно давно. Но зачастую они создаются из бетона или глины, а также используют традиционные решения, вроде полов из дерева. Действующий при упомянутом университете центр Advanced Structures and Composites Center (ASCC) представил альтернативный вариант. Учёные создали небольшого прототип площадью около 55 м², в котором полы, стены и крыша напечатаны из древесных волокон и древесных смол, то есть из возобновляемых и биоразлагаемых материалов.

Примечательно, что такой дом приводится в состояние полной готовности к заселению не за недели или месяцы, а всего за полдня — после печати четырёх модулей, специалисты собрали их за считаные часы, а на электрификацию у одного электрика тоже ушло около двух часов работы. Ещё какое-то время потребуется для подключения к прочим коммуникациям.

В ASCC считают, что BioHome3D мог бы помочь справиться с дефицитом жилья в США благодаря сокращению потребности в материалах и уменьшению числа задействованных при строительстве рабочих. Кроме того, предполагается, что такие дома будут доступными, хотя точная цена неизвестна. Зато известно, что только в штате Мэн не хватает порядка 20 тыс. домов. Впрочем, нехватку домов в стране многие связывают с политическими, а не технологическими вопросами — речь идёт о ряде ограничительных законов, связанных с зонированием и некоторыми правилами использования земли, позволяющим местным жителям блокировать попытки строительства большего числа домов в окрестностях.

Так или иначе, отказ от бетона при строительстве может крайне благоприятно сказаться на экологии. По некоторым данным, при производстве главного компонента бетона — цемента в мире выделяется 8 % от общего количества парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу. Например, вся авиационная отрасль наносит меньший ущерб экологии. Использование экологически безопасных материалов могло бы сделать строительную отрасль намного эффективнее.

В феврале прошлого года в США впервые выставили на продажу дом, напечатанный на 3D-принтере. Продавец запрашивал $300 тыс.

Учёные из Имперского колледжа Лондона и швейцарского института Empa создали дроны для строительства и ремонта зданий в труднодоступных местах без установки лесов и привлечения кранов и вертолётов. Процесс подсмотрен у пчёл и ос, которые строят гнёзда на высоте и в укромных местах.

Источник изображений: Imperial College London

Работу выполняют два типа дронов. Непосредственно строительством занимаются дроны BuilDrones. Они несут строительный материал и форсунки — по сути это импровизированные летающие 3D-принтеры. Дроны ScanDrones следят за процессом строительства — оцифровывают объект в процессе возведения и автоматически корректируют работу дронов-строителей. Оператор-человек не мешает процессу, но в любой момент может взять управление на себя, если что-то пойдёт не так.

В лабораторных условиях дроны смогли создать цилиндрическое строение высотой 2,05 м из монтажной пены и 18-см колонну из подобного цементу материала. Отклонение от чертежей составило 5 мм. В первом случае дроны уложили 72 слоя материала, а во втором — 28. Интересно, что подающая материал форсунка в составе дрона способна смещаться в сторону, компенсируя случайное рысканье дрона-строителя в воздухе. К примеру, это пригодится при строительстве в ветреную погоду.

«Мы доказали концепцию, что дроны могут работать автономно и в тандеме для строительства и ремонта зданий, по крайней мере, в лаборатории, — сказал руководитель проекта сотрудник факультета аэронавтики Imperial и Центра материалов и технологий робототехники Empa Мирко Ковач (Mirko Kovac). — Это масштабируемое решение может помочь в строительстве и ремонте в труднодоступных местах, например, в высоких зданиях».

В перспективе исследователи не исключают возможности, что предложенное решение поможет строить сооружения на Марсе, когда дело дойдёт до его колонизации.

На Луне, Марсе и где-нибудь далеко в космосе людям наверняка понадобится вещь, которая осталась на Земле. С собой на борту корабля нельзя привезти всё. Производство придётся осваивать на новом месте, используя любые подручные материалы и, прежде всего, всё, что есть в шаговой доступности, а это камни и грунт на поверхности далёких планет. Но чтобы это стало возможным эксперименты надо проводить на Земле уже сейчас.

Источник изображения: Washington State University

Инженеры из Университета штата Вашингтон (WSU) продемонстрировали возможность производства образцов деталей и инструментов из смеси титана и искусственной марсианской пыли. Пыль была представлена смесью из земных минералов, благо учёные имеют образцы марсианской породы в виде метеоритов и в целом поверхность Марса неплохо изучена, хотя образцы грунта с Красной планеты на Землю пока не были доставлены.

Учёные создавали смеси с разным содержанием «марсианской» пыли от 5 % до 100 % и подвергали их обработке нагревом до 2000 °C. Расплавленную смесь вливали в формы и после остывания проводили комплексные испытания образцов.

Выяснилось, что оптимальным с точки зрения твёрдости является 5-процентное содержание реголита в смеси с титаном. Детали из такого состава получаются в два раза твёрже, чем из чистого титана. Смесь исключительно из реголита оказалась непрочной и неоднородной, но её вполне можно использовать для облицовки зданий на поверхности Марса для защиты от радиации.

Подтверждение концепции вдохновило учёных на дальнейшую работу, в ходе которой они будут испытывать смесь «марсианской» пыли с другими материалами, чтобы собрать данные о возможном спектре материалов и их характеристиках, которые астронавты смогут повторить на Луне, Марсе или в других местах.

Снижение зависимости от зарубежных поставок комплектующих является целью многих американских компаний, и в сфере авиастроения власти страны предложили производителям типа Boeing активнее использовать компоненты, создаваемые методом трёхмерной печати субъектами малого и среднего бизнеса в США. Это попутно будет способствовать развитию местной отрасли и созданию новых рабочих мест.

Источник изображения: Boeing

Программа Additive Manufacturing Forward, о которой президент США Джозеф Байден (Joseph Biden) рассказал ещё в мае, по данным Reuters, охватывает изделия различного назначения из полимерных материалов и металла, которые можно производить на территории США силами небольших компаний методом трёхмерной печати. Интерес к участию в инициативе проявили компании GE Aviation, Siemens Energy, Raytheon Technologies, Honeywell, Lockheed Martin, Boeing и Northrop Grumman. Многие из них выпускают авиационную технику или турбины, конструктивные элементы которых современные технологии позволяют изготавливать так называемым «аддитивным методом», формируя массив детали послойно.

Потенциальные заказчики готовы разрабатывать технологии выпуска необходимых деталей и проводить обучение персонала подрядчиков, а также участвовать в процессе сертификации и разработке стандартов. Boeing и Northrop Grumman выразили намерения приобретать больше деталей, изготавливаемых локально в США при помощи подобных технологий. Первая из компаний даже готова увеличить квоту на закупку таких деталей до 30 % от общей потребности. По оценкам специалистов, такой подход к изготовлению комплектующих позволит на 90 % снизить сроки поставок и затраты на сырьё, а энергоёмкость продукции уменьшается в два раза. Власти США считают, что действие программы следует расширить на автомобильный и полупроводниковый секторы национальной экономики.

На борту Международной космической станции (МКС) в скором времени начнутся первые эксперименты с российским 3D-принтером, о чём сообщил космонавт «Роскосмоса» Олег Артемьев.

Источник изображений: «Роскосмос»

Установка, о которой идёт речь, создана РКК «Энергия» имени С.П. Королева совместно с Томским политехническим университетом и Томским государственным университетом. Печать осуществляется методом послойного наложения расплавленной полимерной нити (филамента). 3D-принтер был доставлен на орбиту в июне нынешнего года на грузовом корабле «Прогресс МС-20».

Как сообщает ТАСС, в настоящее время установка готова к работе — включение принтера на борту МКС прошло успешно. Сейчас члены экипажа ждут материал для принтера, который должен быть доставлен на корабле «Союз МС-22» в сентябре. На первом этапе космонавты попробуют напечатать простые кубики, а затем перейдут к изготовлению более сложных деталей.

Полученные образцы вернут на Землю для исследования механических характеристик изделий, изготовленных при помощи аддитивных технологий. Это позволит всесторонне исследовать влияние микрогравитации на 3D-печать.

Эксперименты, как ожидается, откроют для отечественной космонавтики новые возможности использования 3D-печати в будущем. Например, в лунных экспедициях космонавты не будут зависеть от доставки необходимых узлов и конструкций на транспортных кораблях с Земли, а смогут распечатать их непосредственно в космосе.

Исследователи из НИТУ «МИСиС» разработали технологию печати постоянных магнитов из магнитотвёрдых материалов на 3D-принтере. Метод даёт возможность производить магниты сложной формы с заданными свойствами, что сегодня крайне трудно. Технология найдёт применение при производстве постоянных магнитов как для обычной бытовой техники, так и для высокотехнологичной электроники.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

«3D-печать магнитов — совершенно новая область не только в нашей стране, но и в мире. В настоящее время научные коллективы, которые умеют печатать магниты, можно пересчитать по пальцам. Мы успешно движемся вперед, к разработке новых импортозамещающих технологий 3D-печати практически любого металломатричного мультиматериала, который можно изготовить в виде порошка и который имеет температуру плавления до 3500 °C», — рассказал руководитель лаборатории «Катализ углеводородов» НИТУ «МИСИС» Александр Громов.

Традиционно промышленное производство магнитов включает множество сложных технологических процессов от выплавки до дробления, прессования, спекания, механической обработки, намагничивания и последующего нанесения защитного покрытия. Нетрудно представить, что изготовление магнитов сложной формы многократно усложняет техпроцесс. Спекание лазером магнитотвёрдых порошков в модель произвольной формы стало бы удобным решением, которое позволило бы, например, исключить из технологических операций такие этапы, как прессование, спекание и последующую механическую обработку и, в целом, примерно на треть упростило бы производство.

Учёные давно ищут возможность использовать аддитивную печать для изготовления постоянных магнитов, для чего требуется исследовать как микро-, так и макроструктуры магнитных моделей. Исследователи всего мира фактически находятся в начале пути к промышленной 3D-печати постоянных магнитов, и работа российских учёных прошла по самому переднему краю исследований.

В основе предложенного технологического процесса печати лежит «порошок с частицами сферической формы на основе неодима, железа и бора с незначительным содержанием празеодима, кобальта, титана и циркония», как поясняется в пресс-релизе НИТУ «МИСИС». Учёные установили, «что при печати на стальной подложке, мощность лазера 150–200 Вт и скорость сканирования 300–700 мм/с обеспечивают оптимальные условия производства магнита с минимальным количеством дефектов структуры». Подчёркивается, что время создания таким образом магнитов сократилось более чем в три раза по сравнению с традиционной промышленной технологией спекания.

Следует сказать, что работа исследователей пока носит лабораторный характер, но в будущем предложенный метод может стать основой для технологий получения эффективных постоянных магнитов любой геометрической формы.

Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (LLNL) получила от властей грант на $1,5 млн на разработку технологии лазерной 3D-печати катодов для высокоёмких литиевых аккумуляторов. В исследовании будут использоваться катодные порошки компании Ampcera, для чего с ней заключено партнёрское соглашение. Лазерная 3D-печать может открыть путь к массовому производству доступных по цене и ёмких литийсодержащих батарей, в которых нуждаются все.

Источник изображения: Jianchao Ye/LLNL

Сегодня катоды литийсодержащих аккумуляторов изготавливаются методом литья и в процессе нанесения покрытий. Рабочее вещество растворяется в растворителях, наносится на электроды и в формы, а затем долго сушится. Это дорого, неэффективно и не позволяет создавать структуры выше определённой толщины, что, в свою очередь, задерживает появление быстро заряжающихся аккумуляторов и вредит наращиванию плотности энергии аккумуляторами.

В то же время индустрия уже освоила лазерную 3D-печать с помощью порошков металлов и соединений. Исследователи из LLNL как раз займутся вопросами спекания катодных порошков с алюминиевыми электродами методом селективного лазерного плавления (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF).

«Экологически безопасный процесс позволяет обрабатывать толстые высокоёмкие трёхмерные катодные структуры, что позволит литийионным батареям достичь цели быстрой зарядки — 80 % заряда за 15 минут или меньше», — сказал ведущий исследователь LLNL Цзяньчао Йе (Jianchao Ye). — Благодаря отсутствию растворителя сверхбыстрая лазерная обработка позволяет осуществлять крупномасштабное производство батарей с более высокой производительностью, более низким энергопотреблением и стоимостью и, вероятно, улучшенной плотностью мощности и энергии».

Компания Ampcera обладает сильным портфелем технологий в области высокоэффективных твердотельных электролитов и электродных материалов. Ampcera предоставит LLNL самые современные и высокотехнологичные катодные порошки для обработки L-PBF.

«После разработки 3D-структурированных катодов мы рассчитываем расширить технологию до дизайна анодов, а также продолжить изучение её применения в полностью твердотельных литийметаллических батареях с ещё более высокими плотностями энергии и мощности», — сказал Хуэй Ду (Hui Du), соучредитель и технический директор компании Ampcera.

Генеральный директор государственной корпорации «Роскосмос» Дмитрий Рогозин рассказал о работах в рамках проекта Международной космической станции (МКС).

Источник изображений: «Роскосмос»

По его словам, Национальное управление США по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) заплатило за полёт своего астронавта Марка Ванде Хая на российском корабле «Союз» в рублях.

«Мы получили полное финансирование со стороны компании Axiom, которая выступала посредником в организации этого полёта. Задержка оплаты была ровно на месяц. Все средства пришли в полном объёме в рублях», — сообщил господин Рогозин.

В настоящее время продолжаются переговоры между «Роскосмосом» и NASA о перекрёстных полётах на МКС. Как отметил Дмитрий Рогозин, после подписания этого соглашения Россия и США обеспечат взаимное включение своих космонавтов и астронавтов в смешанные экипажи.

«Соответственно подтверждаем, что с нашей стороны будет предложена кандидатура космонавта Анны Кикиной, которая уже сейчас проходит дополнительную подготовку по программе НАСА», — сообщил руководитель «Роскосмоса».

Кроме того, Дмитрий Рогозин затронул тему 3D-печати на борту будущей российской орбитальной станции. Предполагается, что этот комплекс будет содержать конструкции, подлежащие возможному разрушению и расщеплению на порошок, который в дальнейшем можно использовать для формирования деталей методом 3D-печати и дальнейшего ремонта узлов станции.

«Я условно называю эту работу "Самоед", когда с помощью 3D-принтера используются второстепенные элементы станции, чтобы их превратить в сырьё. Для околоземной орбиты это, может быть, не столь актуально, но для дальних экспедиций это безальтернативно», — заключил господин Рогозин.