Идея создания 3D-принтера была вынужденной мерой, поскольку создание многих проектов в СКБ Военмеха требовало использования 3D-печати. На тот момент использовался 3D-принтер китайского производства, ставший своеобразным триггером: неудобство использования, постоянный шум, прерывание печати и резкий запах печатаемого пластика создавал дискомфорт в помещении для всех жителей комнаты в общежитии.

Началась разработка своего собственного принтера, который мог бы позволить себе каждый студент. Стояла задача не только создать удобный принтер, но и безопасный, в результате чего появилась идея с реализацией системы фильтрации эффективнее, чем в существующих аналогах.

Разработка данного принтера длилась 2 года, некоторые из решений и расчетов стали частью ВКР бакалавриата.

После появления первого прототипа возникло решение реализовать первую партию принтеров в рамках бета-тестирования по себестоимости комплектующих. Студентам важно было понимать финансовую зависимость от количества закупаемых комплектующих, как наладить процесс эффективной сборки и слабые места самого принтера. В результате "бета-тестирования" стало понятно, где и что нужно исправлять.

Основные технические характеристики последней версии принтера под названием SIMPLE в настоящий момент не уступают конкурентам:

•область печати: 205х210х210;

•производительность: 155 см3/ч;

•скорость линейных перемещений: 250 мм/с;

•система кинематики: модифицированная CoreXY;

•автоматическая калибровка платформы;

•циклический фотокаталитический фильтр;

•закрытая камера с вынужденной конвекцией;

•специальный отсек для материала;

•дополнительные системы.

"Вся разработка шла за свой счет, а преподаватели помогали с вопросами корпуса, системы кинематики, вибрации и падения в резонанс. Первый принтер и следующая бета-партия собирались дома: пластик сушился в духовке, а все комплектующие хранились на балконе или в холодильнике", - рассказал один из разработчиков Александр Капитанов.

Инновационным решением стала интеграция в конструкцию FDM 3D-принтера системы фильтрации, основанной на фотокаталитическом эффекте. Данное изобретение относится к технологии на принципе окисления органических и неорганических загрязнителей, адсорбированных на поверхности фотокатализатора под действием ультрафиолетового диапазона излучения с длиной волны меньше 400 нм.

При использовании FDM 3D-принтеров могут выделяться летучие органические соединения и летучие неорганические соединения. Однако, наиболее распространенными выбросами в процессе FDM-печати являются летучие органические соединения (ЛОС).

ЛОС часто считаются более опасными по сравнению с летучими неорганическими соединениями в контексте FDM 3D-печати. ЛОС, такие как стирол (особенно при печати с ABS), могут вызывать серьезные проблемы со здоровьем, например, раздражение глаз, носа и горла, головные боли, аллергические реакции и даже заболевания нервной системы или рак при длительном воздействии. Также стоит учесть, что ЛОС могут накапливаться в организме, тем самым увеличивая вероятность возникновения заболеваний.

Фотокатализатор может участвовать в окислении ЛОС и по окончании реакции он полностью регенерируется, то есть выходит из реакции таким же, каким вступил в нее. В идеальном случае фотокатализатор должен сохранять свои свойства очень долгое время.

Недостаток данного метода фильтрации, заключающийся в задержке активации фотокаталитической реакции, компенсируется в технологической установке фильтра, благодаря чему воздух в камере способен циркулировать, проходя через фильтр, в котором предусмотрены две ступени фотокатализаторов.

Закрытая камера поддерживает более стабильную температуру внутри, что способствует равномерному охлаждению пластика и уменьшению внутренних напряжений, вызывающих искажения и деформации.

В качестве катализаторов в 3D-принтере SIMPLE студенты было принято решение использовать TiO2 (диоксид Титана). Выбор данного катализатора обусловлен его низкой стоимостью, возможностью повторного использования, высокой фотоактивностью по сравнению с другими материалами, низкой рабочей температурой, легкой доступностью, высокой химической стабильностью и экологической безопасностью.

В настоящее время студенты выиграли грант от Фонда Содействия Инновациям, готовятся открывать ООО и проводить необходимые лабораторные исследования для анализа зависимости эффективности фильтра от его технологических вариаций.

Источник