31 августа в Сколковском институте науки и технологий состоялся семинар по технологии керамической 3D-печати французской компании 3DCeram — ведущего производителя оборудования и материалов. Приглашенными докладчиками от 3DCeram стали президент 3DCeram Ришар Гэнё, генеральный директор компании «Аркон» Борис Козлов, руководитель Центра проектирования, производственных технологий и материалов Сколковского института Искандер Ахатов.
Участники семинара познакомились с технологией керамической стереолитографии и примерами ее применения в различных отраслях, посетили площадку Сколтеха, где демонстрировалась установка компании Ceramaker 900, узнали о работе компании, а также возможностях для российских клиентов, которые дает сотрудничество 3DCeram и Сколтеха в области печати керамики.
3DCeram расположена в городе Лемож. Здесь же находится крупный научный центр компетенции в области керамики, с которым компания сотрудничает на эксклюзивных условиях. Вместе создаются новые технологические решения, и 3DCeram реализует их по всему миру. Компания развивает три направления: 3D-принтеры и сопутствующее оборудование; керамические пасты специального состава — расходные материалы; оказание услуг 3D-печати. Десятилетний опыт выполнения 3D-печати на заказ дал глубокое понимание специфики процессов, что нашло отражение в разрабатываемых машинах.
В настоящий момент компания предлагает два типа оборудования — Ceramaker 900 и 100. Большая машина с рабочей зоной 300×300 мм и по вертикали 100 или 200 мм, а маленькая машина — 100×100×100 мм.
В зависимости от материала толщина слоя составляет от 10 до 150 мкм. Диаметр лазерного пятна — 30 мкм. Качество необработанной поверхности Ra<1 мкм, обработанной: Ra=0,02–0,4 мкм. В отличие от других технологий, 3D-печати, создаваемые в процессе поддержки, не прикрепляются механически к самой детали. Таким образом, нет последующей деформации от механического удаления. Постобработка изделия включает выжигание фотополимера и спекание в процессе обжига. Важный момент в том, что во время
постобработки происходит усадка изделия, но, что также важно, она контролируема.
Технология находит применение при изготовлении деталей со сложной архитектурой, с повышенными требованиями к точности в биомедицине, аэрокосмической отрасли, энергетике. Так, год назад в 3DCeram начаты интересные проекты по производству топливных ячеек, финансируемые Европейским Союзом. Их традиционный довольно сложный способ производства включает в себя более ста производственных операций и ручную сборку, обладает определенными ограничениями с точки зрения конструкции и, самое главное, имеет достаточно высокую стоимость. В результате был создан мультифункциональный процесс, который позволяет изготовить топливную ячейку практически только за счет печати. Это большой прорыв в индустрии микроэлектроники.
Также 3DCeram производит стержни для лопаток газотурбинных двигателей (рис. 1). У стержня достаточно сложная геометрия. Обычно он создается через пресс-форму, что подразумевает изготовление дорогостоящей оснастки и занимает до нескольких месяцев. Технология керамической печати позволяет внедрять изделие быстрее, а также получить те геометрии, которые недоступны стандартным методам производства. Пример печати стержня интересен еще и тем, что для литья нужно оставить пористость детали порядка
20–30 %, а для технической керамики напротив — минимальную. Здесь с помощью оптимизации режимов обжига остаточную пористость возможно контролировать.

Рис. 1. Керамический стержень для лопаток газотурбинных двигателей

Еще один пример — черепной имплант. В этом случае также было необходимо иметь в одном изделии и пористую, и плотную части, чтобы ткани быстро вросли и интегрировались с имплантом. Также требовалось создать отверстия для временной фиксации. Выполнение этих условий в одном цикле производства позволило сократить время операции и период реабилитации пациента.
Те работы, которые 3DCeram проводит во Франции, компания готова развивать и в России в сотрудничестве со Сколтехом и другими партнерами. Что касается Сколтеха, то в Центре проектирования, производственных технологий и материалов существует специальная лаборатория керамической 3D-печати, и здесь к партнерству с 3DCeram относятся с большим интересом. Остается ждать результатов.

Елена Пуртова, Татьяна Карпова