Український технологічний старт-ап xBeam 3D Metal Printing розробив унікальну технологію та обладнання для 3D друку титаном та іншими металами

2 265

Віолета Москалу, головний редактор Global Ukraine News

3D технології відомі останні 30 років, відколи вони почали використoвуватись перш за все для прототипування, потім для виробництва тестових деталей автомобілів, літаків, двигунів тощо. A на початок 2000-х років почався бурхливий розвиток 3D друку вже з метою промислового  виробництва.Через потенційну можливість швидко виготовляти не серійні вироби за індивідуальними вимогами замовника деякі експерти називали навіть цей тренд третьою промисловою революцією. Особливе значення надавалось 3D друку металів, оскільки саме вони являються основними конструкційними матеріалами в промисловості.

З тих пір багато компаній розвивали тридруковe обладнання, було багато інвестицій у цей напрям діяльності. Але з часом індустрія зрозуміла, що на жаль революції не сталося, головне через дорогу собівартість виробів. Насправді революція сталася в можливостях, але це революція для обраних, тому що реальний попит був однаково обмеженим, саме через високу операційну собівартість.

Проривна технологія xBeam 3D Metal Printing, яку розробила українська компанія Червона Хвиля, дозволяє вирішити ці питання. Зокрема за рахунок простоти реалізації та легкості контролю, ця технологія кардинально зменшила собівартість металевих виробів зроблених шляхом 3D друку. Технологія, яку розробили українські винахідники особлива тим, що вона може стати доступною для широких промислових кіл.

Саме тому xBeam 3D Metal Printing – це надзвичайно цікавий український інноваційний проект, який розробляє унікальну технологію та обладнання для 3D друку металів. Цей український технологічний стартап розвивається дуже швидко, компанія вже довела технічну та технологічну дієздатність і продемонструвала загальну виробничу ефективність свого винаходу, чим зацікавила низку поважних світових технологічних компаній можливостями цієї унікальної технології.

Розробники вже отримали грант Євросоюзу за програмою підтримки інновацій в малому та середньому бізнесі в рамках проекту Горизонт 2020. Команда стала також переможцем другого етапу програми «Кліматичні інноваційні ваучери», в рамках якої десять українських компаній отримують від ЄС та ЄБРР 400 000 євро на розвиток проривних кліматичних та ресурсозберігаючих інновацій.

Читати за темою: Українські громадські ІТ-інновації дозволять тримати руку на пульсі законотворчості

На думку спеціалістів, потенціал проекту набагато більший, ніж було передбачено проектом для малого бізнесу, і він може вирости в потужний бізнес світового рівня. Звичайно така задача вимагає відповідних ресурсів – як фінансових, так і людських (в тому числі кваліфікованих кадрів у галузі 3D друку, яких бракує в Україні), організаційних, правових, аж до можливостей певного лобіювання.

Ця технологія, як і більшість розробок українського походження, відрізняється перш за все красотою технічної ідеї, яка полягає в технологічній унікальності та технічній простоті реалізації. Звичайно це не означає простоту в розробці, яка базується на кількох десятиріччях розвитку електронно-променевих технологій в Україні, супутніх наук та підкріплена інженерною креативністю.

«Наріжний камінь технології – це можливість наших електронних гармат безпосередньо генерувати промінь практично довільної форми. В нашій технології 3D друку ми генеруємо порожнистий промінь у вигляді перевернутого конуса. Коли він перехрещується, то магічне світіння іонізованого газу утворює літеру «х». Звідси і назва технології – xBeam 3D Metal Printing », – розповідає Дмитро Ковальчук, власник і директор компанії НВО Червона Хвиля.

Завдяки можливості генерувати порожнистий конічний електронний промінь, витратний матеріал у вигляді дроту спрямовується вздовж осі цього променю в зону вершини  цього конуса, де він рівномірно розплавляється і контрольовано осаджується на підкладку з утворенням наплавленого шару металу. Таким чином технологія xBeam 3D Metal Printing створює фактично ідеальні умови для наплавлення і формування шар за шаром складних тривимірних металевих деталей.

При цьому технологія дозволяє використовувати в якості витратного матеріалу звичайний стандартний промисловий дріт – доступний і дешевий відносно матеріалів для інших 3D технологій.

Головна практична перевага xBeam 3D Metal Printing – це можливість будувати досить тонкі та акуратні стіночки виробів, які своєю товщиною лише трохи перевищують діаметр дроту, який використовується. При застосуванні цієї технології під час фінальної обробки деталей потрібно максимально зняти із кожної стінки не більше 1 мм, настільки точним є надрукований початковий виріб, тоді як при інших технологіях це складає біля 3-5 мм.

«Таким чином ми можемо дуже тонко та дуже точно будувати трьохвимірні деталі з мінімальними втратами металів, причому це реалізується на обладнанні, яке просте в управлінні. Всі ці фактори і є запорукою революційного здешевлення виробництва. Ми маємо можливість зробити нашу технологію доступною для широких промислових кіл, пристосувати її для використання з більшістю металів, які є основним конструкційним елементом для промисловості», – додає керівник компанії.

Читати за темою: Українські науковці зможуть пройти навчання у Китаї

Дмитро Ковальчук закінчив у 1991 році Московський фізико-технічний інститут, факультет аерофізики та космічних досліджень за спеціальністю фізична металургія, певний час працював у Київському інституті електрозварювання імені Патона, де займався розробкою електронно-променевих технологій перш за все для застосування в промисловому виробництві титанових сплавів та інших тугоплавких матеріалів. Взагалі, компанії «Червона Хвиля» понад 20 років. У другій половині 1990-х їм вдалося вивести на ринок титанові зливки, виготовлені повністю з відходів шляхом електронно-променевого переплаву, що відчутно зменшило собівартість виробництва. Серед замовників тоді були лідируючі світові компанії.

«Коли світові лідери титанової галузі відчули конкурентні переваги електронно-променевих технологій титанового виробництва і в світі почався бум будівництва електронно-променевих плавильних печей, ми сконцентрували всю нашу увагу і ресурси на розробці такого комплектного обладнання. Нам вдалося створити потужну команду досвідчених інженерів та конструкторів, креативних вчених і технологів, які змогли згенерувати найкращі технічні та технологічні рішення поставлених задач. Зокрема наш колектив розробників створив електронні гармати з потужністю до 600 кіловат, що крім нас в світі вдалося тільки двом німецьким компаніям. Одна така гармата може плавити до тонни титану на годину», – розповідає пан Ковальчук.

Ідея xBeam 3D Metal Printing з’явилася трохи більше 3-х років тому назад. Перша пілотна установка для перевірки ідеї була запущена весною 2016 року. За цей час було продемонстровано не тільки технічну можливість будувати точні стіночки виробів, але й можливість забезпечити високу якість виробів, що виготовляються, в тому числі хорошу металеву структуру надрукованого матеріалу, належні механічні властивості та хімічний склад, що є надзвичайно важливим для аерокосмічної та інших галузей промисловості. Всі ці показники не просто відповідають вимогам діючих міжнародних стандартів для таких матеріалів, але й перевищують властивості матеріалів отриманих за наявними  альтернативними 3D технологіями.

Переваги технології насамперед помітні в порівнянні витрат матеріалів для виготовлення складних кінцевих виробів. В аерокосмічній галузі дуже важливим є так званий показник «buy-to-fly ratio», який означає скільки базового матеріалу треба використати, щоб отримати один кг готового виробу. При виробництві складних деталей традиційними методами механічної обробки із стандартних напівфабрикатів (поковок, плит тощо) цей показник сягає 20:1, тобто при виробництві кожного корисного кг – втрати матеріалу у відходи складають до 19 кг. В xBeam 3D Metal Printing це співвідношення як правило не перевищує 2:1, тоді як в інших існуючих технологіях 3D друку – не менше 3-5:1. А це – зменшення кількості відходів, ефективніше використання наявних дорогих матеріалів, зменшення часу обробки фінальних виробів, а це в балансі собівартості – велика частка.

«Якщо брати більш практичну сторону, то, до прикладу, в літаку наші деталі – це силові елементи крил, хвостової частини, деталі, на які підвішується двигун та шасі, елементи закріплення дверей та крісел тощо. Вони мають бути міцними та легкими, що можна досягнути правильним дизайном та використанням титану. З моменту коли ми доповіли широкому загалу про нашу розробку, серед тих хто зацікавився – найбільші світові розробники та виробники літаків», – розповідає Дмитро Ковальчук про конкретне застосування технології.

Окремо слід відзначити великі перспективи використання технології xBeam 3D Metal Printing в космічних дослідженнях, адже ця технологія повністю дієздатна в умовах невагомості, в тому числі у відкритому космосі та на поверхні Місяця й Марса. Однозначною перевагою в цьому випадку є легка вага електронної гармати – лише декілька кілограм, що здешевлює виведення на орбіту пристрою (виведення одного кілограму ваги сягає 20 000 доларів за один кг) та робота приладу на низькій прискорюючій напрузі, що забезпечує безпеку персоналу від опромінення.

«Крім того в гарматі джерелом електронів слугує катод, це власне металева деталь, з поверхні якої під дією певних фізичних процесів емітуються електрони, які власне і формують електронний промінь. Наш катод виготовляється з дешевого алюмінію і, що важливо, він може безкінечно відновлюватись як на землі, так і на орбіті. Враховуючи все це, стосовно космічного застосування наша технологія є унікальною, вона – справжній прорив», – додає керівник проекту.

Читати за темою: Українці – в рейтингу агентів змін

Команда розробників xBeam 3D Metal Printing наразі працює також над прототипами серійного лабораторного та промислового обладнання, яке має коштувати не більше 250 тис. та 500 тис. євро відповідно, а з часом ще дешевше. Якщо порівнювати ціни з існуючими металевими 3D принтерами, то найдешевші системи з малою продуктивністю коштують від півмільйона євро і вище. Зрозуміло, що дешевше обладнання і його обслуговування дають свій внесок у меншу собівартість 3D друку, забезпечуючи суттєву перевагу xBeam 3D Metal Printing.

Унікальна інноваційна технологія xBeam 3D Metal Printing захищена патентом України з розширеною системою РСТ, яка охоплює понад 150 країн, також подані заявки у США, Європі та Китаï. Технологія виробництва xBeam 3D Metal Printing та 3D металеві принтери сімейства xBeam обіцяють бути надійним та ефективним обладнанням для швидкого та якісного виготовлення складних 3D-частин та для застосування в різних наукових дослідженнях. GU

Вам також може сподобатися

Comments are closed, but trackbacks and pingbacks are open.