FDM 2.0

Будет разработан и выведен на рынок экструдер нового типа, расширяющий возможности технологии FDM 3D печати. Конструкция системы, позволяет значительно увеличить скорость печати и обеспечить нагрев материала филамента до 1100 °С вместо стандартных 300 °С, что существенно расширяет список материалов для печати. Разработанные методы контроля и управления потоком расплавленного материала (экструзией), обеспечивают требуемые характеристики конечных изделий из полимерных и композитных материалов, и некоторых металлов.

Разработан предсерийный образец. Сделаны первые продажи, найден потенциальный инвестор, готовится к выпуску первая партия продукта

Рынок 3D печати сегодня составляет более 6 млрд $ с ежегодным приростом рынка в 20%. Реально достижимый объем рынка более 100 млн $.

Несмотря на широкое распространение FDM 3D печати, данная технология имеет ряд недостатков , которые не позволяют использовать данный аддитивный метод для еще более массового применения в производстве. Ограниченность FDM технологии 3D печати сегодня заключается в следующих проблемах:
1) Малое количество применяемых видов материалов;
2) Низкая скорость печати;
3) Отсутствие возможности контролировать параметры печати и влиять на конечные свойства печатаемого изделия.

Разрабатываемый экструдер будет возможно установить на любой 3D принтер, тем самым качественно улучшить характеристики печати, например, скорость и точность, а также существенно расширить спектр применяемых материалов, которые можно использовать для создания высокопрочных конечных изделий. Установка нашего экструдера на 3d принтер позволит использовать для печати практически любой материал с температурой плавления до 1100 °С. Достичь такой температуры нагрева удаётся благодаря методу индукционного нагрева сопла. Печать некоторыми металлами, полимерами, инженерными пластиками, композиционными материалами станет легкодоступной. Возможность печати изделий из данных материалов позволит удовлетворить запрос на мелкосерийное производство деталей и комплектующих сложной геометрической формы и/или требующих наличия специфических физических свойств конечного изделия. Благодаря простоте производственного процесса, данное устройство позволит решить проблему на производствах с высокой степенью кастомизации продукта. Кроме того, наличие подобной установки позволит избежать сложностей с ремонтом на удалённых объектах в случаях, когда новую деталь взамен сломанной обыкновенно необходимо заказывать непосредственно у производителя и ждать новую деталь неопределённо долгий срок, в течение которого производство будет простаивать. Особенность нашей технологии в большой мере заключается в инновационном методе контроля температуры сопла. Ранее, используя метод индукционного нагрева сопла, не удавалось обеспечить достаточно высокой стабильности температуры, что приводило к переэкструзии или недоэкструзии и, следовательно, к крайне низкому качеству конечного изделия. Изобретённый нашей командой метод многопараметрического контроля печати обеспечивает необходимую стабильность процесса экструзии, что позволяет на выходе получать изделия с заданными свойствами по качеству ничем не уступающие деталям, изготовленным традиционными способами. Высокое качество конечных изделий достигается также благодаря воздействию ультразвуковых колебаний, возникающих при индукционном нагреве сопла из магнитострикционного металла. За счёт физических явлений, вызванных воздействием ультразвука, удаётся также значительно увеличить пропускную способность сопла и, таким образом, скорость печати принтера. до 800 м/с.

На данный момент решение проблемы качественной печати высокотемпературными инженерными пластиками, полимерными и композиционными материалами выражено в целой плеяде промышленных высокотемпературных 3D принтеров. Температура нагрева таких устройств колеблется обычно от 400 °С до 550 °С, что недостаточно для работы с большим количеством материалов и является пределом для используемой в таких принтерах технологии нагрева сопла, а конкретно термопары. Подобное использование термопары приводит к необходимости выстраивания сложной и дорогой конструкции, целого принтера, требующего серьёзных затрат энергии. Цена таких промышленных высокотемпературных 3D принтеров колеблется от одного до нескольких десятков миллионов рублей. В качестве примеров можно привести принтеры компаний INDMATEC, INTAMSYS, ROBOZE и др. Интересным исключением, подтверждающим актуальность нашей работы, является связка промышленного высокотемпературного 3D принтера «AIM3D ExAM 255» и печи «AIM3D ExSO 90», необходимой для высокотемпературного спекания деталей, изготовленных на принтере. На первом этапе деталь печатается на 3D-принтере, на втором — помещается в печь, где связующий пластик выгорает, а металлический наполнитель спекается. Рабочая температура печи около 1300 °С. Особенность подобного сложного решения привела к ограничению размера обрабатываемой в печи детали до крайне скромных 90 мм в диаметре. Кроме того, стоит сказать, что для работы с высокотемпературными материалами используется не только технология FDM. Проблема скорости печати FDM 3D принтеров на данный момент решается главным образом новыми и необычными подходами в области кинематики самого 3D принтера или экспериментов с диаметром сопла. Скорость печати обычных 3D принтеров колеблется от 30 до 200 м/с и зависит, в том числе, от материала, который используется для печати. На данный момент повсеместно используются шаговые двигатели. Существует несколько решений на шаговых двигателям, позволяющих развивать скорость печати до 300 м/с, например, принтеры компании «I3D innovation» и 450 м/с – принтеры компании «DYNAMO 3D». Другим решением проблемы скорости печати является использование линейных двигателей, однако такие двигатели значительно дороже шаговых и на данный момент имеют серьёзные проблемы с точностью позиционирования.

Разработанный экструдер имеет ряд преимуществ недостижимый для конкурентов, такие как: Сверхбыстрый разогрев, точный многопараметрический контроль показателей печати, возможность печати сверхабразивными материалами.

Инвестиции требуется для организации производства и мировых продаж