Сфероидизатор от УМНИКа

Политехник разрабатывает устройство для получения «круглого» порошка

АСПИРАНТ ТПУ МАКСИМ КРИНИЦЫН СТАЛ УМНИКОМ С ПРОЕКТОМ «РАЗРАБОТКА МАЛОГАБАРИТНОГО ПОРОШКОВОГО СФЕРОИДИЗАТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ДЛЯ НУЖД АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ».

Точными науками Максим увлекся еще в школе. После окончания томского Академлицея поступил на физический факультет ТГУ и с третьего курса выбрал наиболее интересную для себя специализацию физику твердого тела.

«С этого момента я стал активно заниматься наукой — публиковаться, участвовать в грантах. Уже в бакалавриате у меня появилось желание заниматься не просто научными изысканиями, а именно прикладными исследованиями, чтобы разработки находили реальное применение и приносили практическую пользу. Лучшим вузом для этого, на мой взгляд, оказался Томский политех, куда я и поступил в магистратуру на направление «Физика высоких технологий в машиностроении». С того времени я стал заниматься разработками, которые в не самой далекой перспективе можно коммерциализировать», — рассказывает Максим.

Сейчас он — аспирант ТПУ, научную работу выполняет в лаборатории «Современные производственные технологии», коллектив которой занимается разработками в области аддитивных технологий, иначе технологий 3D-печати. В лаборатории находятся не только распространенные установки для 3D-печати с использованием полимерных материалов, но и экспериментальные установки, полностью разработанные и собранные сотрудниками, для печати с помощью металлических и композиционных материалов.

«Основным материалом для трехмерной печати металлических изделий является порошок, к которому в технологиях 3D-печати предъявляются особые требования. Одно из главных требований — сферичность порошка. В процессе 3D-печати порошок необходимо рассыпать ровным, тонким слоем только в этом случае удастся получить изделия хорошего качества, и именно «круглый» порошок обладает наилучшей сыпучестью, что позволяет легко им при печати манипулировать. Однако бывает такое, что сторонние заказчики, которые просят напечатать изделия из их материалов, приносят порошок, который обладает далеко не сферической формой и с не самой лучшей сыпучестью. В этом их трудно винить. Сферический порошок — явление очень редкое, а лабораторного оборудования по сфероидизации («округлению») порошка попросту нет» — продолжает аспирант.

Существуют два основных типа оборудования, с помощью которого получают сферический порошок, —это плазмотрон и атомайзер. Плазмотрон для округления порошка — это факел низкотемпературной плазмы (температура порядка 100 тысяч градусов), который плавит порошок, и получаются капли сферической формы. Плазменный факел на воздухе сделать не сложно, но металлический порошок при оплавлении в воздушной среде будет взаимодействовать с кислородом и окисляться, чего допускать нельзя. Плазмотроны с возможностью работы в защитной среде технически более сложные, громоздкие и, соответственно, дорогие.

Атомайзеры — сооружения высотой с двухэтажный дом, в них необходимый металл расплавляется и разбрызгивается на мелкие капли, которые застывают в форме шариков. Этот метод наиболее распространен для получения сферического порошка, однако из-за своих габаритов и стоимости используется для получения порошка тоннами в промышленных масштабах. Лабораториям же, проводящим научные исследования, такой порошок необходим в небольших количествах.

«В поиске компактной лабораторной установки для сфероидизации порошка я общался с различными научными коллективами, работающими в области аддитивных технологий и порошковой металлургии, у всех была заинтересованность в подобных установках, но где их взять — никто не знал. Так и родилась мысль разработать и создать установку, которую можно не только использовать в своих целях, но и продавать. Нужна была абсолютно новая идея, как сфероидизировать порошок. Спустя пару месяцев после возникновения идеи появился первый прототип сфероидизатора, основанный на частичном оплавлении порошка с помощью электрической дуги. Этот способ не требует большого размера установки и кроме того, нежно воздействует на порошок, округляя только поверхность и не изменяя его внутреннюю структуру, все это очень важно для современных композиционных порошков», — говорит Максим.

Чтобы дать развитию своей идеи новый виток, Максим Криницын решил принять участие в УМНИКе: «Пожалуй, самый сложный этап конкурса— выступление со своей идеей, ведь ее нужно донести так, чтобы члены комиссии поняли — за ней будущее. Сейчас, когда я уже стал победителем программы, у меня появились новые силы и, что не менее важно, средства для дальнейшей реализации идеи. После завершения УМНИКа я планирую продолжать работать над проектом и, надеюсь, что скоро сфероидизаторы моей разработки появятся в различных научных лабораториях по всему миру».

Подготовил Сергей Мазуров