Плоские детали складываются в 3D, как оригами: в США разработали метод печати, позволяющий сэкономить 95 % времени и 90 % затрат

19 червня 2026 р. 17:58

19 червня 2026 р. 17:58

Исследователи Окриджской национальной лаборатории (ORNL) Министерства энергетики США опубликовали результаты разработки, которая может изменить подход к производству композитных конструкций. Метод аддитивной печати, вдохновленный японским искусством оригами, позволяет отказаться от пресс-форм — и сократить время изготовления деталей на 95%, а затраты — — на 90% по сравнению с традиционными технологиями.

Что не так с традиционным производством

Композитные материалы — углеродное волокно, стеклопластик, армированные смолы — уже давно ценятся в авиации, судостроении и автомобильной промышленности за сочетание легкости и прочности. Однако стандартное производство таких деталей сопряжено с серьезными ограничениями: каждая уникальная форма требует отдельной пресс-формы, которая стоит дорого, занимает место на складе и резко увеличивает сроки запуска. Именно эта проблема на протяжении многих лет сдерживала гибкость производителей.

Плоскость, образующая трехмерную форму

Исследователи из ORNL предложили принципиально иную логику: деталь сначала печатается в плоском виде — прямо на гибкой тканевой основе из нейлона, стекловолокна или пропитанных смолой волокон —, а затем принимает трехмерную форму без использования каких-либо форм или приспособлений. Отсюда и аналогия с оригами.

«Этот новаторский метод переосмысливает передовое производство, сочетая материаловедение с трансформационными принципами проектирования», — сказал Стивен Гузорек, ведущий исследователь проекта в ORNL.

Процесс предусматривает нанесение нескольких слоев: сначала интеграционный слой из термопластичного полиуретана обеспечивает адгезию, затем — армирующий слой из термопластичного углеродного волокна или эпоксидных смол для обеспечения жесткости и долговечности. Материалы соединяются на молекулярном уровне, образуя единую монолитную структуру. Отдельное преимущество —: этот метод позволяет изготавливать детали, размеры которых превышают размеры самого принтера.

Цифры, которые трудно игнорировать

В ходе пробной печати по сравнению с традиционным производством на основе пресс-форм время изготовления сократилось на 95%, а стоимость — на 90%. При этом метод не привязан к конкретным материалам: он поддерживает как термопластичные, так и термореактивные композиты, что существенно расширяет сферу применения.

«Наша цель — — сделать это открытие масштабируемым, чтобы производители в различных отраслях могли воспользоваться его потенциалом», — добавил Гузорек. — «Расширяя доступ к бесформенным гибридным композитам, мы даем производителям возможность исследовать новые возможности проектирования и открывать совершенно новые области применения».

Патенты и лицензирование

ORNL уже подала заявку на патент, а команда готовит технологию к будущему лицензированию. Разработка осуществлена в рамках Демонстрационного производственного центра ORNL при поддержке Управления передовых материалов и производственных технологий Министерства энергетики США. Потенциальные области применения включают аэрокосмическую и оборонную промышленность , судостроение, производство ветровых турбин и любые сферы, где решающее значение имеют легкие крупногабаритные конструкции сложной формы.

«Опираясь на знания в области материаловедения, мы выбрали материалы, о которых знали, что они будут эффективно соединяться, образуя по-настоящему интегрированный компонент», — так Гузорек объяснил ключевой принцип метода.

Отдельным преимуществом метода является логистический эффект, который трудно переоценить: поскольку детали печатаются в плоском виде и только потом принимают трехмерную форму , их можно транспортировать в компактном виде и собирать непосредственно на месте монтажа — будь то строительная площадка, корабль или полевая база. Для крупногабаритных конструкций, таких как лопасти ветровых турбин или авиационные панели, это означает принципиально иной подход ко всей цепочке поставок — от завода до места установки.

Съедобная электроника? Почему бы нет: ученые научили 3D-принтер печатать микроволнами на костях и листьях растений

Источник: Interesting Engineering

Технології