Новость 3D-печать и аддитивные технологии

В СПбПУ разработали 3D-печать алюминием без плавления: металл нагревают трением

Лаборатория лёгких материалов и конструкций Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого показала технологию послойного выращивания деталей из алюминиевого сплава, при которой металл не плавится. Вместо лазера или дуги его разогревает трение вращающегося инструмента, а по скорости, как сообщает университет, процесс в полтора раза обгоняет электродуговую печать проволокой.

Редакция Далото

Редакция

25 октября 2026

Инструмент сварки трением с перемешиванием проходит по стыку алюминиевых пластин, закреплённых прижимами на столе — Сварка трением с перемешиванием: на этом принципе основана и твердофазная печать металлом

О разработке Институт машиностроения, материалов и транспорта (ИММиТ) СПбПУ сообщил 21 октября, 23 октября её пересказала «Компьютерра». В университете называют технологию первой в России, которая позволяет выращивать детали из алюминиевого сплава в твёрдом состоянии. Руководит проектом заведующий лабораторией лёгких материалов и конструкций Олег Панченко, работа идёт при поддержке программы «Приоритет-2030».

Как это работает

В лазерной и электронно-лучевой печати, а также в WAAM, где проволоку плавит электрическая дуга, металл каждый раз проходит через жидкую фазу. По словам Панченко, при переходе в жидкое состояние и обратно в алюминии могут появиться поры, горячие трещины и остаточные напряжения.

В установке Политеха источником тепла служит специальный инструмент. Трение его рабочей части о заготовку разогревает алюминий до пластичного состояния, не доводя до плавления, и материал инструмента слой за слоем переносится на деталь. Конструкция инструмента запатентована. Структура металла, как сообщают разработчики, получается мелкозернистой и прочнее, чем у литых и кованых аналогов. Марки сплавов, режимы и результаты механических испытаний в сообщении не приводятся.

Схема твердофазного выращивания: вращающийся инструмент с присадочным прутком внутри наносит новый слой поверх ранее нанесённых слоёв на подложке — Схема аддитивного фрикционного осаждения: присадочный материал подаётся через вращающийся инструмент и ложится слоем без расплавления. Иллюстрация: Cbirkett2 / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Параметр	Что сообщает СПбПУ
Материал	алюминиевые сплавы
Источник тепла	трение вращающегося инструмента о заготовку
Состояние металла	пластичное, без плавления
Скорость	в 1,5 раза выше, чем у WAAM на алюминиевых сплавах
Структура	мелкозернистая, прочнее литья и поковки
Назначение	крупногабаритные детали, ремонт плохо свариваемых деталей
Отрасли	авиакосмическая, судостроение, машиностроение
Планы	сварка и ремонт деталей из сплавов на основе меди, никеля и других металлов

Откуда метод и где его границы

Принцип пришёл из сварки трением с перемешиванием, которую британский институт TWI изобрёл в 1991 году. В зарубежной литературе похожий процесс называют аддитивным фрикционным осаждением (AFSD): пруток подают через полый вращающийся инструмент, и металл соединяется со слоем под ним за счёт трения и пластической деформации.

В обзоре AFSD, который вышел в журнале Materials в 2024 году, авторы описывают и слабые места метода. Поверхность после выращивания шероховатая, по краям слоя выдавливается облой, поэтому почти все такие детали потом обрабатывают резанием. Минимальный размер элемента ограничен диаметром торца инструмента, а тонкие стенки могут не выдержать большого усилия прижима. Для серийного применения российской технологии понадобятся данные по прочности конкретных сплавов, которых в сообщении пока нет.

Это не просто научное достижение — это фундамент для технологического лидерства страны на десятилетия вперёд.

Анатолий Поповичдиректор ИММиТ СПбПУ, главный конструктор направления «Материалы, технологии, производство»

Что это значит для производств

Крупные алюминиевые конструкции в авиации и судостроении сегодня собирают из раскроенного листа, и каждое сварное соединение добавляет стоимость и снижает надёжность. Если твердофазное выращивание подтвердит заявленную прочность, такие детали можно будет выращивать почти в размер и затем фрезеровать, без пор, характерных для сварки и печати алюминия плавлением. Для ремонтных служб интереснее вторая часть заявки: наращивание металла на детали из сплавов, которые плохо поддаются сварке.