«Штурм глубины» при помощи 3D-печати: как студенты Московского Политеха помогли установить рекорд
7 мая в Египте дайвер-параатлет Дмитрий Павленко совершил самостоятельное погружение на глубину 40 метров. Новый мировой рекорд – результат годовой работы спортсмена и его команды. В подготовке к погружению приняли участие студенты Московского Политеха, разработав рычаг плавучести, который идеально подошел спортсмену. Для погружения на глубину дайверы используют специальные жилеты, снабженные двусторонним клапаном для сброса и нагнетания воздуха из баллона. Циркуляция воздуха в жилете помогает всплывать или погружаться. Но параатлет с двумя ампутациями не может самостоятельно управлять таким клапаном, поэтому встает вопрос о модификации снаряжения. До обращения в Московский Политех Дмитрий использовал самодельный рычаг, у которого было много недостатков. Чтобы усовершенствовать дайверское оборудование – тот самый рычаг плавучести – был проведен хакатон по генерации идей в поддержку параатлета. Студенты в командах разрабатывали концепции и 3D-модели устройства с учетом анатомии спортсмена. Подробнее о хакатоне можно прочитать здесь. По итогам были напечатаны 4 прототипа: из ABS пластика на 3D-принтерах в Московском Политехе и дополнительная пара – на 3D-принтере Composer российской компании Anisoprint. «При испытании рычага изготовленного из ABS пластика, аварийная нагрузка привела к поломке устройства. Запасной рычаг выдержал нагрузку, но оказался не комфортным для Дмитрия при самостоятельном погружении на большую глубину и отработке упражнения на плавучесть, – рассказывает заведующий кафедрой «Обработка материалов давлением и аддитивные технологии» Московского Политеха Павел Петров. – Так как форма первого рычага идеально подошла под анатомию Дмитрия, он был отремонтирован в «полевых» условиях и именно с ним был установлен мировой рекорд». Рычаг представляет собой деталь сетчатой структуры, распечатанной на 3D принтере. Студенты Станислав Швыдкин и Евгений Новиков предложили использовать аддитивную технологию как наиболее быструю и дешевую. Ребята отказались от сборных конструкций, поскольку монолитное изделие более надежно, а в настройках CAD модели можно индивидуально менять параметры. Жюри хакатона отдало предпочтение другим проектам, но команда продолжила работать над усовершенствованием рычага, решив доказать надежность выбранной технологии. Методом проб и ошибок ребята пришли к выводу, что лучше всего подойдет технология FDM печати армированным ABS пластиком. Полученные изделия прочнее, чем в обычной 3D-печати, но у технологии есть один недостаток: в зависимости от направления воздействия нагрузки материал ведет себя по-разному. «Было решено использовать это свойство как преимущество и поменять направление сетчатой структуры рычага. Так как у нас есть возможность получить изделие с высокой прочностью, можно пренебречь прочностью самой конструкции, уменьшив площадь сечения. Маленький рычаг имеет низкое гидродинамическое сопротивление, что компенсируется надежностью материала, – рассказывает Евгений Новиков. – В программном комплексе Inventor была смоделирована нагрузка в 30 Н и конструкция хорошо себя показала. Благодаря выбранной технологии мы сэкономили на материале, оставив большой запас прочности изделия». 8 мая протокол погружения был отправлен в eHandicap World Records – эта международная организация фиксирует достижения атлетов с инвалидностью в неолимпийских видах спорта. В планах у Дмитрия этим летом установить рекорд по погружению в России. Для выполнения этой задачи ребята подготовят новый рычаг, с учетом предыдущего опыта.
Партнёр:
Московский политехнический университет