Российские инженеры разрабатывают новую технологию 3D-печати керамических композитов для СВЧ-техники
Исследователи из Передовой инженерной школы СВЧ-электроники РТУ МИРЭА работают над технологией печати керамических композитов на обычных LCD-фотополимерных 3D-принтерах. Вместо чистой фотополимерной смолы используется суспензия, содержащая керамический порошок – титанат бария, материал, востребованный в электронике благодаря своим электрофизическим свойствам.
Обычный LCD-фотополимерный 3D-принтер, который еще вчера использовался для создания пластиковых макетов, сегодня осваивает производство сложнейших радиоэлектронных компонентов. Исследователи Передовой инженерной школы СВЧ-электроники РТУ МИРЭА адаптируют технологию для работы с суспензиями на основе титаната бария. Это не просто дань глобальным трендам, а важный шаг к технологическому суверенитету в сфере микроэлектроники и аппаратной базы информационных систем.
Важно, что деталь формируется непосредственно по трехмерной компьютерной модели без изготовления традиционных пресс-форм и сложной оснастки. Такой технологический подход предназначен для создания прототипов и малых серий компонентов СВЧ-аппаратуры, используемой в телекоммуникационной, радиолокационной, спутниковой и измерительной технике.
Решение на стыке физики и химии
Главная проблема печати керамикой на стандартном оборудовании – гравитация. Вместо чистой фотополимерной смолы в принтер заправляют суспензию с керамическим порошком. Тяжёлые частицы керамики оседают, слипаются в агломераты, и напечатанная деталь оказывается неоднородной: в эксперименте с 10% наполнителя его концентрация в верхней и нижней частях образца заметно различалась.
Решение нашлось на стыке химии и физики. Учёные предложили два пути стабилизации – импульсное ультразвуковое диспергирование и введение поверхностно-активных веществ, мешающих частицам слипаться. Это позволило поднять долю керамики в суспензии до 55%. Однако в МИРЭА избегают громких заявлений о скором появлении готовой промышленной технологии. Впереди сложнейшая борьба за сохранение геометрии после обжига и обеспечение адгезии к столу принтера (напечатанная деталь плохо держится на столе принтера, что требует дополнительной настройки режимов печати и постобработки).
Конец дорогих пресс-форм
Классическое производство функциональной керамики требует дорогостоящих пресс-форм, что убивает рентабельность малых серий. Новая технология позволяет перейти от цифровой 3D-модели к физическому прототипу антенны или фильтра для радара, спутника или телеком-оборудования за считанные часы.
Для российской отрасли это означает ускорение НИОКР и снижение зависимости от импорта. Глобально мир уже исследует печатные конденсаторы и подложки, но заслуга инженеров МИРЭА в выстраивании собственной цепочки именно под задачи отечественной СВЧ-электроники, что полностью ложится в русло Стратегии развития аддитивных технологий до 2030 года.
Эволюция, а не революция
Тренд на аддитивную СВЧ-электронику в России набирает обороты последние пять лет. Еще в 2022 году Институт прикладной физики РАН печатал фотополимерные каркасы с последующим меднением. Томский политех (2022–2024) осваивал ферритовые керамики для высоких частот, а в 2024 году МАИ предложил 3D-печать антенн для космических аппаратов.
Сам МИРЭА планомерно готовил почву. В 2024 году ученые систематизировали мировой опыт мульти-материальной печати и снизили температуру спекания титанатов до 950 °C, открыв путь к использованию дешевых металлов вместо платины. А в 2025 году вуз запустил минифабрику керамических печатных плат, сократив время создания прототипа с недель до 30 минут.
Ближайшая цель – стабильная воспроизводимость электрофизических характеристик. Но амбиции выходят за пределы внутренних НИОКР. Российский аддитивный сектор уже выходит на глобальный уровень: в апреле 2026 года «Росатом» поставил промышленный принтер RusBeam 2800 в Индию для космической отрасли.
В перспективе на экспорт пойдут комплексные решения: материалы, софт, режимы постобработки. Переход от единичных экспериментов к серийным регламентам потребует обеспечения стабильной концентрации наполнителя и точнейшего контроля диэлектрических свойств.
Формула независимости
Разработка РТУ МИРЭА значима, прежде всего, как элемент формирования отечественной технологической цепочки цифрового производства радиоэлектроники. Ее практическое преимущество может проявиться там, где традиционное изготовление керамической детали требует дорогой оснастки, а объем производства невелик или конструкцию приходится неоднократно изменять.
Главная ценность технологии – не просто возможность «напечатать керамику», поскольку такие методы существуют и в России, и за рубежом. Более существенная задача – научиться получать функциональные детали с заранее заданными электрофизическими характеристиками, подходящие непосредственно для СВЧ-устройств. В перспективе технология может использоваться в других отраслях, где нужна прочная, термостойкая и точная керамика.
