Tas izveidots pēc Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) zinātnieka Gunta Pikura dizaina, projektā I.FAST sadarbojoties vairākiem starptautiskajiem partneriem. No 15. līdz 18. novembrim izgatavotais prototips pirmoreiz tika eksponēts starptautiskajā aditīvās ražošanas konferencē – izstādē «Formnext 2022», kas notika Frankfurtē, Vācijā.
Pirmoreiz ar aditīvās ražošanas (additive manufacturing) tehnoloģiju ir izdevies vienā gabalā izgatavot svarīgu un sarežģītu gandrīz 400 milimetru garo paātrinātāja komponenti – Radio frekvences kvadrapolu (The Radio Frequency Quadrupole – RFQ). Šī ir pirmā komponente daļiņu paātrinātāju kompleksā un veic daļiņu kūļa fokusēšanu, sadalīšanu un paātrināšanu.
«Tagad ir acīmredzams, ka nākotnē mēs arvien vairāk paātrinātāju kopienā iekārtas varēsim izgatavot ar aditīvās ražošanas tehnoloģijām,» saka RTU profesors un Latvijas pārstāvis CERN Toms Torims, kurš I.FAST koordinē moderno paātrinātāju tehnoloģiju daļu.
Inovācija tapusi Eiropas Kodolpētniecības centra (CERN) koordinētajā projektā I.FAST (Innovation Fostering in Accelerator Science and Technology), kura mērķis ir attīstīt inovatīvas paātrinātāju tehnoloģijas. Tajā sadarbojas vairāki partneri – RTU, augsto tehnoloģiju uzņēmums «TRUMPF», kas nodrošināja prototipa izgatavošanu, Itālijas universitāte Politecnico de Milano, Francijas Nacionālais nukleārās un daļiņu fizikas institūts (CNRS-IN2P3), vācu uzņēmums «Fraunhofer IWS», kas specializējas pielietojamās lāzertehnoloģijās, kā arī CERN.
Aditīvā ražošana ir daudz ekonomiskāka par tradicionālajām tehnoloģijām, ja izgatavojamais objekts ir ar kompleksu, daudzveidīgu un funkcionālu dizainu un ir ražojams mazās vai vidējās sērijās. Turklāt, objektus izgatavojot slāni pa slānim pēc iepriekš izstrādāta 3D modeļa un materiāla struktūru veidojot tur, kur ir funkcionāla nepieciešamība, objekta izgatavošanai materiālu patērē efektīvāk, skaidro RTU pētnieks Andris Ratkus, kurš strādā I.FAST.
Tomēr varš ir diezgan izaicinošs materiāls lāzera aditīvajai ražošanai, jo ir ar augstu siltumvadītspēju un gaismas atstarošanas īpašību. Tāpēc RFQ prototipa izgatavošanai lietots «TRUMPF» zaļais lāzers (green laser), ko varš absorbē efektīvāk. Veiksmīgā sadarbība ar «TRUMPF» nodrošināja iespēju lietot pilnīgi jaunu aprīkojumu – «TruPrint 5000 Green Edition», kas ļāva izgatavot viengabala RFQ, turklāt izstādē «Formnext 2022» minētā iekārta kopā ar RFQ prototipu piedzīvoja savu pasaules pirmizrādi.
«Šis ir pierādījums, ka ar 3D drukāšanas metodēm mēs varam ātrāk, lētāk un energoefektīvāk ražot pat tādas augstas precizitātes detaļas kā šī, un, pateicoties zaļajam lāzeram, varam drukāt vara objektus pat ar ļoti smalku struktūru,» saka «TRUMPF» aditīvās ražošanas speciālists Mihaels Tīlmans (Michael Thielmann).
Pirms gada I.FAST projektā, pirmoreiz izmantojot aditīvās ražošanas tehnoloģiju, no tīra vara jau tika izgatavota RFQ ceturtdaļa. Šo objektu RTU zinātnieki izmantoja, lai pilnveidotu jaunā prototipa dizainu un lai to pakļautu dažādiem testiem. Līdzīgi paredzēta arī jaunā prototipa testēšana – mērīšana, pēcapstrāde un dažādas eksperimentālas pārbaudes.
RFQ izgatavošana ir ļoti laikietilpīgs un dārgs process, tāpēc I.FAST partneri projektā mēģina pierādīt, ka paātrinātāju komponentes iespējams izgatavot ne tikai ar klasiskajām metodēm.
«Visā pasaulē patlaban izmanto vairāk nekā 30 000 paātrinātāju, no kuriem lielāko daļu lieto veselības aprūpē un industrijā. Aditīvā ražošana, uzlabojot paātrinātāju izgatavošanas procesu un veiktspēju, var palīdzēt samazināt to izmaksas,» uzskata CERN zinātnieks un I.FAST koordinators no CERN Mauricio Vretenārs (Maurizio Vretenar).
Strādājot CERN, Latvijas zinātniekiem ir iespēja piedalīties globāli nozīmīgos zinātnes projektos. I.FAST Latvijas zinātnieki strādā ar valsts pētījumu programmas «Augstas enerģijas fizika un paātrinātāju tehnoloģijas» atbalstu.