Российские и мексиканские ученые автоматизируют электронно-лучевую 3D-печать металлами и сплавами

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и мексиканского Автономного университета Коауила создают методику автоматизации процесса 3D-печати методом электронно-лучевого наплавления металлической проволоки (ЭЛАТ, EBAM) для выращивания деталей самолетов, ракет и судов.

Исследователи реализуют разработку благодаря проекту международных исследовательских групп (МИГов), действующему в Пермском крае с 2011 года, сообщает пресс-служба ПНИПУ. Поддержка правительства Пермского края составит девять миллионов рублей и продлится три года. По смежной теме ученые выиграли грант Российского фонда фундаментальных исследований. Разработка также стала победителем всероссийского грантового конкурса программы «Умник-2020», исследователи получили поддержку в размере пятисот тысяч рублей на два года.

«Одна из наиболее перспективных аддитивных технологий — проволочная наплавка, при которой металлическую деталь формируют послойно, но при применении этой технологии сложно определить оптимальные параметры наплавки, чтобы избежать дефектов при производстве, например оплавления или даже обвала стенок детали. Сейчас нет аналогов, которые могли бы рассчитать подходящую траекторию, скорость подачи проволоки и задать мощность источника. Наша методика сможет автоматически превращать 3D-модель детали в управляющую программу для 3D-принтера», — рассказывает инженер центра коллективного пользования «Центр аддитивных технологий» ПНИПУ Роман Давлятшин.

Сейчас для решения этих проблем проводятся натурные и численные эксперименты, но они недостаточно эффективны. Определение параметров наплавки с помощью численного моделирования поможет более точно печатать изделия и повысить их качество. Проект инициирован группой компаний «Гибридное аддитивное производство». Методика будет перспективна в аэрокосмической и машиностроительной отрасли, считают ученые. В частности, ее можно применять в производстве деталей для самолетов, вертолетов, ракет и судов.

«Снижение массы самолета позволит экономить топливо и снижать вредные выбросы. Наша разработка поможет проектировать детали с меньшей массой, но сохранять их функциональность. Специалисты смогут обрабатывать изделия любых габаритов и расширять диапазон материалов», — поясняет Роман Давлятшин.

Сейчас ученые проводят научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, уже создана математическая модель процесса послойного выращивания изделий. Исследователи также провели эксперименты со сталью и титаном, чтобы проверить эффективность работы модели. По словам разработчиков, прототип программного продукта, который сможет определять оптимальные параметры наплавки в режиме реального времени, будет готов в 2023 году, а готовый продукт появится уже в 2024 году.

Предварительные результаты исследования опубликованы в сборнике Journal of Physics: Conference Series.

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК