В Перми повысили качество 3D-изделий
В отличие от традиционных методов производства, где до 90 процентов материалов может превратиться в отходы, 3D-печать металлами позволяет существенно снизить потребление ресурсов. Энергозатраты также сокращаются, а конечные изделия могут быть на 60 процентов легче, что особенно важно в таких отраслях, как авиационная промышленность. Но часто эффективность аддитивных технологий снижается из-за проблем качества и стабильности процесса. Ученые Пермского Политеха выявили основные факторы, влияющие на конечный результат создания 3D-изделий, и разработали конструкционные и программные решения. Это повысит уровень производства и качества получаемых деталей.
Статья опубликована в журнале «Электротехника, информационные технологии, системы управления». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Печать в промышленном 3D-принтере осуществляет робот-манипулятор. Программируемый логический контроллер (ПЛК) передает системе управления необходимые команды для регулирования работы. Основная функция механизма – непрерывная подача нужного объема проволоки из накопителя с требуемой скоростью, что осуществляется с помощью ПЛК.
Ученые Пермского Политеха проанализировали процесс 3D-печати металлами и выявили основные факторы, снижающие качество изделий. Первый – деформация проволоки в изолирующем канале (трубки, удерживающей материал внутри зоны печати), которая приводит к снижению частоты ее касания с наплавляемой поверхностью. Второй фактор – сдвиги высоты слоя из-за неравномерного распределения воздействий на расплавленный материал, что становится причиной неоднородности и дефектов. Третий – изменение погонной энергии, то есть той, что затрачена на длину сварного шва при плавлении металла. Это изменение повышает износ движущихся механизмов и компонентов принтера. Для каждой проблемы политехники предложили конструктивное решение.
Скопление проволоки в изолирующем канале можно нивелировать, переместив подающий двигатель с роликами ближе к накопителю и добавив дополнительный компенсационный двигатель. Это снизит риск перенапряжения и стабилизирует работу процесса печати. Внедрение метода требует установки датчика заполнения для автоматизации процесса и повышения эффективности работы системы.
«В процессе аддитивного производства недопустимы остановки на переналадку процесса и изменения условий. Свойства формируемых материалов крайне чувствительны к параметрам термических циклов. Так при выращивании изделий из титанового сплава ВТ6 при несоблюдении стабильности скоростей охлаждения можно потерять в прочности материала до 100 Мпа, а в пластичности до 10 процентов», – рассказывает Дмитрий Трушников, доцент кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ПНИПУ, доктор технических наук.
«Чтобы минимизировать воздействие на материал и сдвиг высоты слоя, мы рекомендуем внедрить систему управления с искусственным интеллектом. ИИ автоматически оптимизирует параметры наплавки на основе данных о структуре поверхности (регулирование температуры, скорости подачи материала и так далее). Необходимо установить камеры для точного определения места возникновения дефекта и его коррекции на последующих слоях. Что касается изменения погонной энергии – проблема требует использования датчиков температуры для автоматической регулировки параметров производства», – комментирует Игорь Безукладников, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Предложенные учеными ПНИПУ решения способствуют разработке более надежных и точных систем 3D-печати металлами, что повышает эффективность производственных процессов и качество изделий. Полученные результаты могут повысить конкурентоспособность компаний и стимулировать инновационные изменения в сфере отечественного производства металлических деталей.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно