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 Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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