Разработка Пермского Политеха позволит создавать более качественные изделия аддитивным методом
Аддитивное производство реализует послойное формирование изделия путем добавления материала к основе. 3D-печать используют в производстве крупногабаритных деталей для строительства, космической отрасли и многих других. Один из перспективных методов 3D-печати — оплавление материала электронным лучом. При аддитивном производстве возникает необходимость контролировать процесс наплавки, чтобы уменьшить вероятность печати бракованных изделий. Для этого во время наплавки изделия происходит процесс восстановления цифрового образа наплавляемой детали. Ученые Пермского Политеха предложили метод восстановления цифровой модели детали на основе анализа сигнала тормозного рентгеновского излучения.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Дефектоскопия». Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований совместно с Пермским краем и Минобрнауки России в рамках реализации национального проекта «Наука и университеты».
Наплавка детали электронно-лучевым методом достаточно длительный процесс, требующий непрерывного внимания оператора. С целью добиться полноценного контроля над процессом наплавки, ученые, параллельно с наплавкой, восстанавливают цифровую модель детали и в режиме реального времени сравнивают саму деталь и ее цифровой образ.
Процесс восстановления детали происходит с помощью анализа сигналов от процессов излучения, сопутствующих наплавке, таких как световое, тепловое, рентгеновское излучение. Как раз системы контроля, основанные на регистрации сигнала рентгеновского излучения с помощью специальных датчиков, являются наиболее перспективными. По отклику рентгеновского излучения ученые восстанавливают вид цифровой модели детали.
«Например, у нас спрятан объект неизвестной формы в некой непрозрачной субстанции, и у нас нет никакой возможности посмотреть на этот предмет, а нам необходимо узнать его параметры. Чтобы восстановить неизвестную информацию мы можем пробивать скрывающую объект субстанцию инфракрасными, аудио и другими сигналами измеряя отклик, чтобы по данным значениям построить примерное представление о неизвестном предмете. Самый простой пример – когда сверкнула молния, и мы считаем секунды до того, как прогремит гром, чтобы рассчитать расстояние от нас до центра грозы – мы по вторичным признакам ищем параметр. Здесь же мы измеряем отклики рентгеновского излучения и по ним смотрим – какая форма валика наплавки, нет ли дефектов», — объясняет кандидат физико-математических наук Пермского Политеха, доцент кафедры «Высшая математика» Елена Кротова.
При взаимодействии электронного луча с материалом электроны, в результате торможения, теряют свою энергию. Так возникает рентгеновское излучение, локализованное в месте взаимодействия электронного луча с обрабатываемым материалом. Данные, полученные с датчика рентгеновского излучения, обрабатываются с помощью математического алгоритма восстановления поверхности. В результате решения задачи политехники пробуют данный метод восстановления поверхности детали на примере трех типов симметричных объектов: гауссова поверхность, полусфера, цилиндр. При сравнении восстановленных поверхностей с теми, которые должны получиться, результат был положительный, объекты соответствовали друг другу.
«Построенная методика основана на подходе «встреча посередине». Мы решаем прямую задачу – каким должен быть отклик в случае определенного набора поверхностей, и, навстречу, решаем обратную задачу – по отклику пытаемся восстановить вид поверхности», — поделилась ученая. Полученные результаты могут использоваться для разработки систем оперативного контроля над процессом электронно-лучевой наплавки по известному распределению тормозного рентгеновского излучения, полученному из технологической зоны. Метод ученых ПНИПУ позволит создавать качественные изделия технологией трехмерной печати, которые востребованы при создании прототипов, совершенствовании объемных физических моделей сложных математических поверхностей.
Telegram 
Дзен 
VK 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.
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?
Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
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.
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.
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.
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