Российские и мексиканские ученые автоматизируют 3D-печать деталей для самолетов, ракет и судов

Исследователи реализуют разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России. Поддержка Правительства Пермского края составит девять миллионов рублей и продлится три года. По смежной теме ученые также выиграли грант Российского фонда фундаментальных исследований. Разработка стала победителем всероссийского грантового конкурса программы «УМНИК» (2020 год), исследователи получили поддержку в размере 500 тысяч рублей на два года. Предварительные результаты работы ученые опубликовали в сборнике Journal of Physics: Conference Series.

«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» Пермского Политеха Роман Давлятшин.

Сейчас для решения этих проблем проводят 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», разработкой также заинтересовались и другие предприятия. Методика будет перспективна для внедрения 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 сэкономить топливо и снизить вредные выбросы. Наша разработка поможет проектировать детали с меньшей массой, но сохранять их функциональность. Специалисты смогут обрабатывать любые габариты изделий и расширить «диапазон» материалов», – поясняет исследователь. 
Сейчас ученые проводят научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы.

Они уже создали математическую модель процесса послойного «выращивания» изделий. А еще 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. 

ПНИПУ

65 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше