В Пермском Политехе повысили прочность изделий, созданных с помощью металлической 3D-печати

❋ 4.5

Один из ключевых технологических вызовов современности – необходимость кратного снижения временных затрат на всех циклах создания и изготовления продукции. Изготовление крупногабаритных металлических конструкций традиционными методами требует много времени. В то же время гибридные аддитивные технологии – металлическая производительная 3D-печать в сочетании с последующей механообработкой – способны удовлетворить запрос промышленности на скорость получения готовых изделий, однако они зачастую уступают традиционным технологиям в прочности и пластичности получаемых изделий. Ученые Пермского Политеха нашли решение этой проблемы.

ПНИПУ

# 3D-печать

# детали

# металлы

# прочность

# технология

Контрольный образец, прокованный пневмомолотком / ©Пресс-служба ПНИПУ / Автор: Telestis Scaevinius

Исследование выполняется совместно с Институтом механики сплошных сред УрО РАН при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках одного из направлений Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030» Пермского Политеха. Его результаты вносят вклад в обеспечение технологического суверенитета России. Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Вычислительная механика сплошных сред».

Металлическая 3D-печать все шире используется в таких отраслях промышленности, как авиа- и машиностроение, энергетика, медицина и даже ювелирное дело. С ее помощью можно создавать легкие и прочные металлические конструкции сложной формы при значительной экономии материала. В процессе «печати» добавляемый слой материала соединяется с уже сформированным слоем. При этом атомы металла зачастую формируют кристаллы, напоминающие по форме деревья – дендриты, тогда как предпочтительной формой является зерно – многогранная или округлая форма кристалла.

Схема процесса проковки / ©Пресс-служба ПНИПУ

«Прочность и пластичность металлических сплавов, произведенных способом металлической 3D-печати, во многом ограничена дендритной структурой кристаллов. Образование подобной структуры удается подавить, используя гибридные технологии аддитивного производства.

В своем исследовании мы чередовали наплавку алюминиево-магниевого сплава с послойными пластическими деформациями (проковкой) посредством ударного воздействия пневмомолотка и обнаружили, что таким образом можно получить равноосную зернистую структуру», — рассказывает руководитель проекта, профессор кафедры сварочного производства, доктор физико-математических наук Дмитрий Трушников.

Расчетная схема процесса наплавления слоя металла на грань бруса и разбиение расчетной области на конечные элементы / ©Пресс-служба ПНИПУ

Важнейший результат проведенного исследования — разработанная математическая модель процесса. Она показала, что гибридная технология, сочетающая наплавку и проковку материала, позволяет схлопывать поры, образующиеся при обработке алюминиево-магниевых сплавов. Кроме того, математическая модель позволила существенным образом оптимизировать параметры проковки и заметно повысить характеристики прочности и пластичности материала.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.

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.