#аддитивные технологии

В различных отраслях промышленности широко применяются аддитивные технологии или получение изделия по трехмерной модели путем добавления материала, как правило, слой за слоем. Разные виды 3D-печати позволяют создавать детали любой сложности и точности за короткое время. Большое распространение среди аддитивных сварочных методов получила технология проволочной наплавки. Ученые Пермского Политеха совместно коллегами из УрФУ усовершенствовали эту технологию, используя металлопорошковую проволоку вместо «обычной» сварочной. Разработанный состав проволоки позволяет наплавлять бездефектные заготовки с повышенной прочностью и пластичностью.

Аддитивные технологии в авиационной отрасли позволяют производить облегченные детали и сложные элементы. Но по многим причинам в процессе их изготовления возникает анизотропия — неодинаковость свойств, которая ведет к зависимости прочности и жесткости конструкций от направления механического воздействия. Поэтому необходимо изучать закономерности механического поведения 3D-материалов под воздействием нагрузки. Ученые Пермского Политеха изучили влияние концентрации напряжений на процесс циклического разрушения. Это поможет повысить качество аддитивного производства изделий с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Сотрудники подольского НИИ НПО «ЛУЧ», входящего в научный дивизион «Росатома», разработали прототип установки селективного лазерного спекания (СЛС) с новой кластерной лазерно-оптической системой сканирования. С ее помощью можно использовать от четырех до девяти сканирующих устройств, что расширяет возможности печати крупногабаритных изделий из карбида кремния. Этот материал может стать заменой тяжелых и менее стойких металлических сплавов в энергетической и других отраслях промышленности.

Заготовки из металлических материалов создают с помощью технологий, основанных на плавлении. Но из-за перегрева и непостоянной температуры в процессе работы они не обеспечивают нужного качества деталей. Существует еще один способ получения таких изделий — с помощью послойной плазменной металлизации. Сегодня он почти не изучен, но разработка технологии формирования материала таким способом решит проблему изготовления габаритных изделий (например, коленчатых валов, корпусов подшипника), и обеспечит высокую производительность процесса. Ученые ПНИПУ проработали на практике технологию аддитивного формирования стальных заготовок таким способом. Результаты исследования позволят получать промышленные детали без дефектов с высокими эксплуатационными характеристиками.

АБС-пластик — один из самых популярных материалов, из которого создают детали салона и кузова в автомобильной промышленности, корпусы электроники и бытовой техники, канцтовары, игрушки, мебельную фурнитуру. Его широко используют благодаря простоте использования и доступной цене. Но такому пластику присущ ряд ограничений: низкая прочность и склонность к деформированию под нагрузками. Это препятствует его применению в сложных инженерных приложениях. С помощью 3D-печати и армирования АБС-пластик можно сделать крепче и долговечнее. Ученые ПНИПУ выяснили, как на его механические характеристики повлияет наполнение волокнами из различных материалов.

Слой за слоем, сфера за сферой аддитивные технологии захватывают мир науки и промышленности. Зачастую разработки, которые показывают публике, выглядят демонстрацией возможностей, нежели готовым продуктом. Не будем скрывать: иногда это действительно так. Тем не менее во многих сферах аддитивные технологии показали свою эффективность. Рассказываем, как появились такие технологии, в каких сферах их применяют и какие материалы используют для «печати».

Аддитивные технологии используются в различных высокотехнологичных областях промышленности. Технология трехмерной наплавки — многообещающа для изготовления крупногабаритных заготовок изделий и позволяет достичь значительной экономической эффективности. Это особенно важно при производстве деталей из конструкционных материалов высокой стоимости, таких как алюминий-магниевые сплавы. Такие сплавы применяются для изготовления деталей ракет и авиационных двигателей. Однако процесс трехмерной электродуговой наплавки проволочных материалов еще не изучен в полной мере, что отображается на качестве производимых изделий. Для алюминий-магниевых сплавов насущными проблемами при трехмерной наплавке является высокая пористость и дефекты геометрии. Для решения проблемы ученые Пермского Политеха предлагают метод ультразвукового воздействия.

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.

Аддитивные технологии, то есть послойное изготовление изделий, используются в различных высокотехнологичных отраслях промышленности. Подобным методом из биосовместимых полимерных материалов все чаще делают протезы, имплантаты и другие изделия. Одна из важнейших проблем технологии послойного наплавления (FDM/FFF) — это прочность синтезируемых изделий, а именно качество соединения между валиками термопластичного материала. Перегрев и недогрев полимера в процессе наплавки приводит к непостоянному сцеплению. Это вызывает снижение механических свойств печатных изделий, их избыточную термическую деформацию и разрушение по границам слоев. Ученые Пермского Политеха впервые создали технологию для быстрого и точного управления температурой сопла и полимерного материала в процессе послойного наплавления 3D-печати.