В Самаре улучшили качество 3D-печатных авиационных компонентов для максимальной надежности

Повысить надежность компонентов для авиационной и космической техники, созданных методом металлической порошковой печати, стала возможной благодаря технологии, разработанной специалистами Самарского университета. Данная методика обеспечивает точную настройку параметров формирования сложных металлических конструкций.

Подробности опубликованы в журнале Metals. Несмотря на достигнутый прогресс в аддитивном производстве слоистых изделий с использованием 3D-принтеров, их внедрение в аэрокосмической сфере пока ограничено, отметили ученые из Самарского национального исследовательского университета им. академика С.

Причина кроется в нестабильности процесса спекания металлических порошков, из которых создаются детали и узлы для спутниковых систем. Это связано как с неоднородностью размеров и химического состава частиц, так и с особенностями 3D-печати, вызванными неровным распределением тепловых потоков во времени и пространстве во время формирования деталей, пояснил ведущий научный сотрудник Лаборатории «Искусственный интеллект в производственных системах» Александр Хаймович.

Из-за этого в «выращиваемых» элементах появляются микропоры, неполные сплавления и микротрещины, что значительно сказывается на эксплуатационных характеристиках и длительности службы изделий, добавил эксперт. Исследователи из Самарского университета предложили способ создания более однородных по составу и свойствам металлических конструкций с использованием 3D-печати.

На начальном этапе свойства будущего изделия распределяются по степени важности согласно запросам заказчика, после чего при минимальном числе опытов на небольших образцах запускается процесс оптимизации для достижения приемлемого результата. «Это так называемый робастный подход — техника проектирования и совершенствования процессов.

Она гарантирует устойчивое достижение результата даже при наличии неопределенностей, изменчивых условий или погрешностей в исходных данных. Разработанная технология успешно прошла испытания в применении к 3D-печати металлических изделий», — уточнил Хаймович.

Требования клиентов к таким изделиям могут существенно различаться и иногда противоречат друг другу: для одних важна высокая точность формы и качество поверхности, для других — усиленные механические свойства. Формы таких деталей могут быть очень сложными, включать закрытые внутренние полости, что значительно затрудняет или делает невозможным их изготовление иными способами, подчеркнул исследователь.

«К тому же многие технологические параметры, влияющие на качество, часто оказывают противоположное влияние. К примеру, повышение мощности».