Для увеличения надежности компонентов, применяемых в авиации и космической отрасли и созданных при помощи металлической порошковой 3D-печати, в Самарском университете разработали новую технологию. Она дает возможность тщательно регулировать параметры формирования металлических конструкций сложных форм.
Полученные результаты опубликованы в журнале Metals. Несмотря на значительные достижения в аддитивном производстве с использованием 3D-принтеров, применение этой технологии в аэрокосмической сфере до сих пор остается ограниченным, отметили в Самарском национальном исследовательском университете имени академика С.
Главной причиной выступает нестабильность процесса спекания металлических порошков, используемых для создания компонентов и деталей спутников. Она обусловлена неоднородностью частиц по размеру и химическому составу, а также особенностями 3D-печати, такими как неравномерное распределение тепла в пространстве и времени в процессе послойного формирования, объяснил ведущий научный сотрудник лаборатории «Искусственный интеллект в производственных системах» Александр Хаймович.
В результате в напечатанных изделиях появляются микропоры, неполное спекание и микротрещины, значительно снижающие качество и долговечность продукции, добавил ученый. Команда Самарского университета предложила метод, позволяющий получать более однородные по свойствам и составу металлические конструкции при помощи 3D-печати.
На начальном этапе характеристики изделия ранжируются с учетом требований заказчика, затем с минимальным числом экспериментов на небольших образцах проводится оптимизация процесса, обеспечивающая удовлетворение технических критериев клиента. «Данная методика называется робастным подходом — она применяется для проектирования и оптимизации производственных процессов.
Этот подход позволяет получать стабильные результаты, несмотря на наличие неопределенностей, изменения условий и недостаточную точность исходных данных. Разработанная технология была успешно протестирована на примере 3D-печати металлических изделий», — пояснил Хаймович.
Требования заказчиков к изделиям могут значительно различаться и порой противоречить друг другу: некоторые конструкции требуют высокой точности формы и качественной поверхности, другие — улучшенных механических характеристик. Форма изделий зачастую представляет собой сложные геометрии с замкнутыми внутренними полостями, изготовление которых традиционными способами затруднено или невозможно, отметил ученый.
«Кроме того, многие технологические параметры, влияющие на качество, могут оказывать взаимно противоположное воздействие. Например, увеличение мощности…»