Разработанная в Самарском университете технология позволит повысить надежность металлических деталей для авиационной и космической отраслей, произведенных методом порошковой аддитивной печати. Она обеспечивает точную настройку параметров «выращивания» сложных металлических конструкций.
Публикация результатов работы появилась в журнале Metals. Несмотря на значительные успехи в сфере послойного создания изделий с использованием 3D-принтеров, их применение в аэрокосмическом производстве до сих пор ограничено, отметили в Самарском национальном исследовательском университете имени академика С.
Основная сложность связана с вариабельностью процесса спекания металлических порошков, которые служат сырьем для изготовления деталей и узлов спутников. Это обусловлено как неоднородностью частиц по размеру и составу, так и неравномерным распределением тепла во время 3D-печати, возникающим в пространстве и времени при формировании деталей, пояснил главный научный сотрудник лаборатории «Искусственный интеллект в производственных системах» Александр Хаймович.
В результате в напечатанных изделиях появляются микропоры, неполное сплавление и микротрещины, что существенно снижает эксплуатационные характеристики и долговечность продукции, добавил исследователь. Для решения этой проблемы в Самарском университете разработали методику создания металлических конструкций с более однородным составом и свойствами посредством аддитивных технологий.
Сначала параметры деталей систематизируются по степени важности с учетом требований заказчика, после чего на малых образцах при минимальном количестве проб запускается процесс оптимизации, направленный на достижение приемлемого качества. «Это так называемый робастный подход — способ проектирования и совершенствования технологий.
Он обеспечивает стабильный результат даже в условиях неопределенностей, изменяющихся факторов и неполных исходных данных. Новая методика успешно прошла испытания на 3D-печати металлических изделий», — подчеркнул Хаймович.
Требования заказчиков к таким изделиям могут сильно различаться и часто вступают в противоречие: некоторые изделия требуют высокой точности геометрии и отличной поверхности, тогда как другие нуждаются в повышенной прочности. Конструкции могут иметь настолько сложные формы с замкнутыми внутренними полостями, что их изготовление традиционными способами затруднительно или невозможно, отметил ученый.
«При этом многие технологические параметры, влияя на качество деталей, оказывают неоднозначное влияние. Например, увеличение мощности…»