Секрет доступной 3D-печати от НИТУ «МИСиС»
Ученые НИТУ «МИСиС» совершили значительный шаг вперед, представив инновационный и высокоэффективный метод создания сырья для 3D-печати. Речь идет о производстве композитных порошков на основе титана и алюминия совершенной сферической формы! Этот прогрессивный подход открывает путь к значительному снижению себестоимости материалов, делает аддитивные технологии более доступными для промышленности и существенно расширяет горизонты проектирования сложных легковесных компонентов для авиации и космоса.
3D-аддитивы в аэрокосмической сфере: Мир меняется
Применение аддитивного производства в аэрокосмической отрасли уверенно переходит из тренда в стандарт практики. Ведущие мировые корпорации типа Airbus, Boeing и General Electric активно внедряют 3D-печать, переходя от штучных прототипов к крупносерийному выпуску летных деталей. Яркий пример – новейший лайнер Airbus A350 XWB, в конструкции которого уже использовано свыше тысячи деталей, напечатанных аддитивным способом.
Интерметаллиды – сердце инноваций
Формируются новые стандарты при создании узлов авиационных и космических систем: материалом выбора все чаще становятся интерметаллические соединения, такие как «титан-алюминий» и «титан-никель». Преимущества 3D-объектов из них неоспоримы: малый вес, выдающаяся прочность, исключительная термостойкость и свобода в конструировании сложных форм. Однако ключевым фактором рентабельности всей «металлической» аддитивной цепочки остается доступность качественных композиционных порошков, производимых простыми и доступными методами.
Прорыв к эффективности
«Успешное серийное производство аэрокомпонентов методами 3D-печати невозможно без качественного и недорогого порошкового сырья – прекурсоров, – подчеркивает к.т.н. Андрей Непапушев, один из авторов исследования, научный сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС». – Широкое внедрение металлических аддитивных технологий в российской промышленности сегодня сдерживается в первую очередь высокой ценой сырья, сводящей на нет рентабельность. Поэтому наша главная задача – разработка экономичных способов получения превосходных металлических порошков». Ученые с ней блестяще справились!
Планетарная мельница: Магия превращения
Секрет нового способа кроется в умном применении уникальных комбинаций режимов работы планетарной мельницы. Интенсивная механическая обработка исходных порошков титана и алюминия приводит к формированию идеальных округлых композиционных частиц. Этот уникальный промежуточный продукт можно напрямую загружать в лазерный 3D-принтер. И прямо в процессе печати, при нагреве приблизительно до 650°C, происходит реакция между металлами, рождающая прочный тугоплавкий интерметаллид прямо в слоях формируемой детали!
Упрощение равно доступность
«Прелесть нашей методики – в исходных порошках титана, алюминия или никеля, которые механически обрабатываются планетарной мельницей, – дополняет Андрей Непапушев. – Наш подход значительно упростил и удешевил получение прекурсоров, а по ходу самой печати позволил экономить до 20% энергии! Использование мощного лазера для предварительного сплавления компонентов становится просто ненужным». Метод уникален – ранее планетарные мельницы для создания таких композитных порошков под аддитивную печать не использовались, и успех лаборатории НИТУ «МИСиС» легко масштабируется, так как нужное промышленное оборудование у отечественных производителей уже есть.
Традиционные технологии: Затратный путь
Стоит отметить, что классический подход, предполагающий использование для печати *готового* интерметаллидного порошка, куда сложнее и дороже. Он требует предварительного литья сплава – процесс технологически сложный и энергоемкий сам по себе. Затем расплавленный металл нужно распылить газом, водой или плазмой, чтобы превратить его в порошок. Эти дополнительные этапы существенно замедляют процесс и увеличивают себестоимость конечного продукта. Метод НИТУ «МИСиС» предоставляет изящное обходное решение.
Следующий этап: От порошка к изделию
Наука не стоит на месте! Исследовательская команда успешно завершила этап оптимизации состава порошков-прекурсоров. Сейчас в активной фазе находится работа по созданию первых функционирующих прототипов деталей из этих инновационных материалов – следующий значимый шаг к воплощению разработки в реальных проектах Airbus, Boeing и других лидеров рынка.
Пресс-служба НИТУ «МИСиС»
Изображение логотипа с сайта НИТУ МИСиС
Источник: scientificrussia.ru
