Российские исследователи первыми в мире научились управлять механическими свойствами изделий из высокопрочной стали, напечатанными на 3D-принтере. Такие элементы перспективны при строительстве магистральных трубопроводов, сборке сложных башенных кранов, в авиа- и судостроении. Работа выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ).

photo_2022—08—18_15—23—40

В России существует отечественный аналог технологии 3D-печати методом дуговой наплавки, разработанный в СПбПУ. Во время этого процесса используется металлическая проволока сплошного сечения. С помощью электрической дуги она плавится, и слой за слоем формируется необходимое изделие. Наплавочный механизм при этом размещается на промышленном роботе и перемещается по заданной программе. Технология существует менее десяти лет, но уже зарекомендовала себя в среде промышленников: стоимость готовых изделий сокращается по сравнению с традиционными методами изготовления нужных деталей, а скорость производства растет. Однако ранее специалисты изменяли технологические параметры печати, не объясняя связи между параметрами печати и характеристиками готового изделия.

Ученые Лаборатории легких материалов и конструкций СПбПУ научились делать некоторые элементы изделия прочнее, а другие пластичнее прямо во время 3D-печати. Новизна метода заключается в четком описании влияния параметров печати на механические характеристики готового продукта.

«В научной статье мы описали, как изменение параметров печати влияет на прочность слоев металла при 3D-печати. Прочность слоев же зависит от микроструктуры, которая, в свою очередь, определяется скоростями охлаждения металла. Так, управляя скоростью печати, чередуя направления движения и осуществляя намеренные остановки, мы можем создавать участки металла в конструкции с различными прочностью и пластичностью. В общем виде закономерность можно охарактеризовать так: чем быстрее перемещаем робота, тем выше скорость охлаждения и выше прочность», — отметил заведующий Лабораторией легких материалов и конструкций Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ, кандидат технических наук Олег Панченко.

Работу с 3D-печатью из стали в нашей стране ведут три научных группы: в Перми специализируются на выращивании с помощью плазмы, в Москве занимаются алюминиевыми материалами. Специалисты Петербургского Политеха работают с широким диапазоном материалов и электрической дугой. По словам экспертов, разработки отечественных научных групп сравнимы по характеристикам с зарубежными, а в некоторых областях превосходят их. Так, ученые политеха первыми разработали процесс печати алюминиевых изделий со сверхпластическими свойствами. Работой интересуются промышленные гиганты, в вузовских лабораториях печатают детали по заказу индустриальных партнеров.

Интерес к покупке самой технологии 3D-печати проявляют представители промышленности. Сейчас специалисты создают 3D-принтер по заказу крупной госкорпорации.

По словам авторов, механические характеристики стали позволят сократить толщину сложных деталей и облегчить этим всю конструкцию. Напечатанные таким образом элементы могут найти применение в строительстве, производстве деталей машиностроения, изготовлении железнодорожных вагонов, авиа- и судостроительной промышленности.

Статья опубликована в одном из международных научных журналов.

 

Источник информации: пресс-служба Минобрнауки России

Источник фото: СПбПУ