Головна / Публікації / Наука і техніка / Економічний спосіб виробництва металевих порошків спростить 3D-друк деталей літаків

Економічний спосіб виробництва металевих порошків спростить 3D-друк деталей літаків

Наука і техніка

Повноцінне впровадження металевих адитивних установок у вітчизняну промисловість стримується головним чином високою вартістю сировини, з-за неї виробництво поки нерентабельно.

Економічний спосіб виробництва металевих порошків спростить 3D-друк деталей літаків

Група вчених НИТУ «Місіс» розробила високоефективний і економічний спосіб отримання сировини для адитивної друку – композиційних порошків титану/алюмінію округлої форми. Новий метод дозволить знизити собівартість матеріалу, що зробить його більш доступним для виробника, і розширить можливості створення компактних виробів складної форми для аерокосмічної промисловості. Результати дослідження опубліковані в журналі Metallurgical and Materials Transactions B (2019).

Використання 3D-друку в аерокосмічній галузі – вже сформований тренд. Світові промислові гіганти, такі як Airbus, Boeing, General Electric, перейшли від друку одиничних прототипів і виробів до повноцінного серійного аддитивному виробництва. Новий літак Airbus A350 XWB містить більше 1000 різних деталей, виготовлених методом 3D-друку.

Все частіше для виготовлення вузлів літаків і космічних апаратів використовують інтерметаліди (з'єднання двох металів) «титан-алюміній» і «титан-нікель». 3D-вироби з них володіють низькою щільністю, підвищеними міцнісними характеристиками, високою жаростійкістю і можуть мати складну геометричну форму. Композиційні порошки, отримані відносно простим і дешевим способом, - ключова деталь економічності «металевого» 3D-виробництва.

«Для серійного 3D-виробництва деталей ракет і літаків необхідні якісні вихідні порошки – прекурсори, а також простий метод їх отримання з високою продуктивністю і одночасно низькою вартістю. Повноцінне впровадження металевих адитивних установок у вітчизняну промисловість стримується головним чином високою вартістю сировини, з-за неї виробництво поки нерентабельно. І розробка економічного способу отримання якісних металевих порошків є нашою основною задачею» – розповідає один з авторів розробки, науковий співробітник НДЦ «Конструкційні керамічні наноматеріали» НИТУ «Місіс», к. т. н Андрій Непапушев.

Спростити виробництво порошків для 3D-друку вийшло за рахунок використання унікального поєднання режимів планетарної млини, де в процесі інтенсивної механічної обробки вийшли композиційні порошки, що складаються з округлих частинок, включають у себе і титан і алюміній (Рис.1). Цей «напівфабрикат» можна безпосередньо завантажити в лазерний 3D-принтер, де прямо в процесі друку при температурі близько 650 градусів метали вступають у реакцію, утворюючи тугоплавкий інтерметалідів.

Як відзначають вчені, раніше ніхто не використовував планетарну млин з цією метою і лабораторний досвід можна перенести у виробництво – у вітчизняних виробників є промислові аналоги планетарних млинів.

У разі використання для друку деталей готового интерметаллида, доводиться спочатку його відлити, а це особлива технологія і серйозні енерговитрати. Потім гарячий розплав необхідно «розпорошити» струменем газу, води або плазмою для отримання порошку, що значно ускладнює і збільшує вартість виробництва.

«В якості вихідного матеріалу В наших дослідах використовувалися порошки титану, алюмінію й нікелю, які піддавалися інтенсивній механічній обробці в планетарній млині. Запропонований метод значно спростив і знизив вартість отримання прекурсорів, а також скоротив споживання енергії в ході 3D-друку на 20%. Відповідно в ході друку не треба використовувати великі потужності лазера для плавлення», - додає Андрій Непапушев.

В даний час наукова група завершила оптимізацію складів порошків-прекурсорів та приступила до створення перших прототипів з отриманих порошків.

Рис.1 Отримані в планетарній млині сферичні частинки порошку для 3D-друку, що складаються з титану, впровадженого в алюмінієву матрицю

Рис.2 Схема отримання интерметаллида «титан-алюміній»

Прес-служба НИТУ «Місіс»

e-mail: press@edu.misis.ru, тел.: 8 495 647 23 09

Довідка про НИТУ «Місіс»

НИТУ «Місіс» - один з найбільш динамічно розвиваються науково-освітніх центрів країни. Перебуваючи в числі лідерів технологічного освіти Росії, НИТУ «Місіс» також являє собою повноцінний науковий центр. Університет займає провідні позиції в світі у предметних рейтингах THE, QS та ARWU відразу за 13 напрямами, входячи в топ-100 в категоріях «Інжиніринг–гірництво» (QS) і «Інжиніринг-Металургія» (рейтинг ARWU), в області матеріалознавства НИТУ «Місіс» в групі 101+ кращих вузів (QS).

Стратегічна мета НИТУ «Місіс» до 2020 року зміцнити лідерство за напрямками спеціалізації: матеріалознавство, металургія та гірнича справа, а також суттєво посилити свої позиції у сфері біо-, нанотехнологій та ІТ. До складу університету входить 10 інститутів, 6 філій – чотири в Росії і два за кордоном. У НИТУ «Місіс» навчається понад 22 000 навчаються з 81 країни світу. В університеті діють понад 30 науково-дослідних лабораторій і 3 інжинірингових центру світового рівня, в яких працюють провідні російські і зарубіжні вчені. НИТУ «Місіс» успішно реалізує спільні проекти з найбільшими високотехнологічними компаніями Росії і світу.

МЕТАЛЛУРГПРОМ
Додати коментар
Коментарі (0)
Прокоментувати
Войти с ВК Войти с ФБ Войти с Яндекс
Увійти через:
Войти с ВК Войти с ФБ Войти с Яндекс