Новости

Экономичный способ производства металлических порошков упростит 3D-печать деталей самолетов

26 декабря 2019 Рубрика: Исследования и разработки Ключевые слова: МИСиС, 3d-печать, интерметаллиды, композиционные порошки

Группа учёных НИТУ «МИСиС» разработала высокоэффективный и экономичный способ получения сырья для аддитивной печати — композитных порошков титана/алюминия округлой формы. Новый метод позволит снизить себестоимость материала, что сделает его более доступным для производителя, и расширит возможности создания компактных изделий сложной формы для аэрокосмической промышленности.

Использование 3D-печати в аэрокосмической отрасли — уже сложившийся тренд. Мировые промышленные гиганты, такие как Airbus, Boeing, General Electric, перешли от печати единичных прототипов и изделий к полноценному серийному аддитивному производству. Новый самолет Airbus A350 XWB содержит более 1000 различных деталей, изготовленных методом 3D-печати.

Все чаще для изготовления узлов самолетов и космических аппаратов используют интерметаллиды (соединение двух металлов) «титан-алюминий» и «титан-никель». 3D-изделия из них обладают низкой плотностью, повышенными прочностными характеристиками, высокой жаростойкостью и могут иметь сложную геометрическую форму. Композиционные порошки, полученные относительно простым и дешевым способом, — ключевая деталь экономичности «металлического» 3D-производства.

«Для серийного 3D-производства деталей ракет и самолётов необходимы качественные исходные порошки — прекурсоры, а также простой метод их получения с высокой производительностью и одновременно низкой стоимостью, — рассказывает один из соавторов разработки, научный сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС», к.т.н Андрей Непапушев. — Полноценное внедрение металлических аддитивных установок в отечественную промышленность сдерживается главным образом высокой стоимостью сырья, из-за нее производство пока нерентабельно. И разработка экономичного способа получения качественных металлических порошков является нашей основной задачей».

Упростить производство порошков для 3D-печати получилось за счет использования уникального сочетания режимов планетарной мельницы, где в процессе интенсивной механической обработки получились композиционные порошки, состоящие из округлых частиц, включающих в себя и титан, и алюминий. Этот «полуфабрикат» можно напрямую загрузить в лазерный 3D-принтер, где прямо в процессе печати при температуре около 650 градусов металлы вступают в реакцию, образуя тугоплавкий интерметаллид.

Как отмечают ученые, ранее никто не использовал планетарную мельницу с этой целью и лабораторный опыт можно перенести в производство — у отечественных производителей есть промышленные аналоги планетарных мельниц.

В случае использования для печати деталей готового интерметаллида, приходится сначала его отлить, а это особая технология и серьезные энергозатраты. Затем горячий расплав необходимо «распылить» струей газа, воды или плазмой для получения порошка, что значительно усложняет и увеличивает стоимость производства.

«В качестве исходного материала в наших опытах использовались порошки титана, алюминия и никеля, которые подвергались интенсивной механической обработке в планетарной мельнице, — добавляет Андрей Непапушев. — Предложенный метод значительно упростил и снизил стоимость получения прекурсоров, а также сократил потребление энергии в ходе 3D-печати на 20%. Соответственно в ходе печати не нужно использовать большие мощности лазера для плавления».

В настоящее время научная группа завершила оптимизацию составов порошков-прекурсоров и приступила к созданию первых прототипов из полученных порошков.

Результаты исследования опубликованы в журнале Metallurgical and Materials Transactions B (2019).

Добавить комментарий

  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2