Усовершенствована технология печати деталей для ракет и самолетов

Российские и индийские ученые улучшили технологию производства сложных металлических изделий для самолетов и ракет. Новая разработка на 34% повысила эффективность технологии и позволила снизить количество дефектов и трещин в изделиях, а также себестоимость процесса. Статья опубликована в Rapid Prototyping Journal.

Процесс литья основан на создании модели изделия, которую покрывают керамической оболочковой формой. Затем модель сжигают в печи и в полую форму заливают расплавленный металл. Качество детали напрямую зависит от точности этой формы. Чтобы сохранить ее в целостности, необходимо разработать специальную структуру модели и режимы ее выжигания.

«Сейчас для производства выжигаемых и выплавляемых моделей опытных деталей используют пенополистирол или воск. Однако эти материалы дороги и не обеспечивают требуемую точность при изготовлении крупногабаритных и сложнопрофильных изделий. Мы предложили создавать модели из фотополимеров с регулируемой ячеистой структурой. Этот метод обеспечит высокую точность изготовления модели, ее прочность при нанесении формы и минимальное образование пепла при выжигании. Технология повысит качество получаемой отливки, что очень важно в таких наукоемких отраслях промышленности, как машиностроение, ракетостроение и авиация», — говорит соавтор исследования, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Пермского национального исследовательского политехнического университета Тимур Абляз.

Ученые использовали фотополимерные модели деталей с регулируемой ячеистой структурой, которые они создали с помощью 3D-принтера и выжигали при определенных температурных условиях. Для определения необходимых параметров печати исследователи разработали компьютерную модель. Серия экспериментов позволила выявить закономерности изменения свойств фотополимерного материала при нагреве. В результате ученые определили оптимальные температурные режимы выжигания моделей, которые обеспечат эффективный и стабильный процесс производства.

Заполнение выжигаемой модели фотополимером на 85% позволит создать максимальное напряжения в керамической оболочковой форме. Такие условия позволят уменьшить брак при удалении материала. Наличие ячеек снизит расход материала и уменьшит количество пепла при выжигании. В результате этого производители смогут уменьшить число дефектов и трещин в изделиях.