Учёные СГАУ займутся 3D-печатью элементов перспективной авиационной и космической техники

Инженеры лаборатории аддитивных технологий СГАУ приступили к экспериментам в области 3D-печати металлических деталей, узлов и агрегатов. Исследования самарских ученых позволят изготавливать элементы сверхсложных и нестандартных пространственных форм, необходимые для проектирования и создания перспективной авиационной и космической техники.

Разработками в области создания деталей и узлов авиационных двигателей с использованием трехмерной печати Самарский государственный аэрокосмический университет занимается с 2011 года. Эта технология позволяет в сжатые сроки изготавливать сложные элементы, производство которых традиционными методами сопряжено с большими трудностями и затратами.

До недавнего времени лаборатория аддитивных технологий СГАУ при изготовлении металлических изделий использовала 3D-печать главным образом для создания мастер-моделей и форм, по которым далее осуществлялся процесс литья по выплавляемым моделям готовых изделий. В феврале 2015 года была введена в эксплуатацию новая установка, которая позволяет «печатать» необходимую деталь или узел непосредственно из металлического порошка. С помощью мощного лазера она может сплавлять порошки нержавеющей или инструментальной стали, кобальта-хрома, алюминия, титана, никеля.
«Инженер после завершения работы над компьютерной моделью изделия дает команду «печать» и после нескольких часов или дней, в зависимости от размера объекта, получает готовое изделие, — рассказал заведующий лабораторией аддитивных технологий СГАУ Виталий Смелов. — Технология лазерного спекания металла позволяет создавать детали любых конфигураций, которые невозможно изготовить при помощи традиционных методов, таких как литье или штамповка».

Новым направлением исследований СГАУ, которое специалисты университета готовятся активно развивать с помощью нового оборудования, станет разработка бионических конструкций. Оно предполагает проектирование и изготовление инженерных изделий, повторяющих сложные природные формы. Такой подход позволяет уменьшить вес деталей в десять раз, сохранив необходимые прочностные характеристики. В частности, по заказу ОАО «Кузнецов» проводятся исследования, которые должны в 2-3 раза облегчить опоры турбины авиационного двигателя. До сих пор эта деталь двигателя изготавливалась с помощью литья. С помощью лазерной 3D-печати она приобретет костную пористую структуру, что значительно облегчит конструкцию, но при этом сохранит прочностные характеристики.

Оборудование для объемной печати металлических изделий будет активно использоваться лабораторией и в других направлениях научных исследований. Например, в медицине. Изготовленные на нем имплантаты, в мельчайших деталях повторяющие анатомические особенности конкретного человека, могут использоваться в стоматологии и хирургии, в том числе для лечения сложных переломов позвоночника и суставов.

Справочная информация
Аддитивные технологии (от английского additive – добавлять) позволяют при помощи лазера «выращивать» детали разных форм любой сложности. Сегодня это одно из передовых направлений исследований в мировой науке.
Лаборатория аддитивных технологий СГАУ создана в 2011 году. С момента её создания специалисты лаборатории участвуют в исследованиях по созданию перспективной авиационной и космической техники, а также в проектах модернизации двигателей летательных аппаратов.
В рамках проекта по созданию виртуального газотурбинного двигателя для наземных энергетических установок совместно с ОАО «Кузнецов» были изготовлены прототипы экспериментальных конструкций в воске для последующей отливки в цехах предприятия. Совместно с ОАО «Кузнецов» ведутся работы по восстановлению производства двигателя НК-33. По этому проекту лаборатория аддитивных технологий СГАУ занимается разработкой современных технологических процессов и изготовлением оснастки, а также выплавляемых моделей для опытного производства.
Кроме перспективных исследований, с 2012 года лаборатория занимается ремонтом лопаток компрессора газотурбинного двигателя: с помощью российской установки «Булат-НТС Mobile 300» сотрудники лаборатории производят наплавку лопаток, которые стачиваются за время эксплуатации.