Самарские ученые научились создавать турбины и камеры сгорания с помощью аддитивных технологий

Ученые Самарского государственного аэрокосмического университета (СГАУ) начали отрабатывать на практике технологии производства комплектующих для авиапромышленности путем "выпекания" их из металлического порошка на специальном 3D-принтере, сообщается на сайте университета.

Аддитивные технологии - экономически оправданная альтернатива традиционным методам производства

«Аддитивные технологии сегодня - наиболее динамично развивающаяся отрасль инновационного производства, своеобразный индикатор реальной индустриальной развитости государства», - отмечает заведующий лабораторией аддитивных технологий СГАУ Виталий Смелов, добавляя, что с помощью спекания материала можно производить инструменты, технологическую оснастку, детали двигателей, спутников, ракет и многое другое.

Первые детали, созданные по новой технологии в лаборатории СГАУ, относятся именно к сфере двигателестроения. «Непосредственное «выращивание» изделия на принтере по металлу является экономически оправданной альтернативой традиционным методам производства продукции в авиации, космической промышленности и энергетическом машиностроении», - считает эксперт.

Созданные образцы доказали свое высокое качество

С помощью аддитивных технологий в СГАУ были созданы образцы, которые будут использоваться для уточнения параметров деталей. «Мы взяли за основу схему и 3D-модели деталей малоразмерного двигателя разработанную на факультете ДЛА. Для первоначальных испытаний были выбраны самые ответственные детали - камера сгорания и турбина. С использованием программного обеспечения были заданы режимы сплавления и виды поддержек. На изготовление каждой детали ушло около 10 часов. Камера сгорания и турбина изготовлены из металла, и после стендовых испытаний они могут использоваться в реальном двигателе, - объясняет эксперт. - Сразу оговоримся, пока наши «выращенные» детали – образцы, которые необходимы для корректировки конструкции самого двигателя для получения более точных эксплуатационных параметров».

К деталям для аэрокосмической техники предъявляются более высокие требования: они являются высоконагруженными изделиями, сложными как в конструктивном, так и в технологическом исполнении. Выращенные в СГАУ образцы показали хорошие результаты при высокой температурной нагруженности, а также получили положительную оценку при прочностных испытаниях, что свидетельствует о высоком качестве изделий.

Экономический эффект аддитивных технологий

Новые технологии позволяют использовать такое количество металлического порошка, какое необходимо для готовой детали. Более того, в традиционной технологии есть такой этап как оснастка детали, и производственный цикл может достигать 3-6 месяцев. При аддитивном производстве время изготовления детали — около 48 часов.

«В совокупности это дает ощутимый экономический эффект: снижаются трудозатраты при производстве высокотехнологичной продукции, объем материала и время обработки.
И ещё одно важное отличие – возможность быстро менять форму продукции и ускоренное получение деталей. Ведь современное производство характеризуется относительно быстрой сменой продуктов. При этом зачастую меняются не основные компоненты, определяющие функциональное качество продукта, а дизайн - корпусные элементы, элементы декора и так далее. По этой причине в ряде случаев отпадает необходимость в дорогостоящей инструментальной оснастке», - отмечает Виталий Смелов.

Перспективные направления исследований СГАУ

По словам Виталия Смелова, в настоящее время ученые СГАУ занимаются разработкой и исследованием процесса селективного лазерного спекания изделий из композиционных материалов, а также разработкой 3D-установки, позволяющая изготавливать сложнопрофильные элементы авиационных двигателей методом прямого лазерного выращивания. «Решение данной задачи позволит в короткие сроки получать физические прототипы новой техники и осваивать серийное производство. Это особенно актуально с учетом стратегии импортозамещения и импортоопережения в высокотехнологичных отраслях», - заключает эксперт.