Инженеры Центра прототипирования высокой сложности НИТУ «МИСиС» впервые в мире освоили технологию создания 3D-алюминиевых композитов с керамическими наполнителями методом лазерного спекания. Эти перспективные материалы откроют путь к производству деталей для новейших авиалайнеров и космических кораблей. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
Прочность алюминия выросла на 20%
Ученые во главе с профессором Александром Громовым, благодаря гранту Российского научного фонда, разработали инновационную методику 3D-печати алюминиевых композитов, укрепленных керамикой (оксид и нитрид алюминия). Использование аддитивных технологий позволило добиться увеличения прочности спекаемых порошков на внушительные 20%.
Выход за рамки традиционных силуминов
«Сегодня основным материалом для 3D-печати алюминиевых изделий служат силумины, такие как Al-Si-10Mg», — поясняет Александр Громов. «Однако динамичное развитие авиакосмической отрасли требует новых материалов. Цель мировых исследований — найти доступные по цене композиты с превосходной прочностью, твердостью и устойчивостью к трещинам, способные заменить редкоземельные сплавы».
Аддитивные технологии: рывок вперед
Мировой рынок аддитивного производства ежегодно растет более чем на 100%. Такой скачок объясняется неоспоримыми преимуществами: возможностью изготавливать сложнейшие 3D-детали, снижать их вес благодаря инновационным структурам, повышать прочность и оперативно создавать функциональные мелкосерийные компоненты. Передовой сегмент здесь — разработка методов 3D-печати алюминиевых композитов для космоса и авиации.
Титан vs Алюминий: поиск решения
Ключевая задача материаловедов — снизить массу деталей без потери прочности. Хотя титан, традиционно используемый в авиастроении, обладает высокой прочностью и устойчивостью, его значительный вес (5.4 г/см³) – серьезный недостаток. Легкий алюминий (всего 2.7 г/см³) вдвое легче, но проигрывает в крепости. Найти способ усилить алюминий – актуальный научный вызов.
Прямое модифицирование – успех команды Громова
«Мы предложили решение: добавление керамики прямо в процессе 3D-печати для упрочнения алюминиевого порошка («in situ» модификация)», — делится успехом профессор Громов. — «Ранее считалось, что качественную печать таких композитов на серийных SLM-принтерах невозможно. Но наша группа доказала обратное, создав экспериментальные партии на стандартном оборудовании SLM-280 HL».
Будущие выгоды и поддержка РУСАЛ
Разработанные методы 3D-печати алюминиевых композитов сулят значительные перспективы: гибкость проектирования, сокращение сроков выпуска прототипов и уменьшение веса конечных изделий на 10-20%. Алексей Арнаутов, заместитель директора РУСАЛа по новым проектам, подчеркивает: «Ученые НИТУ «МИСиС» приблизились к реализации мечты алюминиевой отрасли — замене титана. Команда профессора Громова не просто решает задачу создание легких сплавов, но и осваивает выращивание сложных 3D-деталей из передовых порошков».
Сейчас завершаются лабораторные испытания новой партии материала. Уже в ближайшее время исследователи перейдут к ключевому этапу — печати первых деталей из разработанного алюминиево-керамического композита.
Пресс-служба НИТУ «МИСиС»
Изображение логотипа с сайта НИТУ МИСиС
Источник: scientificrussia.ru
