НОЦ РАЦИОНАЛЬНОЕ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ

В 2021 году благодаря Научно-образовательному центру мирового уровня «Рациональное недропользование» в Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) появилась молодежная лаборатория методов создания и проектирования систем «материал – технология –конструкция». Работа этой лаборатории направлена на совершенствование способов аддитивного производства как за счет разработки нового оборудования и технологических приемов производства, так и за счет модернизации уже известных способов.

Открытие молодежных лабораторий по все стране способствует привлечению молодых ученых и специалистов к решению актуальных задач по обеспечению потребности российских предприятий в передовых технологиях в условиях импортозамещения и формирования технологического суверенитета страны, а также развитию новых подходов в обеспечении экологической безопасности и здоровья населения.

За три года работы молодежной лаборатории в рамках технологического проекта Пермского НОЦ «Передовые производственные технологии авиадвигателестроения» были разработаны технологии и способы 3D-печати металлических изделий из титановых сплавов для аэрокосмической и авиационной отраслей, что позволило получить свойства конечных изделий, соответствующих требованиям стандартов, а в ряде случаев даже превышающих требования ГОСТ. Впервые в России произведена адаптация технологии плазменной металлизации для реализации процесса 3D-печати, что в конечном итоге позволяет повысить производительность технологии аддитивного выращивания в несколько раз.

Сергей Неулыбин, кандидат технических наук, руководитель Молодежной лаборатории методов создания и проектирования систем «материал – технология – конструкция» ПНИПУ:

– Разрабатываемые нами технологии и приемы для реализации гибридного аддитивного производства позволяют перейти к концепции цифрового производства и значительно снизить временные и экономические затраты при разработке новых изделий и оборудования, а также ремонте уникальных установок. Основная суть процесса заключается в проработке 3D-модели конечного изделия, моделировании процесса и печати, различными технологиями с использованием источника тепла и присадочной проволоки необходимого состава. Использование проволоки в качестве добавочного материала, в отличие от наиболее распространенных способов порошковой печати, позволяет в разы повысить производительность процесса и снизить себестоимость, а разработанные в рамках проекта такие приемы, как деформационное упрочнение и термоциклирование, позволяют получать свойства формируемых изделий на уровне стандартов и минимизировать дефектность таких изделий.

Сегодня наибольшее распространение разрабатываемая технология находит в условиях опытного производства либо в условиях импортозамещения иностранных крупногабаритных компонентов узлов и деталей машин. Отработанные методики и технологии формирования изделий из высокопрочных алюминиевых сплавов позволяют перейти к технологии 3D-печати изделий сложной формы, для большинства которых ранее применялась технология литья либо фрезерования.

Достигнутые результаты являются прорывными не только для России, но и сопоставимы с лучшими мировыми достижениями. Проводимые исследования, несомненно, являются актуальными, и в эпоху цифровизации служат значительным заделом для перехода к цифровым фабрикам будущего.

В рамках работ по государственному заданию и при финансовой поддержке Научно-образовательного центра мирового уровня «Рациональное недропользование» с 2024 года запущен новый цикл исследований на ближайшие три года. Новый этап исследований будет направлен на углубление полученных знаний, разработку новых решений и преодоление технологических барьеров связанных с мехатроникой систем, алгоритмами управления и внедрению искусственного интеллекта в реализации технологии гибридного аддитивного производства.

Сергей Неулыбин, руководитель Молодежной лаборатории методов создания и проектирования систем «материал – технология – конструкция» ПНИПУ:

– Одним из фундаментальных направлений исследования до 2027 года станет развитие технологии печати изделий с формируемыми закрытыми полостями и возможностью формирования свойств (химического состава, механических и специальных) изделия в процессе печати. Это позволит нам получать изделия, сочетающие в себе необходимый баланс свойств в разных областях. Например, рабочие поверхности в случае необходимости будут обладать большей коррозионной стойкостью, а само изделие – большим сопротивлением к усталостному разрушению.