Пермские инженеры-двигателестроители получили патент на программу, которая ускорит и улучшит производство деталей для авиационной отрасли
Ученые Передовой инженерной школы «Высшая школа авиационного двигателестроения» Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали уникальную программу для проектирования оптимальных сэндвич-структур с ячеистым заполнителем. Технология позволит подбирать новые виды и формы промышленных структур заполнителя для расширения круга применения в авиационной и аэрокосмической отрасли, а также производить подготовку таких конструкций к 3D-печати, что экономит время, средства и материалы.
В авиации для производства корпусов, отсеков и обшивки воздушного судна используют сэндвич-панели. Они состоят из двух прочных пластин и слоя пористого заполнителя посередине.
В настоящее время широко применяются структуры с сотовым заполнением. Однако с учетом развития аддитивных технологий альтернативой им могут стать решетчатые (ячеистые) структуры со сложной геометрией. Такие решетки основаны на элементарной ячейке определенного дизайна. Это повторяющаяся единица, которая многократно копируется в нескольких направлениях для создания цельной структуры. Для их производства можно использовать аддитивные технологии, что позволит создавать еще более легкие и прочные детали.
Ячеистые заполнители бывают разных типов и свойств, и чтобы изготовить необходимую сэндвич-конструкцию для определенной цели, важно изначально создать ее численную модель. Моделирование поможет предварительно оценить ее особенности и применимость к конкретной задаче. В настоящее время комплексных систем для создания таких промышленных структур нет.
Михаил Ташкинов, доцент кафедры «Динамика и прочность машин» ПНИПУ, руководитель проекта Молодежного проектно-технологического бюро ПИШ ВШАД:
- Мы разработали программу ЭВМ, предназначенную для проектирования сэндвич-структур с различной геометрией ячеистого заполнителя. Численный анализ помогает изучить их свойства при изменении геометрических параметров, таких как тип и толщина стенки ячейки. Так можно оптимизировать конструкцию и оценить, как меняются механические характеристики при использовании различных типов заполнителей и материалов для них.
В разработанной системе можно управлять поверхностью объекта, вершинами и гранями, которые определяют форму 3D-ячеек. Есть возможность добавлять твердый заполнитель в пористую фазу структуры, а также создавать условия для разных видов механических нагрузок и определять таким образом поведение и свойства конструкции. В качестве входных данных для программы используются размеры структуры, толщина пластин оболочки, а также геометрия ячейки.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет является участником Пермского НОЦ и ведет разработки в рамках одного из технологических проектов центра – «Передовые производственные технологии авиадвигателестроения».
