На ВУЗПРОМЭКСПО представили технологию экономичной 3D-печати для аэрокосмоса

Ученые НИТУ «МИСиС» разработали экономичный и высокоэффективный способ производства композиционных металломатричных порошков для 3D-печати. Полученные материалы могут использоваться, в частности, в аэрокосмической отрасли при производстве деталей двигателей. Их использование позволит снизить стоимость производства деталей сложной формы. Презентация разработки состоялась на выставке ВУЗПРОМЭКСПО-2021 в Сочи.

Ежегодные темпы роста мирового рынка аддитивных технологий составляют более 100%. Причина в преимуществе 3D-технологий для металлов по сравнению с традиционными промышленными технологиями: литьем, порошковой металлургией, механической обработкой. «Аддитивка» дает возможность создавать 3D-детали сложной формы, снизить вес деталей за счет оптимизации конструкции и увеличить их прочность. 

Особенно востребовано промышленностью создание методов 3D-печати алюминиевых композитов для аэрокосмоса. Но для серийного производства деталей ракет и самолётов необходимы качественные исходные порошки — прекурсоры, а также простой метод их получения с высокой производительностью и одновременно низкой стоимостью. 

Полноценное внедрение металлических аддитивных установок в отечественную промышленность сдерживается в первую очередь высокой стоимостью сырья и энергозатратностью, связанной с использованием больших мощностей лазера.

Ученые НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» разработали метод производства композиционных реакционных порошков-прекурсоров Ti/Al и Ni/Al для применения в 3D-печати с использованием методов селективного лазерного спекания и электроискрового лазерного спекания, основанные на послойном спекании порошковых материалов с помощью луча мощного лазера.  

Исследователи выяснили, что высокоэнергетическая механическая обработка (ВЭМО) исходных порошков титана, алюминия и никеля в шаровой планетарной мельнице при высоких скоростях позволяет получать реакционные порошки, состоящие из слоистых композиционных частиц Ti/Al или Ni/Al.

Реакционные порошки под воздействием нагрева (например, лазерным лучом) вступают в экзотермическую реакцию, образуя соответствующие интерметаллиды, поэтому отпадает необходимость использовать большие мощности в процессе печати, которые требуются для плавления, например, TiAl.

Использование реакционных порошков в 3D-печати позволит существенно снизить стоимость конечных изделий, а также сократить потребление энергии в процессе печати. Материалы, полученные из реакционных порошков-прекурсоров, могут использоваться в аэрокосмической и автомобильной промышленности, биомедицине, металлургии и химическом производстве, а также в энергетике.