Экономия, скорость, надёжность: в МАИ создают уникальные технологии 3D-печати прочных и лёгких деталей самолётов и БЛА

В Московском авиационном институте разрабатывается комплекс методов и технологий для обеспечения повышенной прочности и лёгкости компонентов планеров и двигателей воздушных судов. Речь идёт об изготовлении изделий из металлических и полимерных композиционных материалов с помощью 3D-печати. Работа выполняется в рамках крупного научного проекта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.

В разработке задействовано несколько подразделений университета, в том числе лаборатория «Гибридные и электрические силовые установки» и Центр аэрокосмических  материалов и технологий Передовой инженерной школы (ПИШ) МАИ.

– Реализация проекта позволит не только значительно повысить безопасность и надёжность будущих российских самолётов, но и существенно сократить сроки и затраты на их разработку и сделать процесс изготовления более гибким и эффективным. Более того, применение аддитивных технологий в ряде случаев позволяет реализовать решения, которые невозможно воплотить другим путём, – отметил начальник лаборатории «Гибридные и электрические силовые установки» ПИШ МАИ Николай Иванов.

В рамках проекта будет построена комплексная методика, которая ляжет в основу проектирования, производства и сертификации аддитивных деталей для различных летательных аппаратов. В основе методики – синергия теоретических знаний, численных методов и обширных экспериментальных исследований. Она позволит получать точные характеристики материалов на всех этапах – от проектирования до лабораторных и стендовых испытаний готовых деталей и агрегатов. Помимо этого, проводится детальное экспериментальное изучение микроструктуры и характеристик изготавливаемых материалов. Разрабатываются методы и программные средства машинного обучения, которые позволят предсказывать структуру и свойства аддитивных деталей. Формируются методические рекомендации по усовершенствованию всего цикла расчётно-экспериментальных исследований с помощью современных инструментов – микромеханики, микроскопии и томографии. 

Особое внимание в МАИ уделяют влиянию на материалы термической и механической обработки. Также исследуются особенности производства толстостенных деталей (до 100 мм) из композитов для силовых элементов планера и двигателя. На основе разработанных моделей специалисты изучают напряжённо-деформированное состояние элементов конструкции электродвигателей самолётов, что позволит сформировать точные требования к деталям, произведённым методом 3D-печати.

На данный момент учёные занимаются изготовлением и испытанием опытных образцов, которые уже показали впечатляющие характеристики. Например, по новой технологии 3D-печати был создан корпус электродвигателя для БЛА – на 25% легче аналога, произведённого классическим способом. Это открывает перспективы по снижению массы электродвигателей и генераторов, используемых как в беспилотной, так и в большой авиации. На 2026 год намечена сборка конструкционных компонентов из изготовленных деталей и продолжение испытаний.