GE совершенствует аддитивные системы на основе газодинамического напыления

Корпорация General Electric занимается разработкой масштабируемых 3D-принтеров на основе технологии холодного газодинамического напыления. Эти роботы плюются со скоростью в четыре Маха, выращивают металлические детали как будто из воздуха и учатся на собственных ошибках. Рассказываем, как это работает. Ничего принципиально нового в газодинамическом напылении металлических порошков нет: первые исследования проводились еще в 80-х Институтом теоретической и прикладной механики СО РАН СССР, а в наши дни технология широко применяется в ремонте металлических изделий и для нанесения защитных покрытий. Интересно то, что технология привлекла внимание аддитивной отрасли, после чего начались попытки сделать методику более точной ради построения сложных форм, а не просто нанесения слоев металла. В Австралии разработкой 3D-принтеров на основе газодинамического напыления занимаются сразу две компании: Titomic намеревается провести промышленные испытания аддитивных установок в следующем году, а компания SPEE3D уже наладила производство промышленных 3D-принтеров LightSPEE3D (на иллюстрации выше). В США же работы ведутся в немного другом направлении. Так, инженеры Акронского университета штата Огайо и компании AMES совместно работают над аддитивными установками, основанными на промышленных роботах-манипуляторах, обеспечивающих многоосевое позиционирование. Эта же идея приглянулась и специалистам General Electric ввиду не только высокой производственной гибкости, но и возможности масштабирования.Основополагающий принцип газодинамического напыления прост: частицы металлического порошка разгоняются до сверхзвуковых скоростей, а при ударе с поверхностью кинетическая энергия преобразуется в тепловую с сопутствующей пластической деформацией и диффузией. Здесь важна пара моментов: во-первых, плотность получаемых покрытий или изделий очень высока. Во-вторых, значительного нагревания самого изделия не происходит, что исключает возможность формирования горячих трещин, хотя сами частицы при столкновении на четырехкратной скорости звука раскаляются добела. От окисления порошки предохраняются разгоняющим потоком инертного газа. Главная проблема заключается в получении высокоточных деталей, что позволило бы снизить интенсивность механической обработки печатаемых деталей до готового вида.Инженеры General Electric стремятся добиться максимально возможной геометрической сложности выращиваемых заготовок за счет позиционирования с помощью двух шестиосевых роботов-манипуляторов. Одна «рука» держит субстрат с выращиваемой деталью, а вторая осуществляет напыление. Такой подход позволяет обходиться без опорных структур, сокращать время на механическую обработку и снижать количество отходов. При этом инженеры полагаются на 3D-сканирование и самообучающиеся алгоритмы ради повышения эффективности и качества процесса. В этом команде помогает сотрудник лаборатории искусственного интеллекта Джозеф Винчикерра. «Представьте, что вы рисуете одну и ту же картину сорок тысяч раз в год. У всех них будут какие-то отличия, даже если рисованием занимается машина. Некоторые попытки будут лучше, некоторые хуже, но мы можем учиться, анализируя отличия. Если же анализировать и корректировать в режиме реального времени, качество каждой новой картины будет повышаться», – поясняет Джозеф. Первым примером практического применения разрабатываемой системы стал проведенный в октябре ремонт редуктора газотурбинного авиадвигателя GE-90 – самой мощной авиационной силовой установки в мире. Одним ремонтом инженеры не ограничиваются, к примеру экспериментируя с 3D-печатью турбинных лопаток. Как это работает, смотрите в роликах: А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.