Разработка петербургских политехников позволяет получать металлические изделия с градиентными свойствами

Научный коллектив под руководством директора Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ Анатолия Поповича разработал технологию мультиматериальной 3D-печати сложнопрофильных металлических изделий. С ее помощью можно создавать узлы и детали из нескольких сплавов в пределах одного технологического цикла. При размерах объемных единиц конкретных материалов менее одного миллиметра становится возможным программирование свойств изделий в микромасштабе.

Потребность в создании конструкций из нескольких видов материалов возникает, когда изделию необходимо придать различные, порой противоречивые свойства — повышенную твердость и одновременно пластичность, теплопроводность и коррозионную стойкость. В медицине соединения нескольких видов материалов используют для создания биосовместимых изделий с определенными механическими свойствами, например имплантатов из титана и кобальт-хрома.

Новая технология позволяет получать детали с запрограммированными комплексами свойств за счет создания зон из материалов с требуемыми характеристиками и без резкого перехода между слоями различных материалов. Состав и свойства изменяются плавно от одного металла к другому, предотвращая возникновение дефектов на стыках. Таким образом возможно совмещение даже изначально несвариваемых материалов, в частности алюминия и стали, сообщает пресс-служба Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

На сегодняшний день специалисты СПбПУ апробировали комбинации более двадцати материалов, в том числе титановых, алюминиевые сплавов, сплавы с эффектом памяти формы. Разработчики уже применили новую технологию на практике: инженеры создали прототип малоразмерной камеры сгорания ракетного двигателя с жаропрочной бронзой внутри, силовой оболочкой из никелевого сплава снаружи и тонкой сетчатой структурой между двумя оболочками, эффективно отводящей тепло. Благодаря новой технологии существенно сокращается время изготовления: если традиционный цикл производства камеры сгорания занимает месяцы (делается внутренняя оболочка, фрезеруется, затем к ней привариваются наружные элементы), то с применением новой разработки все происходит за один технологический цикл. С учетом дальнейшей механической обработки поверхностей процесс занимает всего несколько дней.

Еще одно изделие — шестерня, внутри которой необходимо обеспечить вибропоглощение, а снаружи — повышенную твердость для предотвращения износа. Улучшение механических свойств происходит с помощью задания сложной формы перехода от одного материала к другому. Это условие также можно запрограммировать и получить в готовом изделии.

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.