Ученые Пермского политеха усовершенствовали процесс проектирования сложных 3D-печатных конструкций

Исследователи из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали методологию проектирования деталей со сложными внутренними структурами с использованием мультиматериальной топологической оптимизации.

Разработка пригодится в производстве отечественных самолетов, автомобилей, а также в сфере тяжелого машиностроения, сообщает Минобрнауки РФ. В 2016-2018 году ученые политеха провели работы по созданию облегченных деталей с АО «ОДК-Авиадвигатель», а теперь предложили более совершенную методологию проектирования. С помощью 3D-печати, например методом селективного лазерного сплавления металлопорошковых композиций (SLM), создаются изделия и конструкции с уникальными свойствами, форма и внутренняя структура которых разрабатываются под конкретные условия производства. Используя математические алгоритмы ученые оптимизировали детали и конструкции таким образом, чтобы изделия были легче, прочнее и надежнее аналогов.

Два материала в одной конструкции могут обладать разной упругостью, прочностью и весом, поэтому важно создавать рациональные структуры, эффективно выдерживающие нагрузки. Для этого ученые использовали алгоритмы мультиматериальной топологической оптимизации. Методика проектирования также позволила определить зоны, пригодные для формирования ячеистых структур: часть детали заполняют сплошным материалом, а другую часть — ячейками.

Ученые проанализировали механическое поведение ячеистых структур различных типов, определили возможные ограничения при изготовлении изделий с помощью методов аддитивного производства и подтвердили эффективность применения ячеек в сложных конструкциях.

«Современные возможности 3D-печати позволяют создавать детали со структурой и свойствами материалов, которые изменяются в объеме изделия. Кроме того, можно получать конструкции с ячеистой структурой, которая будет обеспечивать уникальные свойства материала. Чаще всего для этого используют один металл. Мы предложили методологию, которая поможет создавать эффективные изделия одновременно из нескольких материалов. Она позволит автоматизировать технологический процесс их проектирования», — рассказал доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Петр Максимов.

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.