В ПНИПУ разрабатывают систему контроля 3D-печати металлами

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета поделились подробностями о проекте по разработке системы управления параметрами при 3D-печати металлами. Система поможет контролировать рабочие процессы в режиме реального времени и тем самым бороться с возникновением брака.

В высокотехнологичные сферы, где требуются сложные, легкие и прочные детали, активно внедряется 3D-печать металлами. Порядка тридцати-сорока процентов рынка занимает аэрокосмическая отрасль — изготовление лопаток турбин, кронштейнов и корпусных элементов, деталей ракетных двигателей. 3D-печать металлам может быть сопряжена с возникновением дефектов из-за неточного контроля параметров. Например, неравномерная толщина слоя или перегрев влияют на форму изделия и служат причиной брака.

Отслеживание процесса оператором замедляет производство, поэтому студенты Пермского политеха и ученики Политехнической школы под руководством ученых вуза разработали прототип автоматической системы, отслеживающей температуру плавления и высоту слоя при работе 3D-принтера, cообщает пресс-служба вуза на портале Naked Science. Это позволит минимизировать дефекты, ускорить изготовление, снизить затраты на материалы и повысить общую эффективность работы на двадцать процентов.

Аддитивные системы по технологии наплавления металлической проволоки используют электрическую дугу или лазерные излучатели. Это позволяет быстро и экономично создавать крупногабаритные металлические детали сложной формы. Частая причина ошибок в таком производстве — сложность контроля параметров процесса. Например, если один нанесенный слой окажется слишком тонким или перегретым, последующие лягут неравномерно, геометрия исказится, а деталь окажется бракованной. По этой причине необходимо отслеживать изменения в температуре плавления и формировании слоев. Обычно этот процесс вручную контролируется операторами, что сильно замедляет производство и повышает риски появления дефектов из-за человеческого фактора.

Разрабатываемая система будет автоматически определять, когда режимы 3D-печати не соответствуют норме. К рабочему инструменту аддитивной установки прикрепляются датчики, измеряющие расстояние нанесенного слоя и определяющие температуру плавления. Компьютерная программа будет считывать показания и сравнивать с заданными технологическими параметрами. Если что-то пойдет не так, оператор получит рекомендации по корректировке процесса 3D-печати.

«За рубежом существуют подобные системы от компаний EOS, SLM Solutions и Renishaw, но они очень дорогие и требуют глубокой доработки под каждый конкретный 3D-принтер. Кроме того, у них реализован контроль только либо температуры, либо высоты слоя. Конечная цель нашего проекта — создать программно-аппаратный комплекс, который, в отличие от конкурентов, будет измерять сразу оба ключевых параметра и легко адаптироваться к любому оборудованию», — рассказал студент третьего курса электротехнического факультета кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Егор Загребин.

На текущем этапе создано программное обеспечение, управляющее работой датчиков: система запрашивает данные о температуре и высоте наплавленного слоя, принимает их, обрабатывает и сохраняет на компьютере для дальнейшего анализа. Сейчас создается визуальная часть — пользовательский интерфейс, где это все будет представлено в виде графиков, чисел и подсказок, чтобы оператор мог легко отслеживать состояние процесса.

«В ближайшее время мы начнем тестирование прототипа на производственной площадке компании xWeld — российского разработчика аддитивных установок для трехмерной печати металлами. Работа с находящимися там станками даст возможность сразу оценить эффективность системы и получить обратную связь от технологов. Это ускорит совершенствование изобретения для последующего внедрения в других компаниях. Наш следующий шаг — добавление системы поддержки принятия решений, которая будет не только показывать отклонения от нормы, но и в режиме реального времени советовать, какие действия нужно предпринять, чтобы избежать брака», — рассказал руководитель проекта, младший научный сотрудник лаборатории методов создания и проектирования систем «Материал-технология-конструкция» ПНИПУ Роман Давлятшин.

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.