Группа студентов кафедры металловедения и физики прочности НИТУ «МИСиС» приступила к испытаниям нового высокопрочного алюминия для 3D-печати. Ожидается, что разработанная ими технология найдет применение в авиа- и машиностроении, а также в других отраслях промышленности. Предложенный молодыми исследователями метод SLM-печати композитным материалом на основе алюминия позволит отказаться от использования дорогостоящего титана, который широко применяется, в том числе, в авиастроении.
В настоящее время самолеты строятся с применением алюминия и титана. Последний является достаточно дорогостоящим материалом. Студенты НИТУ «МИСиС» Дмитрий Солодов и Александр Васильев предложили вместо титана использовать высокопрочный композитный материал на основе алюминия. Разработанный ими алюмоматричный композит с добавлением тугоплавких добавок — легкий, что является важнейшим показателем в авиакосмической отрасли, поскольку снижение массы летательного аппарата позволяет снизить расход топлива и, соответственно, сократить расходы.
При этом элементы из этого материала будут изготавливаться с применением так называемого генеративного дизайна — технологии, при которой искусственный интеллект самостоятельно формирует облик деталей под заданные конструктором параметры и ограничения, что позволит дополнительно снизить массу алюминиевых изделий и повысить прочность конструкций. Затем разработанная искусственным интеллектом деталь будет напечатана на 3D-принтере с использованием технологии SLM-печати, позволяющей производить сложные изделия посредством лазерного плавления металлического порошка. SLM-печать, а также использование тугоплавких добавок обеспечит материал высокими прочностными характеристиками.
Одним из преимуществ новой технологии является снижение себестоимости изготовления сложных деталей с внутренними каналами, порами и т.д. При этом благодаря бионическому дизайну значительно снижается масса готовой детали, а применение аддитивных технологий и новых материалов позволит снизить себестоимость готовых изделий.
Предполагается, что данный материал постепенно вытеснит существующие дорогостоящие сплавы на основе титана, а также те алюминиевые сплавы, которые используются в промышленности сейчас. В первую очередь проект может быть интересен авиастроительным предприятиям, машиностроительным производствам, станкостроительным заводам, предприятиям космической индустрии, а также частным организациям, осуществляющим услугу 3D-печати металлом.
На данный момент уже получены первые образцы, которые были испытаны на растяжение до и после термической обработки. В ходе испытаний опытные образцы, напечатанные из алюминиевого порошка с тугоплавкой добавкой, продемонстрировали более высокую прочность по сравнению с образцами, напечатанными из обычного алюминия.
Исследования проводятся в рамках проекта РНФ «Разработка научных и технологических основ проектирования алюмоматричных композитов и их производства аддитивными лазерными методами для промышленного применения».