Гибридные аддитивные технологии – металлическая производительная 3D-печать в сочетании с последующей механообработкой – способны удовлетворить запрос промышленности на скорость получения готовых изделий, однако они зачастую уступают традиционным технологиям в прочности и пластичности получаемых изделий.
Ученые Пермского Политеха нашли решение этой проблемы. Исследование выполнялось совместно с Институтом механики сплошных сред УрО РАН.
Металлическая 3D-печать все шире используется в таких отраслях промышленности, как авиа- и машиностроение, энергетика, медицина и даже ювелирное дело. С ее помощью можно создавать легкие и прочные металлические конструкции сложной формы при значительной экономии материала. В процессе «печати» добавляемый слой материала соединяется с уже сформированным слоем. При этом атомы металла зачастую формируют кристаллы, напоминающие по форме деревья – дендриты, тогда как предпочтительной формой является зерно – многогранная или округлая форма кристалла.
Прочность и пластичность металлических сплавов, произведенных способом металлической 3D-печати, во многом ограничены дендритной структурой кристаллов. Образование подобной структуры удается подавить, используя гибридные технологии аддитивного производства. В своем исследовании ученые чередовали наплавку алюминиево-магниевого сплава с послойными пластическими деформациями (проковкой) посредством ударного воздействия пневмомолотка и обнаружили, что таким образом можно получить равноосную зернистую структуру.
Важнейшим результатом проведенного исследования является разработанная математическая модель процесса. Она показала, что гибридная технология, сочетающая наплавку и проковку материала, позволяет схлопывать поры, образующиеся при обработке алюминиево-магниевых сплавов. Кроме того, математическая модель позволила существенным образом оптимизировать параметры проковки и заметно повысить характеристики прочности и пластичности материала.