Ученые Уфимского университета науки и технологий разрабатывают новые методы электрохимической обработки (ЭХО) металлических изделий, напечатанных на 3D-принтере. Эта передовая технология активно развивается на стыке аддитивного производства и электрохимии — удаляет неровности (шероховатости), внутренние дефекты и остатки опорных конструкций. Также она придает деталям идеальную геометрию без механического и термического повреждения. По оценкам экспертов, это значимо ускоряет процесс и удешевляет производство.
Создание сложных деталей из жаропрочных сплавов с помощью 3D-печати всегда требует обязательной постобработки, — пояснил директор НИИ электротехнологий УУНиТ Павел Клевцов.
«Поддерживающие части (поддержки) при 3D-печати металлом служат для фиксации нависающих элементов, предотвращения деформаций из-за экстремальных температур и отвода тепла. Из-за высокой прочности металла их создание и удаление требует особого подхода, — отметил он. — В большинстве технологий используются сетчатые или решетчатые структуры из того же металлического сплава. Удалять такие металлические опоры значительно труднее, чем пластиковые. Одним из наиболее продуктивных способов растворения материала заготовки стал метод электрохимической обработки (ЭХО). Процесс происходит в ванне с электролитом, при котором заготовка является анодом, а инструмент — катодом».
Если представить металлическую деталь в виде ледяной скульптуры, то обычный способ воздействия (механический) выглядит как резка пилой — она срезает все лишнее. А электрохимический похож на процесс, когда раствор мягко смывает лишний лед, не оставляя царапин и трещин. Ток растворяет металл точно там, где нужно, и делает поверхность идеально гладкой.
Ученые объяснили, почему электрохимия стала прорывом, и перечислили несколько ее важных преимуществ:
— электрохимический способ абсолютно исключает износ инструмента;
— отсутствует деформация деталей, поскольку металл растворяется атом за атомом;
— в процессе не выделяется большого количества тепла, что полностью исключает термические повреждения и остаточные механические напряжения в структуре материала.
Исследования проводятся в рамках стратегического проекта УУНиТ — «Средства производства и технологии для авиационного двигателестроения».
«Ученые и студенты университета разрабатывают конструкторскую документацию оснастки и электродов для удаления поддерживающих элементов методом ЭХО. По мнению экспертов, его конкурентные преимущества предполагают снижение себестоимости на 30%, ускорение снятия поддержек в 4 раза, уход от ручного труда, возможность автоматизации при серийном производстве», — подчеркнул ректор УУНиТ Вадим Захаров.
Сегодня технологию ЭХО применяют преимущественно для создания сложных форм — например, лопаток турбин, также она эффективна для удаления заусенцев с деталей.
ЭХО востребована в аэрокосмической отрасли, автомобилестроении, строительстве, при производстве медицинского оборудования, микросистем и источников питания.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
