Ученые Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева—КАИ создали уникальный роботизированный комплекс 3D-печати оснастки из возобновляемых материалов для крупногабаритных композитных конструкций аэрокосмической отрасли. С помощью этой технологии возрастет точность изготовления конструкции, увеличится степень автоматизации процесса, что позволит сэкономить миллионы рублей при производстве и внести ощутимый вклад в экологию, ведь материалы и отходы могут быть использованы вторично.
Чтобы изготовить сложную массивную конструкцию из полимерных композитов, необходимо сначала создать формообразующую оснастку. По словам ведущего научного сотрудника Центра композитных технологий КНИТУ-КАИ Леонида Шабалина, в настоящее время оснастки для таких конструкций изготавливаются с применением дорогостоящего силикона и длительного техпроцесса. При этом применяется традиционная технология фрезерной обработки, что приводит к существенному перерасходу материала и необходимости применения дорогостоящего оборудования.
Для решения этой проблемы в КНИТУ-КАИ создали комплекс 3D-печати оснастки термопластичным материалом, наполненным армирующими волокнами с последующей механической обработкой поверхности. Комплекс оснащен двумя шестиосевыми роботами-манипуляторами, которые функционируют в тандеме и обеспечивают выполнение всех технологических операций. Разработка позволяет изготавливать крупногабаритные оснастки любой конфигурации в автоматизированном режиме. Скорость изготовления оснастки многократно увеличивается, а материалы используются эффективно. Кроме того, комплекс может быть дополнен системами неразрушающего контроля, трехмерного сканирования и машинного зрения.
Применение разработанной технологии в ближайшей перспективе запланировано в рамках опытно-конструкторских работ с АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» по разработке технологии роботизированного производства крупногабаритных стержневых конструкций, НЦМУ «Сверхзвук» и Центральным аэрогидродинамическим институтом имени профессора Н. Е. Жуковского в области гибридных авиационных конструкций на основе силового каркаса.
Разработка технологии по созданию сетчатых конструкций с помощью роботизированного аддитивного производства с применением отечественных материалов и оборудования ведется в КНИТУ-КАИ по стратегическому проекту «Инновационные композитные конструкции, материалы и технологии», поддержанному грантом программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).
В начале 2023 года будет завершена наладка последнего звена роботизированного комплекса – технологической головки для выкладки непрерывно армированных углеродных лент, которая позволит обеспечить полный цикл изготовления оснастки и композитного изделия.
