Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали технологию 3D-печати, которая позволяет создавать детали из металлов, ранее считавшихся несвариваемыми, — например, из алюминия и стали. Новая методика открывает путь к производству сложных изделий с запрограммированными свойствами в разных зонах, помогая экономить время и средства.
Технология позволяет программировать свойства изделия, создавая в разных его зонах структуру из нужного материала. Ее особенность заключается в плавном переходе между различными металлами без резкой границы, что предотвращает появление дефектов на стыках.
Потребность в таких гибридных изделиях возникает, когда необходимо обеспечить противоречивые свойства: например, повышенную твердость снаружи и пластичность внутри, что востребовано в авиации, медицине (для имплантатов из титана и кобальт-хрома) или машиностроении.
Сегодня специалисты СПбПУ апробировали уже более 20 материалов и их комбинаций, включая титановые и алюминиевые сплавы, сплавы с эффектом памяти формы, а также сочетания металлов, которые раньше не сваривались.
Разработчики уже применили новую технологию на практике. Так, инженеры создали прототип малоразмерной камеры сгорания, внутри которой — жаропрочная бронза, снаружи — силовая оболочка из никелевого сплава, а между ними — тонкая сетчатая структура, позволяющая эффективно отводить тепло. Благодаря новой технологии существенно экономится время изготовления изделия. Если традиционный цикл занимает месяцы — делается внутренняя оболочка, фрезеруется, далее сваркой на нее крепятся наружные элементы, — то с применением новой разработки все происходит за один технологический цикл. С учетом дальнейшей механической обработки поверхностей цикл занимает всего несколько дней.
Еще одно изделие — шестерня, в которой необходимо обеспечить внутри вибропоглощение, а снаружи — повышенную твердость для предотвращения износа. Для улучшения механических свойств имеется возможность задания сложной формы перехода от одного материала к другому. Это условие также можно запрограммировать и получить в готовом изделии.
Таким образом, разработка Петербургского Политеха позволяет не только получать более прочные соединения, но и экономить средства и время при их производстве.
Разработка осуществляется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
