В ТГУ создают 3D-принтер для металлических изделий

Учёные и студенты Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разрабатывают технологию, которая позволит «печатать» сложные детали для авиации, машиностроения и судостроения, что существенно снизит затраты на их производство. Проект реализуется на базе передовой инженерной школы «Гибридные и комбинированные технологии» (ПИШ «ГибридТех») ТГУ и уже получил патенты на изобретение – то есть официальное подтверждение новизны и полезности изобретения.

Созданию аддитивной технологии* послойного изготовления деталей с помощью дуговой сварки посвящён проект «Плазменная сварка и наплавка». Над ним трудятся студенты ПИШ «ГибридТех» под руководством опытных наставников.

– Долгое время считалось, что для дуговой сварки неплавящимся электродом предпочтительнее прямая полярность (направление электрического тока – Прим.Ред), – рассказывает старший преподаватель кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы» института машиностроения (ИнМаш) ТГУ, наставник проекта Дмитрий Советкин. – Однако наши исследования показали, что обратная полярность имеет свои преимущества. В частности, она обеспечивает более высокое тепловыделение в изделие на 1 Ампер тока. Это, в свою очередь, делает сварку эффективнее, хотя и вызывает определённую сложность. При обратной полярности неплавящийся (вольфрамовый) электрод быстро перегревается, расплавляется и может попадать в сварочную ванну, а это считается дефектом. При этом комбинации прямой и обратной полярности позволяет управлять размерами наплавленных слоев.

Чтобы решить проблему возникающих дефектов, учёные и студенты разработали электрод с жидкостным охлаждением – чтобы не перегревался, и запатентовали его. А для повышения стабильности формирования наплавленных слоёв металла экспериментаторы создают 3Д принтер. Он сможет «печатать» изделия сложной геометрии из лёгких алюминиевых и магниевых сплавов, послойно улучшая их специальные свойства (жаропрочность, жаростойкость, износостойкость и т.п.).

– Наша цель – перейти от научно-исследовательского проекта к передовым технологиям и роботизированным системам. Поэтому мы создаём не только 3Д принтер, но и систему оптического слежения за наплавленным валиком с обратной связью, повышаем степень автоматизации установки, разрабатываем механизм и способ подачи проволоки (на него подана заявка на патент – Прим.Ред.), – поясняет Дмитрий Советкин.  

Параллельно участники проекта занимаются разработкой программы, которая с помощью видеокамеры сможет определять размеры наплавленного слоя и взаимодействовать с 3Д принтером.

– Самое интересное в проекте – это процесс решения проблем. Мы выявляем недочёты, все вместе разрабатываем методики их исправления, корректируем программу и повторяем цикл, пока проблема не будет решена. Это может занять полгода, а может неделю. Всё зависит от сложности задачи, – считает студент 2-го курса кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы» института машиностроения ТГУ, один из руководителей проекта Александр Мартюшев.

*Аддитивные технологии — это способ создавать детали, добавляя материал слой за слоем, как в 3D-печати. Такой метод позволяет делать сложные изделия с минимальными отходами материала.