В "Корабелке" напечатали фрагмент авиационного двигателя

Институт лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ) осуществил тестовую 3D-печать заготовки внешнего кольца авиационного двигателя диаметром более 2 м из титанового порошка. Работа проводилась в рамках испытаний крупногабаритной роботизированной установки прямого лазерного выращивания заготовок.

Двухкоординатный рабочий стол грузоподъемностью полторы тысячи килограмм способен обрабатывать изделия диаметром более 2 м

Технологический лазер перемещается в установке для 3D-печати с помощью 6-ти осевого промышленного робота-манипулятора. Для увеличения досягаемости робот установлен на дополнительную линейную ось. Таким образом, кинематическая схема установки имеет девять синхронно-управляемых осей, что обеспечивает возможность выращивания изделий сложной пространственной конфигурации.

Из отечественного титанового порошка была напечатана заготовка внешнего кольца авиационного двигателя диаметром более 2 м, вес кольца составил 80 кг

Герметичная камера позволяет создать контролируемую рабочую атмосферу с содержанием кислорода менее 100 ppm. Система подачи порошка имеет 2 колбы объемом по 5 литров и обеспечивает расход порошка до 5 кг/ч. Автоматическая система позволяет контролировать расход порошка и предупреждать оператора о необходимости загрузки, а также автоматически переключать подачу порошка с колбы на колбу по заданному алгоритму.

Изготовлению первого тестового образца внешнего кольца авиационного двигателя предшествовали полномасштабные всесторонние теоретические и экспериментальные исследования: были разработаны математические модели процесса, проведено большое количество металлографических исследований, томографии и рентгенографии образцов, механических испытаний, определены оптимальные режимы и стратегии выращивания, изготовлено несколько макетов.

Разработка технологии шла совместно с разработкой технологической установки. Таким образом, технологические особенности учитывались при проектировании оборудования, а технические характеристики оборудования учитывались при разработке технологии.

В ходе выращивания опытного образца было применено несколько новых технических решений, которые в настоящее время находятся в стадии правовой защиты. Например, выращивание горизонтальным лазерным лучом, использование «динамической» подложки для борьбы с образованием трещин, технологические приёмы увеличения производительности процесса, прогнозирование термических деформаций и их учет в технологической модели изделия при генерации управляющей программы для обеспечения требуемой точности построения.

Внедрение технологии прямого лазерного выращивания позволяет значительно снизить производственную себестоимость изготовления деталей такого класса за счет снижения временных затрат (выращивание заняло чуть больше 130 часов), повышения коэффициента использования материала (КИМ), снижения затрат на последующую механическую обработку.

При этом механические свойства выращенного материала не уступают металлопрокату и значительно превосходят свойства литья, что подтверждено результатами механических испытаний, проводимых как в лабораториях университета, так и в лабораториях организаций-партнеров, а также в независимых лабораториях, включая Центральную заводскую лабораторию (ЦЗЛ).

Реализация госпроекта «Создание производства точных крупногабаритных заготовок из высокопрочных и жаростойких сплавов на основе гибридных микрометаллургических процессов формообразования для перспективных двигателей авиационно-космической, наземной и морской техники» рассчитана в срок до декабря 2019 года. На завершение работ у «Корабелки» еще девять месяцев. Первая установка будет поставлена заказчикам в мае текущего года.