Technics & Technology
RIN.ru - Russian Information Network
 

Металлические соты уменьшат вес космических аппаратов и личных автомобилей

Инженеры НИТУ «МИСиС» предложили инновационную стратегию аддитивной печати металлических деталей сложной формы: найденные режимы печати ячеистых структур в их основе позволят снизить массу детали и придать ей особенные свойства – изделие получается прочным, плотным и при этом легким. В результате удалось увеличить  на 50% прочность и плотность получаемых  сложнофасонных деталей, в перспективе  для машиностроения и космических аппаратов.

Аддитивные технологии активно входят в современную индустрию, однако для конструкторов существует множество неизвестных аспектов в технологии производства и структурообразования материала. Например, так называемые регулярные ячеистые структуры в детали двигателя или корпусных приборов автомобиля или  ракеты могут нести нагрузки, аналогичные литым деталям, при этом весить вполовину меньше. Результат – уменьшение расхода топлива, нагрузки на дорожное полотно,  снижение количества вредных выбросов в атмосферу, уменьшение количества металла для производства детали  и тд. Вопрос в том, как получать эти структуры.

«Инженеры лаборатории «Деформационные термические процессы» НИТУ «МИСиС» представили  результаты исследований микроструктуры и механических свойств на растяжение стальных ячеистых структур различной конфигурации, модели которых были подготовлены с использованием российского специализированного ПО для топологической оптимизации и изготовлены по технологии селективного лазерного плавления на российской 3D-установке, - рассказал руководитель группы  директора института Экотех, к.т.н. Андрей Травянов. Мы показали, что уровень механических свойств зависит от конфигурации ячеек, диаметра распорок и объема пустот. При этом мы рассчитали тип и конфигурацию ячеистых структур, при которых достигается максимальный уровень свойств – при объеме пустот 65 % (диаметр распорки 0,5 мм) предел прочности составляет 38 %, а предел текучести — 49 % показателей для сплошного образца».

Таким образом, у конструкторов-машиностроителей впервые появились точные данные о типах ячеистой структуры, соответствующих конкретной инженерной задаче: деталь с нужной прочностью и массой можно будет изготовить, используя определенный тип ячейки. У инженеров-аддитивщиков, в свою очередь, появилась технология изготовления этой детали на 3D-принтере с помощью селективного лазерного плавления.

Использование так называемого бионического дизайна — компьютерной топологической оптимизации – один из самых перспективных подходов современного инжиниринга.  Это особый подход к проектированию, позволяющий найти для конструкции наилучшее распределение материала в заданной области для заданных нагрузок и условий работы. Проще говоря, абстрактная деталь  представляет собой объемный массивный монолит, значительная часть материала которого не несет никакой функциональной нагрузки, то есть содержит, по сути, лишний металл. Нагрузку в нем несут, к примеру, всего порядка десяти точек креплений.

В результате оптимизации форма детали существенно усложняется -  в данном случае получаются металлические соты, ячеистые структуры.   Изготовить их традиционными методами, например литьем, просто невозможно, они слишком сложны. В этом случае единственный путь — использование аддитивных технологий послойной печати металлами, в частности, так называемого селективного лазерного плавления (selective laser melting). Способ отличается низкими затратами и возможностью создать изделие практически любой формы.

Полученные в НИТУ «МИСиС» образцы ячеистых структур,  уже прошли лабораторные испытания и в ближайшее время поступят конструкторам компании-заказчика.

 

Опубликовано: 12.12.2018
Простой и действенный секрет МЕГА УРОЖАЯ огурцов! Простой и действенный секрет МЕГА УРОЖАЯ огурцов!
Начнем с того, что завязь огурца очень быстро вырастает, на рост уходит примерно неделя
Асафетида: специя, заменяющая лук и чеснок Асафетида: специя, заменяющая лук и чеснок
Лук и чеснок считаются очень полезными культурами, которые повышают иммунитет и защищают от простудных заболеваний, но если говорить об уровне энергетическом, то лук и чеснок делают характер человека жестким, агрессивным, они увеличивают вожделение в теле человека, поэтому некоторые отказываются от этих продуктов
Читать другие статьи