Технология трехмерной печати металлических изделий все шире используется во многих областях промышленности, в частности, в аэрокосмической, машиностроительной и оборонной. Одна из перспективных аддитивных технологий — 3D-печать с использованием оплавления проволочного материала электронным лучом. Электронно-лучевая плавка позволяет изготовить заготовку детали практически любой сложности по существующей 3D-модели за несколько часов. С растущей популярностью аддитивных технологий появляются все больше новых методик и разработок модернизации существующего оборудования. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая усовершенствует металлическую 3D-печать.
Результаты исследований опубликованы в журнале «Стин». Работа выполнена в рамках реализации национального проекта «Наука и университеты» и государственного задания «Разработка научно-технологических основ формирования системы материал-конструкция со специальными свойствами на основе гибридных аддитивных технологий».
Стандартной схемой осуществления наплавки и аддитивного изготовления является воздействие электронным лучом на поверхность изделия с подачей присадочной проволоки сбоку, под углом, в зону взаимодействия электронного луча с изделием. Для осуществления наплавки в требуемом направлении изделие перемещается по определенной траектории. У такой схемы осуществления процесса присутствуют свои недостатки, в результате которых получаются деформированные, некачественно наплавленные слои металла. Для решения данной проблемы ученые ПНИПУ разработали технологию вертикальной подачи проволоки с ее оплавлением двумя электронными лучами, направленными с противоположных сторон.
Послойная наплавка и трехмерная печать изделий сопровождается процессом нагрева проволочного материала и материала выращиваемого изделия. Для обеспечения оптимального термического цикла наплавки для повышения качества изделия необходимо более точное регулирование тепловложения в металл. Учеными разработана технология двухлучевой 3D-печати, в которой дополнительно к тепловой энергии, вводимой двумя электронными пучками при выращивании изделия, вводится тепловая энергия электрической дуги, зажигаемой между оплавляемой проволокой и поверхностью металла выращиваемого изделия.
«При этом, при наплавке слоя металла, на оплавляемую проволоку и выращиваемое изделие действуют уже три тепловых источника: два симметрично направленных электронных пучка и электрическая дуга, что обеспечивает качественное формирование наплавляемых слоев металла на выращиваемое изделие при 3D-печати и отсутствие дефектов в наплавленном металле», – рассказывают кандидат технических наук Степан Варушкин и доктор технических наук, профессор кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» Пермского Политеха Владимир Беленький.
Технология ученых Пермского Политеха позволяет создавать металлические изделия методом электронно-лучевой наплавки вертикально подаваемой проволокой, что повышает производительность процесса и обеспечивает высокое качество материала выращиваемого изделия. Модернизация технологии делает доступной 3D-печать крупногабаритных изделий с высокой сложностью из высокотехнологичных дорогостоящих материалов.