Специалисты Самарского университета имени Королева изучили аддитивное производство композитных полимер-металлических креплений деталей аэрокосмической техники. Новый подход позволяет создавать более сложные компоненты с удвоенной прочностью и экономией массы в сравнении с традиционными аналогами.
Использование композитов в местах крепления авиационных деталей — узлах передачи сосредоточенных сил — требует использования закладных элементов. Ученые Самарского университета взялись за разработку улучшенного метода проектирования таких элементов с расчетом на преимущества аддитивных технологий, сообщает агентство «РИА Новости». Традиционные закладные элементы имеют простую форму и изготавливаются посредством механической обработки, что делает конструкции тяжелее.
«Аддитивные технологии позволяют создавать структуры с переменной пористостью, что значительно снижает вес и улучшает сцепление с композитом. Наш алгоритм автоматизирует проектирование, обеспечивая минимальный вес и высокую прочность в местах концентрации нагрузок», — рассказал доцент кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов Евгений Куркин.
Полученные образцы состоят из 3D-печатных решетчатых структур, выполненных из титанового сплава BT-6 методом селективного лазерного сплавления металлопорошковых композиций (SLM), и наполнителя из полиамида-6, армированного короткими углеродными волокнами. Проведенные эксперименты подтвердили эффективность расчетов: применение спроектированных по разработанной методике закладных элементов повышает несущую способность креплений более чем в два раза.
Как рассказали специалисты университета, существуют другие работы по использованной ими многофазной топологической оптимизации, однако для определения жесткости решетчатых структур, заполненных пластиком, обычно используется модель, основанная на усреднении свойств двух материалов — пластика и металла. Новизна результатов самарских ученых заключается в оценке жесткости заполненных полиамидом решетчатых структур из титанового сплава и создании методики построения трехмерных геометрических моделей проектируемых изделий.
Сейчас перед специалистами стоит задача по разработке метода многофазной топологической оптимизации металлических закладных элементов в анизотропной постановке с учетом гидродинамики процесса литья термопластичных композитов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Manufacturing Processes.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.