Британская компания Alloyed, занимающаяся проектированием сплавов и созданная на базе Оксфордского университета, получила грант в размере 1 млн фунтов стерлингов от программы Аэрокосмического технологического института Великобритании. Эти средства помогут приблизить к коммерческому использованию в реактивных двигателях новый никелевый суперсплав.
Сплав, получивший название ABD-1000AM, разработан специально для аддитивного производства. Финансирование будет направлено на решение одной из самых сложных проблем в этой области: предотвращение растрескивания высокопроизводительных никелевых сплавов в процессе лазерной сплавления порошковых слоёв. Над проектом работает консорциум, включающий саму Alloyed, компанию ITP Aero и Университет Кранфилда.
Доктор Дэвид Крудден, главный металлург Alloyed, отметил: «Этот проект, нацеленный на повышение уровня технологической готовности ABD-1000AM, — отличный пример того, как финансирование программы ATI помогает британским компаниям преодолевать разрыв между ранними исследованиями и программами промышленного развития. ABD-1000AM — это никелевый суперсплав для аддитивного производства, рассчитанный на самые высокие рабочие температуры в мире. Мы видим огромный спрос на этот материал и уверены, что он станет революционной технологией для газовых турбин в аэрокосмическом двигателестроении и промышленной энергетике».
В рамках этой инициативы Университет Кранфилда вносит свой вклад в виде исследований высокотемпературных материалов и инженерии поверхностей, включая защитные покрытия для повышения окалиностойкости сплава. Компания ITP Aero UK, в свою очередь, предоставляет экспертизу в области технологий камер сгорания, работая с производителями как в гражданской, так и в оборонной авиации.
Этот грант является частью более широкого сотрудничества между Alloyed и программой ATI. Компания из Оксфорда также работает с институтом над созданием высокопрочного алюминиевого сплава для аэрокосмической отрасли и отдельно получила 14 миллионов фунтов стерлингов по программе на разработку цифровой платформы, призванной сократить время и сложность квалификации и сертификации деталей, изготовленных аддитивным способом, для использования в полёте.
Преодоление ограничений материалов при 3D-печати компонентов двигателей
Разработка деталей для двигателей нового поколения сопряжена со значительными материальными и производственными трудностями. Компоненты должны выдерживать температуры, приближающиеся к 1000°C, противостоять высоким термическим и механическим нагрузкам и иметь сложную геометрию, которую трудно или невозможно получить традиционными методами. Жёсткие сроки производства, а также разрыв между лабораторными исследованиями и промышленным масштабированием дополнительно ограничивают возможности аддитивного производства высокопроизводительных суперсплавов.
Проект компании-спин-оффа Оксфордского университета, финансируемый ATI, отражает эту проблему, фокусируясь на улучшении технологичности сплава ABD-1000AM для LPBF при сохранении его высокотемпературных характеристик.
Например, компания Skyrora в сотрудничестве с Metalysis и Европейским космическим агентством разрабатывает высокопроизводительный сплав Tanbium для камер сгорания и сопел ракетных двигателей, специально предназначенный для работы в экстремальных тепловых и механических условиях. В другом проекте компания Argive использовала 3D-печатные микротурбины из никелевого суперсплава, сократив количество деталей и улучшив тепловые характеристики, одновременно решая проблемы высокотемпературной эксплуатации и технологичности изготовления.
Как и проект Alloyed, эти усилия демонстрируют, как передовые методы аддитивного производства должны преодолевать материальные, геометрические и технологические ограничения для создания функциональных, термостойких компонентов силовых установок. Текущий проект Alloyed остаётся сфокусированным на уровне компонентов, и для интеграции таких материалов в сертифицированные, готовые к полёту двигательные системы потребуется дальнейшая работа.