3D-печать деталей самолетов из металлических порошков удешевили с помощью обычной дробилки

3D-печать деталей самолетов из металлических порошков удешевили с помощью обычной дробилки
ТАСС, 23 декабря. Российские разработчики создали технологию, которая позволяет очень дешево получать композитные порошки из титана и алюминия. Это значительно удешевит трехмерную печать различных компонентов самолетов и космических аппаратов, сообщает пресс-служба НИТУ "МИСиС".
"В качестве исходного материала в наших опытах использовались порошки титана, алюминия и никеля, которые подвергались интенсивной механической обработке в планетарной мельнице. Предложенный метод значительно упростил и снизил стоимость получения прекурсоров, а также сократил потребление энергии в ходе 3D-печати на 20%", - прокомментировал один из разработчиков, научный сотрудник НИТУ "МИСиС" Андрей Непапушев.
За последние десять лет ученые и инженеры создали множество разных 3D-принтеров, которые могут печатать практически любыми материалами, начиная от классической пластмассы и заканчивая живыми клетками и расплавами металлов. Подобные устройства, к примеру, широко применяются при изготовлении различных расходных материалов, элементов обшивки и прочих компонентов самолетов, спутников, автомобилей и прочих машин.
К примеру, компании Airbus, Boeing и General Electric используют для подобных целей трехмерные принтеры, которые могут печатать детали из металлических порошков, состоящих из двух разных компонентов. Трехмерные изделия из подобного сырья относительно дешевы в производстве, но при этом для них характерны низкая плотность, повышенная прочность и высокая жаростойкость.
"Для серийного производства деталей ракет и самолетов необходимы качественные исходные порошки - прекурсоры, а также простой метод их получения с высокой производительностью и одновременно низкой стоимостью. Полноценное внедрение металлических аддитивных установок в отечественную промышленность сдерживается главным образом высокой стоимостью сырья, из-за нее производство пока нерентабельно", - пояснил Непапушев.
Мельница для принтера
Российские материаловеды значительно упростили и удешевили производство подобных порошков, радикально изменив методику их производства. Как правило, сейчас их получают, "обстреливая" расплавленный металл при помощи тонких струек воды или нейтральных газов, которые заставляют его поток распадаться на части и формировать множество наночастиц.
Оба этих метода хорошо работают, но у них есть один большой недостаток - на производство частиц нужно много энергии, а их размеры и форма могут сильно различаться. Это ухудшает качество сырья для 3D-принтера и заставляет инженеров повышать мощность лазера, при помощи которого производится печать. Непапушев и его коллеги выяснили, что все эти проблемы можно решить, используя планетарную мельницу - обычную барабанно-шаровую дробилку для размалывания частиц алюминия и титана.
Это достаточно простое устройство состоит из вращающегося барабана и набора шариков из твердого материала, которые сталкиваются с частицами сырья внутри "мельницы" и перемалывают их в тонкую пудру. Такие дробилки применяются для размельчения угля перед подачей в топку ТЭС, а также для приготовления красок и медицинских препаратов. Кроме того, семь лет назад корейские физики нашли остроумное применение для этой установки, научившись производить при ее помощи сверхчистый и дешевый графен, двумерный материал из углерода.
Как выяснили российские материаловеды, шаровые мельницы можно использовать для производства "печатающего материала" для 3D-принтера, перемолов в них мелкие кусочки из титана и алюминия. Если перемешать оба порошка между собой, то при определенных условиях внутри дробилки возникают шарообразные частицы диаметром в несколько десятков микрометров, состоящие как из титана, так и алюминия.
Подобные структуры, как показали последующие опыты, легко переплавляются при облучении лазером, формируя очень прочный и тугоплавкий сплав при минимальных затратах энергии. Как отмечает пресс-служба НИТУ "МИСиС", сейчас исследователи уже начали создавать из полученных порошков первые прототипы. Это может открыть дорогу для практического применения новой технологии их производства в самое ближайшее время.