Новая машина объединяет вращающуюся платформу с лазерным синтезом для проектирования ракетных сопел, турбин и компонентов электромобилей.
Новый 3D-принтер позволяет одновременно сплавлять два различных материала с помощью лазера на вращающейся платформе.
Майкл Такер / ETH Zurich
Группа студентов-бакалавров из Швейцарии разработала высокоскоростной 3D-принтер для печати на различных металлических материалах, который может изменить будущее аэрокосмической промышленности, производства двигателей и электромобилей.
Сообщается, что всего за девять месяцев молодые исследователи построили прототип машины, которая использует систему лазерной печати на вращающемся порошковом слое (LPBF) для печати цилиндрических металлических деталей значительно быстрее, чем обычные системы.
Более того, это достижение позволяет одновременно обрабатывать несколько металлов за одну операцию. Это означает, что учёные могут печатать такие детали, как сопла ракет с медным сердечником и внешней оболочкой из никелевого сплава, за один этап.
«Этот процесс идеально подходит для сопел ракет, вращающихся двигателей и многих других компонентов аэрокосмической промышленности», — сказал Майкл Роберт Такер, доктор философии, преподаватель кафедры машиностроения и технологического проектирования. «Обычно они имеют большой диаметр, но очень тонкие стенки».
3D-прототип из двух металлов
Новый принтер для металлической печати, созданный шестью студентами бакалавриата, обучающимися на пятом и шестом семестрах, решает две основные проблемы современного аддитивного производства металлов: скорость и возможность работы с несколькими материалами.
Традиционные принтеры LPBF работают в режиме «стоп-старт», последовательно нанося и расплавляя каждый слой. Инновационное решение команды, напротив, вращает печатную платформу, позволяя наносить и расплавлять порошок непрерывно.
«Для небольших игроков, таких как наша студенческая ракетная команда, такого рода многокомпонентная технология до сих пор была слишком сложной и слишком дорогой, что делало ее недосягаемой», — пояснил Такер.
Автор: Майкл Такер / ETH Zurich
Высокоскоростное вращение сокращает время производства цилиндрических деталей более чем на две трети. Кроме того, возможна одновременная печать двумя разными металлами, чего современные 3D-принтеры не могут добиться без многоэтапной печати или сложной постобработки.
Студенческий проект под названием RAPTURE изначально был разработан, чтобы помочь ARIS (Швейцарской академической космической инициативе) создать двухкомпонентные жидкостные ракетные сопла, способные выдерживать условия космического полета.
Целью ARIS является достижение в ближайшие годы линии Кармана — международной границы космоса, установленной на высоте 62 миль (100 километров) над поверхностью Земли.
Более умная и чистая 3D-печать
По словам Такера, отличительной чертой машины является вращающаяся система подачи порошка и газа, которая оказалась критически важной для качества печатаемых деталей. Механизм продувает инертный газ через зону сплавления, предотвращая окисление в процессе печати.
При этом сажа, брызги и другие побочные продукты непрерывно удаляются через специальное отверстие, обеспечивая более чистую среду сборки и более высокую целостность деталей. «Сначала мы недооценивали, насколько механизм подачи газа влияет на качество продукции», — пояснил Такер. «Теперь мы знаем, что это критически важно».
Сообщается, что университет подал патент на эту технологию, отметив её потенциал в аэрокосмической, автомобильной и энергетической отраслях. Между тем, прототип уже позволил изготовить статоры турбин диаметром до 7,8 дюймов (20 сантиметров).
Такер рассказал, что команда сейчас работает над масштабированием процесса и сотрудничеством с представителями отрасли. «Тот факт, что команда студентов разработала и построила работающую машину за девять месяцев, весьма примечателен», — заключил он в пресс-релизе.
Исследование опубликовано в журнале CIRP Annals.
Sourse: interestingengineering.com
