«То, чем мы занимаемся – это работа с чистого листа»

Студент ВГТУ, автор статьи по оптимизации режима 3D-печати для сплавов на основе силумина Илья Горбач рассказал о сфере своих исследований, об аддитивных технологиях, их преимуществах и актуальных задачах

Илья Горбач, магистрант кафедры технологии сварочного производства и диагностики, уже около двух лет совмещает учебу с работой в «Центре технологической компетенции аддитивных технологий». Результатом непосредственного погружения в производственные процессы стала научная работа по оптимизации режима 3D-печати для металлических порошков на основе силумина. Ее уникальность состоит в отработке и получаемого путем селективного лазерного сплавления материала, и собственно технологии спекания.

– То, чем мы занимаемся – это работа с чистого листа, – рассказывает Илья Горбач. – По традиционным способам изготовления деталей информацию найти сравнительно легко. Можно посмотреть в интернете, как подобрать режим для сварки, какие расчеты при этом используются. По аддитивным технологиям в свободном доступе практически ничего нет. А если что-то и удается отыскать, то со ссылкой на западные источники. Само направление аддитивных технологий достаточно молодое. Благодаря сотрудничеству кафедры ТСПД с Центром технологических компетенций аддитивных технологий у меня есть возможность заниматься исследованиями новых порошков, подбирать различные режимы для изготовления изделий из этих порошков.

Технология селективного лазерного сплавления (SLM) позволяет значительно ускорить процесс создания композитных и металлических деталей, при этом сохранив или улучшив их качественные показатели.

Одним из перспективных материалов для аддитивных технологий является металлический порошок на основе силумина (AlSi), который обладает высокими показателями технологичности при лазерном сплавлении. Данный материал широко применяется в автомобилестроении, аэрокосмической технике. Это очень легкий и прочный сплав. Он используется для изготовления деталей, которые должны работать на высоких мощностях и выдерживать серьезную нагрузку, отличаясь при этом небольшим весом. Что важно, в частности, для космической промышленности, где каждый грамм на счету. Российским аналогом силумина марки AlSi10Mg, применяемого для аддитивных технологий является сплав АК9ч.

– Задача состояла в том, чтобы подобрать оптимальный режим, при котором можно будет изготовить качественное изделие. А факторов, влияющих на успех, достаточно много, – объясняет Илья. – Корректно подобранный режим снижает количество пор и окислений, позволяет достичь более высоких механических характеристик материала. И наоборот – некорректный режим дает на выходе непригодное изделие. Это очень трудоемкий процесс: необходимо выстраивать матрицу, проводить металлографические исследования и многое другое.

В ходе проведенных экспериментов был подобран оптимальный режим сплавления металлического порошка AlSi10Mg, обеспечивающий соответствующие технические требования к материалу. Таким образом, исследование показало, что отработанная технология селективного лазерного сплавления позволяет получить необходимый комплекс механических свойств и перспективна для изготовления деталей из металлического порошка AlSi10Mg и его аналогов.

– Наша работа доказывает, что аддитивные технологии не уступают литью, но при этом могут охватить более широкий спектр задач: создание сложных деталей, трудоемкие процессы. Например, необходимо изготовить цилиндрическую деталь с внутренними каналами толщиной не более полумиллиметра, закрученными по спирали. Каким образом их выпилить? Нельзя сделать такое на станке. Если спаять несколько частей, деталь может не выдержать нагрузки и дать трещину в месте спайки. А процесс 3D-печати поэтапно выстраивает предмет, что позволяет получить цельнометаллическое изделие. Таким образом можно создать все что угодно. Еще один плюс данной технологии состоит в том, что она практически безотходная, – отмечает Илья Горбач.

Сфера исследований молодого ученого совмещает интерес к аддитивным технологиям и сварочному производству. Ильей прорабатываются технологии совмещения этих двух способов создания деталей, а также работы с разнородными материалами. В планах – поступление в аспирантуру и новые производственные открытия.