Единую базу данных свойств материалов для 3D-печати разработали ученые «Росатома»
Ученые «Росатома» завершили формирование комплексной базы данных свойств российских материалов, полученных по технологии селективного лазерного плавления (СЛП). Как ожидается, ее использование позволит в 3-5 раз ускорить время подбора материалов для изготовления сложных металлических изделий, используемых в авиационной и космической отраслях, атомной отрасли, энергетике, двигателестроении (везде, где требуется изготовление сложных деталей из металлических сплавов). База данных разработана специалистами Института «Росатома» в Сарове в рамках Единого отраслевого тематического плана госкорпорации «Росатом». Патентные исследования подтвердили новизну разработки.
В настоящее время база данных объединяет более 60 критически важных характеристик материалов, сплавов, металлопорошковых композиций, сталей, полученных как традиционными методами, так и различными аддитивными технологиями: от состава порошков и свойств композитов до технологий изготовления заготовок, методов постобработки и контроля качества изделий. Она также содержит данные испытаний и унифицированные аддитивные методики для стандартизации процессов. В процессе исследований установлено, что основные механические свойства материалов, полученных аддитивными способами, не уступают, а в ряде случаев превосходят свойства материалов, полученных традиционными технологиями, а также характеризуются более узким разбросом свойств от образца к образцу.
Использование базы данных исключает необходимость длительных экспериментов, повышает качество изделия благодаря стандартизации контроля, оптимизирует затраты за счет использования унифицированных решений и накопленного опыта, расширяет возможности проектирования геометрии готового изделия.
По словам научного руководителя приоритетного направления научно-технологического развития госкорпорации «Росатом» «Материалы и технологии», первого заместителя директора частного учреждения «Наука и инновации» (входит в «Росатом») Алексея Дуба, внедрение в работу конструкторов комплексной базы данных свойств материалов существенно сокращает сроки разработки и изготовления деталей. «Благодаря использованию базы данных ученым не придется проводить дополнительные расчеты и исследования. Весь накопленный опыт будет доступен всей отрасли. Таким образом, специалисты, работающие в разных учреждениях, смогут быстро обмениваться данными и результатами работ. Кроме того, учитывая необходимость дополнительных испытаний, процесс проектирования и изготовления необходимых деталей станет более экономичным. По сути, сформированная база данных – единый источник достоверной информации. Планируется, что она будет постоянно пополняться, расширяя сферу применения», — отметил он.
Объединение базы данных с технологической линией автоматизированного синтеза новых конструкционных материалов (еще одна разработка ученых «Росатома», была впервые представлена на Форуме будущих технологий в феврале 2025 года) позволит перейти к созданию и тестированию до 10 уникальных составов конструкционных материалов в сутки. Это откроет новые возможности для создания перспективных материалов атомной и термоядерной энергетики, космических материалов и медицинских имплантатов. Внедрение автоматизированного синтеза сократит сроки создания новых материалов с нескольких лет до нескольких месяцев.
Справка
Селективное лазерное плавление (SLM, от англ. Selective Laser Melting) – это способ 3D-печати металлических деталей, при котором лазерный луч послойно и полностью расплавляет металлический порошок, создавая плотные и прочные изделия сложной геометрии. Для процесса требуются инертная среда и опорные структуры для отвода тепла. Применяется для изготовления высокопрочных металлических изделий, например, в аэрокосмической промышленности (облегчение деталей корпуса, лопатки турбин), медицине (имплантаты), автомобилестроении (компоненты двигателей).
Аддитивные технологии (3D-печать) – один из драйверов развития российской промышленности, дают возможность уйти от классических конструкций и найти нестандартные решения сложных инженерных задач. В атомной отрасли уже более 30 организаций применяют аддитивные технологии в своих производственных процессах, решены задачи по обеспечению аддитивного производства «Росатома» собственными разработками, что необходимо для устойчивости бизнеса и независимости от внешних поставщиков.
Технологическую линию автоматизированного синтеза новых конструкционных материалов «Росатом» впервые представил на Форуме будущих технологий в феврале 2025 года. Дорожной картой проекта предусмотрена разработка программного обеспечения на основе методов искусственного интеллекта, который будет самостоятельно подбирать оптимальные параметры синтеза, анализировать свойства полученных образцов и улучшать рецептуру, а также создание оборудования для непосредственно синтеза сплавов требуемого состава.
Информация и фото предоставлены госкорпорацией «Росатом»
Источник фото: Алексей Башкиров, газета «Страна Росатом»
Разместила: Ирина Усик