Корпорация General Electric занимается разработкой масштабируемых 3D-принтеров на основе технологии холодного газодинамического напыления. Эти роботы плюются со скоростью в четыре Маха, выращивают металлические детали как будто из воздуха и учатся на собственных ошибках.

Как же это работает. Ничего принципиально нового в газодинамическом напылении металлических порошков нет: первые исследования проводились еще в 80-х Институтом теоретической и прикладной механики СО РАН СССР, а в наши дни технология широко применяется в ремонте металлических изделий и для нанесения защитных покрытий. Интересно то, что технология привлекла внимание аддитивной отрасли, после чего начались попытки сделать методику более точной ради построения сложных форм, а не просто нанесения слоев металла. В Австралии разработкой 3D-принтеров на основе газодинамического напыления занимаются сразу две компании: Titomic намеревается провести промышленные испытания аддитивных установок в следующем году, а компания SPEE3D уже наладила производство промышленных 3D-принтеров LightSPEE3D ( на иллюстрации выше ). В США же работы ведутся в немного другом направлении. Так, инженеры Акронского университета штата Огайо и компании AMES совместно работают над аддитивными установками, основанными на промышленных роботах-манипуляторах, обеспечивающих многоосевое позиционирование. Эта же идея приглянулась и специалистам General Electric ввиду не только высокой производственной гибкости, но и возможности масштабирования. Основополагающий принцип газодинамического напыления прост: частицы металлического порошка разгоняются до сверхзвуковых скоростей, а при ударе с поверхностью кинетическая энергия преобразуется в тепловую с сопутствующей пластической деформацией и диффузией. Здесь важна пара моментов: во-первых, плотность получаемых покрытий или изделий очень высока. Во-вторых, значительного нагревания самого изделия не происходит, что исключает возможность формирования горячих трещин, хотя сами частицы при столкновении на четырехкратной скорости звука раскаляются добела. От окисления порошки предохраняются разгоняющим потоком инертного газа.

Главная проблема заключается в получении высокоточных деталей, что позволило бы снизить интенсивность механической обработки печатаемых деталей до готового вида. Инженеры General Electric стремятся добиться максимально возможной геометрической сложности выращиваемых заготовок за счет позиционирования с помощью двух шестиосевых роботов-манипуляторов. Одна "рука" держит субстрат с выращиваемой деталью, а вторая осуществляет напыление. Такой подход позволяет обходиться без опорных структур, сокращать время на механическую обработку и снижать количество отходов. При этом инженеры полагаются на 3D-сканирование и самообучающиеся алгоритмы ради повышения эффективности и качества процесса. В этом команде помогает сотрудник лаборатории искусственного интеллекта Джозеф Винчикерра. "Представьте, что вы рисуете одну и ту же картину сорок тысяч раз в год. У всех них будут какие-то отличия, даже если рисованием занимается машина. Некоторые попытки будут лучше, некоторые хуже, но мы можем учиться, анализируя отличия. Если же анализировать и корректировать в режиме реального времени, качество каждой новой картины будет повышаться", - поясняет Джозеф. Первым примером практического применения разрабатываемой системы стал проведенный в октябре ремонт редуктора газотурбинного авиадвигателя GE-90 - самой мощной авиационной силовой установки в мире. Одним ремонтом инженеры не ограничиваются, к примеру экспериментируя с 3D-печатью турбинных лопаток.

Похожие новости

  • 29/08/2018

    В Новосибирске обсудили перспективы развития технологической кооперации науки и производства

    ​Заседание Совета главных инженеров предприятий Сибирского федерального округа на VI Международном форуме и выставке технологического развития "Технопром-2018" было посвящено перспективам развития технологической кооперации науки и производства.
    248
  • 02/04/2018

    Разработка новосибирских ученых поможет утилизировать ТКО Крыма

    ​Разработку новосибирских ученых используют для создания установки по переработке 127 тыс отходов в год. — Это предложение поступило к нам с прошлогоднего форума «Технопром-2017». В нем принимала участие пермская компания ОАО «ОДК-Авиадвигатель».
    415
  • 03/08/2017

    Почему в Сибири не внедряют альтернативные виды транспорта?

    Корреспондент "АиФ-Новосибирск" узнал, что предлагают ученые для решения актуальной сибирской проблемы расстояний? "От того, насколько мобильными будут трудовые ресурсы, зависит развитие сибирских городских агломераций и в целом Южно-Сибирской конурбации", - говорит начальник департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска Александр ЛЮЛЬКО.
    609
  • 12/01/2017

    Ученые ИТПМ СО РАН придумали, как вывести с орбиты отработанные спутники

    ​Миниатюрные и незаменимые. Наноспутники. Связь, фотографии Земли, научные исследования - их на орбите - сотни. Отработанные превращаются в космический мусор. А что если спутник сам себя утилизирует? Идею развили новосибирские ученые.
    836
  • 19/03/2015

    Что вырастим, то вырастим: 3D-индустрия

    ​В стакан с песком мы кольцами, одно поверх другого, наливаем клей, он застывает, затем снова и снова льем клей и подсыпаем песку... Потом отряхиваем лишнее и получаем нечто вроде трубы. Заменим песок специально подготовленным порошком из металла, керамики или композита, струйку клея - лучом лазера или потоком электронов, а собственную руку - системами точного, до микрон, позиционирования и интеллектуального управления.
    1100
  • 03/07/2018

    Российские и корейские ученые разработали нанопену для звукоизоляции

    ​Командой учёных из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), научных центров России и Республики Кореи разработана эффективная и дешёвая в производстве звукопоглощающая нанопена. Материал способен снижать уровень шума на 100% больше стандартных аналогов, реагируя на звуковые волны не только высоких, но и низких частот, особенно опасных для здоровья человека.
    547
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    1986
  • 04/10/2018

    Новые пути новых технологий

    Топливная компания «ТВЭЛ» и правительство Новосибирской области будут сотрудничать в сфере инноваций Главная цель стратегического партнерства, о котором договорились регион и топливная компания, — создание благоприятных условий для эффективного использования промышленного и научного потенциала Новосибирской области.
    293
  • 12/04/2017

    Ученые из Новосибирска помогут добраться до Луны

    ​Новосибирские предприятия внесли немалый вклад в развитие авиационной и космической промышленности. Флагманом считается наш Чкаловский завод, на котором много лет производят составляющие для отечественных самолетов, в том числе и для современного "Суперджета".
    739
  • 29/08/2018

    В Новосибирске собираются построить аэродинамическую трубу для изучения обледенения самолетов

    ​Аэродинамическую трубу для изучения процессов обледенения при взлете и посадке самолетов планируется построить в новосибирском Академгородке, сообщил агентству "Интерфакс-Сибирь" научный руководитель Института теоретической и прикладной механики им.
    299