Учёные ПНИПУ улучшили технический контроль деталей, созданных на 3D-принтере

В тяжёлом машиностроении применяются аддитивные технологии для производства различных компонентов, включая оборудование для металлургии, горнодобывающей промышленности, а также экскаваторы и морские суда. 3D-печать позволяет создавать конструкции с высокой точностью и сложной геометрией, что невозможно при традиционном литье или механической обработке. Однако из-за особенностей послойного формирования материалов, таких как микротрещины и поры, их свойства могут быть неравномерными, что влияет на качество и срок службы готовых изделий. Учёные Пермского Политеха провели испытания, чтобы понять, как улучшить прочность таких материалов и повысить долговечность конструкций.

В ходе экспериментов было проверено, как направление печати влияет на прочностные характеристики материалов. 3D-принтер создаёт детали, наплавляя слои под определённым углом, и если этот параметр выбран неправильно, появляются дефекты, которые могут снизить механические свойства изделия. Проблемы с качеством особенно заметны, если слои нанесены под углом 45 градусов и более, что снижает устойчивость материала к разрушению при нагрузках. Это показали тесты на растяжение и кручение, которые помогают учёным точнее прогнозировать поведение материалов в реальных условиях эксплуатации.

Используя алюминиевый порошок АСП-35, специалисты проанализировали образцы, напечатанные под разными углами (от 0 до 90 градусов). Согласно результатам тестов, образцы, выращенные горизонтально (под углом 0 градусов), оказались наиболее устойчивыми к разрушению. Однако даже у них был выявлен предел выносливости 110 МПа. Как отметил Артём Ильиных, старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики ПНИПУ, испытания на кручение оказались более эффективными для оценки неоднородности материалов и могут помочь при настройке параметров лазерной печати. Это исследование позволит улучшить прогнозирование свойств 3D-изделий и повысить безопасность промышленного оборудования.