Российские ученые впервые «напечатали» крупногабаритный корпус вертолетного двигателя
Внутренний корпус двигателя российского вертолета
ВК-2500, полностью созданный методом послойного лазерного
сплавления, представлен на стенде Министерства науки и высшего
образования РФ на форуме «Открытые инновации» в Сколково.
Применение аддитивных технологий для изготовления двигателя
позволило сократить срок изготовления до 14 дней. Разработчики:
НИТУ «МИСиС» и Санкт-Петербургский государственный морской
технический университет (СПбГМТУ).
Использование аддитивных технологий при производстве современных
авиационных двигателей позволяет сократить производственный цикл,
снизить издержки производства и значительно ускорить и
оптимизировать процессы моделирования и конструирования новых
узлов.
Научно-техническая коллаборация инженеров СПбГМТУ и
материаловедов НИТУ «МИСиС» в рамках постановления Правительства
№ 218 реализует комплексный проект по созданию
крупногабаритных узлов для отечественного авиастроения. В августе
2019 года на международном авиасалонеа МАКС был представлен
первый полноразмерный прототип кольца перспективного
отечественного авиадвигателя ПД-14, произведенный с
использованием технологии прямого лазерного выращивания.
При создании внутреннего корпуса вертолетного двигателя ВК-2500
была использована аддитивная технология послойного лазерного
сплавления – крупная функциональная деталь сложной
геометрической формы была полностью «напечатана» из порошка
титанового сплава.
«Представленный функциональный узел действительно уникален.
Можно с уверенностью сказать, что это первая деталь такой
сложности и такого габарита, полученная в России с помощью
технологии послойного лазерного сплавления из отечественных
порошковых материалов», – подчеркивает
исполнитель проекта, зам. директора по научной и проектной
деятельности Института лазерных и сварочных технологий СПбГМТУ
Евгений Земляков.
Применение метода послойного лазерного сплавления в сочетании с
оптимизацией режимов 3D-принтера кардинально снизило объем
последующей механической обработки корпуса двигателя (шлифовки,
обтачки, протравки и тд), соответственно, сократились сроки
изготовления – до 14 дней. Это дает возможность снизить
производственную себестоимость узла, обеспечивая тем самым общую
конкурентоспособность отечественного авиадвигателя.
«Совместно с коллегами из НИТУ «МИСиС» мы реализуем
комплексный проект, в котором разрабатываются наиболее интересные
с точки зрения промышленного применения аддитивные технологии.
Это прямое лазерное выращивание и послойное лазерное сплавление
(SLM-технология). У каждой технологии своя
область применения. Прямое выращивание используется нами для
изготовления заготовок габаритами от 0,5 м до 2 м. Послойный
лазерный синтез – для заготовок размером до 0,4 м,
– рассказывает Евгений Земляков.
– Оба метода являются сложными многофакторными
процессами, требующими комплексного подхода. В SLM-технологии –
это модифицирование детали под аддитивную технологию, определение
ориентации детали в процессе выращивания, выбор стратегий
выращивания и конструкции поддерживающих структур. При этом
технология изготовления не ограничивается только работой
3D-принтера».
Послойное лазерное сплавление – аддитивная технология, для
которой характерны специфические особенности. Как
отмечает один из разработчиков проекта, директор
института ЭкоТех НИТУ «МИСиС» Андрей
Травянов: «Массивная деталь «растет» в процессе
производства слой за слоем, и в определенный момент, с набором
массы и при создании искривлений поверхности, геометрия
заготовки начинает «плыть». Результат – деталь забракована. С
учетом этого, при моделировании и последующем выращивании
используется множество – до 75% общей массы детали —
конструкционных поддержек, которые растут параллельно детали и
после окончания работы должны быть удалены. Нам удалось снизить
их массу более чем в 3 раза, с 75% до
23%».
Такая оптимизация значительно сократила количество используемого
при производстве титанового порошка. В настоящее время готовятся
испытания полученного узла двигателя на базе одного из ведущих
профильных двигателестроительных предприятий России.
Пресс-служба НИТУ «МИСиС»
