Исследователи уже разработали лабораторный образец датчика. Сейчас они работают над созданием системы, которая будет с ним взаимодействовать. Она будет в автоматическом режиме совмещать электронный луч с проволокой
Ученые Пермского Политеха создали датчик, который усовершенствует
технологию трехмерной печати металлических изделий. Он позволит
более точно и быстро создавать изделия с помощью электронного
луча, учитывая все технологические параметры. Изобретение может
найти применение в авиа- и ракетостроительной отраслях. У
технологии нет аналогов в России и в мире с такой эффективностью.
Результаты исследования ученые опубликовали в журнале 1-го
квартиля Q1 IEEE Sensors
Journal.
– Чтобы создать металлическое изделие с помощью послойного
выращивания, нужно учесть множество требований к механическим
свойствам, химическому составу, микроструктуре и отсутствию
дефектов. Один из перспективных инструментов для наплавки слоев –
электронный луч. Но не всегда можно обеспечить точное воздействие
лучом на наплавочную проволоку. Поэтому мы разработали датчик,
который позволяет получать информацию о совмещении электронного
луча с проволокой в процессе послойного выращивания, –
рассказывает один из разработчиков, инженер кафедры «Сварочное
производство, метрология и технология материалов» ПНИПУ, кандидат
технических наук Степан Варушкин.
Исследователи уже разработали лабораторный образец датчика.
Сейчас они работают над созданием системы, которая будет с ним
взаимодействовать. Она будет в автоматическом режиме совмещать
электронный луч с проволокой.
Ученые определили физическую величину, которая несет информацию о
процессе наплавки. После выбора измеряемого сигнала они
разработали схему его регистрации и методику обработки.
Исследователи создали конструкцию датчика, схемы измерения
сигнала и вспомогательные элементы. После сборки они провели
экспериментальные исследования прибора, чтобы подтвердить
результаты моделирования.
Создание новой технологии было невозможно без математической
модели, считают разработчики. С ее помощью можно печатать
трехмерные металлические изделия. Изобретение будет потенциально
интересно тем предприятиям, которые используют электронно-лучевые
аддитивные технологии. Математическая модель позволила установить
«связь» между сигналом на выходе с датчика и положением проволоки
относительно электронного луча. Она «сообщает», что происходит в
области создания изделия, в непрерывном режиме. По словам Степана
Варушкина, этот инструмент позволит перейти на новую ступень в
создании деталей.
– Новые технологии трехмерной печати изделий подразумевают
максимальную энергетическую эффективность и «умный»
расход материала. Для этого нужно очень точно распределять
тепловую энергию. Электронный луч позволяет делать это, но
его отклонение от проволоки даже на доли миллиметра может
привести к негативным последствиям. Наша система оперативного
контроля положения электронного луча и проволоки поможет более
экономно расходовать ресурсы, – поясняет ученый.
В отличие от зарубежных аналогов, пермская технология позволяет
точнее и в разы быстрее производить совмещение электронного луча
с проволокой. Она менее требовательна к оборудованию и более
гибка к изменениям режимов и схемы наплавки. В частности, один из
аналогов получает информацию несколько раз в секунду, а пермский
датчик – в десятки раз быстрее. Технология работает без остановки
процесса. Непрерывное производство позволит, по оценкам ученых,
сэкономить 5-10 % металла.
Пресс-служба ПНИПУ
Источник: scientificrussia.ru
