В Лаборатории лёгких материалов и конструкций Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ разработали технологию аддитивного производства (послойного выращивания деталей, или 3D-печати) из алюминиевого сплава. Её главная особенность в том, что металл при работе остаётся твёрдым и не плавится.
С алюминием это особенно важно. Крупные алюминиевые конструкции обычно вырезают из листа, а затем собирают из множества частей. Это дорого, и каждый соединительный узел становится слабым местом. Сварка или привычная 3D-печать с плавлением ухудшает механические свойства сплава. Заведующий лабораторией Олег Панченко объясняет: когда металл переходит в жидкость и обратно, в нём могут появиться поры и горячие трещины, а остаточные напряжения возникают неизбежно.
В обычной металлической 3D-печати порошок плавят лазером или электронным лучом. В Политехе вместо этого используют специальный инструмент. Он трётся о заготовку, и выделяющееся тепло размягчает металл до пластичного состояния, не доводя его до плавления. После этого материал слой за слоем переносится на заготовку. Получается мелкозернистая кристаллическая структура.
По данным разработчиков, такой металл прочнее литых и кованых аналогов. Для алюминиевых сплавов процесс идёт в полтора раза быстрее, чем WAAM — одна из самых производительных аддитивных технологий. В ней металлическую проволоку плавят электрической дугой и наплавляют слоями.
Методом можно изготавливать крупногабаритные изделия и ремонтировать детали, для которых обычные способы не подходят, например из-за плохой свариваемости материала. Среди областей применения разработчики называют авиакосмическую отрасль, судостроение и машиностроение.
Технологические основы процесса разработаны, инструмент для послойного нанесения металла запатентован. По словам директора ИММиТ Анатолия Поповича, подобной технологией для алюминиевых сплавов до сих пор располагали только США и Китай. Следующий шаг — технологии сварки и ремонта деталей из сплавов на основе меди, никеля и других металлов.
