Российские учёные разрабатывают новые порошковые сплавы для 3D-печати авиадвигателей
В России ведётся разработка инновационных порошковых материалов, предназначенных для аддитивного производства компонентов авиационной и ракетной техники. Над проектом совместно работают специалисты Московского политехнического университета и НИТУ «МИСИС». Внедрение новых составов в процесс селективного лазерного сплавления (SLM) позволит выпускать детали, превосходящие существующие аналоги по прочности при значительно меньшем весе.
Стандарт авиаиндустрии — титановый сплав Ti6Al4V — обладает плотностью 4,4 г/см³ и прочностью до 1000 МПа, однако уступает никелевым суперсплавам по термической стойкости. В свою очередь, лёгкие алюминиевые сплавы неприменимы в узлах с экстремальными тепловыми нагрузками (таких как камеры сгорания или турбинные лопатки), так как деформируются при температурах от 600 °C.
Разрабатываемые составы на базе алюминидов титана призваны решить эту триаду задач (вес, прочность, жаростойкость): по замыслу учёных, их плотность снизится до 4–4,2 г/см³, предел прочности превысит 1100 Мпа, а рабочая температура поднимется выше 650 °C.
Применение новых порошков в 3D-печати позволит облегчить готовые авиаконструкции на 10–15% без потери их эксплуатационной надёжности. Для авиакомпаний это означает прямую экономию топлива и увеличение межремонтного ресурса техники.
Ключевой особенностью исследовательского процесса станет применение технологий искусственного интеллекта, что позволит ускорить НИОКР. Оптимальные режимы SLM-печати для каждого экспериментального состава учёные будут определять с помощью алгоритмов машинного обучения. Нейросети, переработав массивы данных термодинамического моделирования и практических тестов, смогут бесконтактно рассчитывать такие показатели, как мощность лазерного излучения, скорость сканирования рабочей зоны и стратегия послойной штриховки.
Программа исследований рассчитана на три года. За этот период научные коллективы планируют пройти полный цикл: от синтеза стартовых партий инновационных порошков до выпуска опытных функциональных элементов (кронштейнов и крепежных узлов). Готовые прототипы будут переданы для проведения испытаний стратегическим индустриальным партнёрам. В их число входят ведущие отечественные производства, включая предприятия Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) и Госкорпорации «Роскосмос».
