Металлический порошок превращается в высокопрочную деталь под действием лазера, а коррозия исчезает за считанные минуты. Как это происходит, узнали гости Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) Ижевска 29 июня во время лекции в рамках формата «Прогулка с учёным» в Центре аддитивных технологий общего доступа (ЦАТОД) на базе Удмуртского государственного университета (УдГУ).

Участники познакомились с 3D-принтерами, использующими различные технологии печати: от работы с пластиком до создания изделий из металлического порошка. Лекцию провели Илья Смирнов и Родион Коньшин – инженеры лаборатории физики и химии материалов кафедры общей физики Института математики, информационных технологий и физики УдГУ.

Термин «аддитивные технологии» происходит от английского add – «добавлять» и противопоставляется традиционным субтрактивным методам производства (фрезеровке, точению), при которых изделие получается путём удаления лишнего материала. В отличие от них, 3D-печать позволяет изготавливать детали практически без отходов: бракованное изделие можно повторно превратить в порошок и использовать заново, а сложные геометрические формы, невозможные для литья или штамповки, создаются за один цикл.

Специалисты центра продемонстрировали процесс селективного лазерного спекания (СЛС) – одного из наиболее распространённых методов аддитивного производства металлических изделий. В основе технологии лежит послойное плавление порошкового материала сфокусированным лазерным лучом: на поверхность наносится слой порошка, лазер сканирует его по заданной 3D-модели и спекает частицы в нужных местах, после чего платформа опускается, и процесс повторяется. В ЦАТОД для печати используют порошки нержавеющих и инструментальных сталей, а также порошки алюминиевых, титановых сплавов и особо чистого тантала.

«Самый эффективный способ – использовать лазерное излучение для печати металла, – пояснил Илья Смирнов. – Для плавления нескольких слоёв необходима защитная среда: кислород удаляется закачкой азота. Настраивается печать, подготавливается металл, который подается в порошкообразном виде. Винтообразный вращающийся элемент подаёт материал и разравнивает его в идеальный слой, чтобы не было бугров и впадин, а температура распределялась равномерно»

Гостям также показали дополнительное оборудование для последующей обработки изделий, полученных с помощью 3D-печати. Отдельное внимание было уделено участку нанесения функциональных покрытий, использующему инновационные технологии. Эта технология нанесения наноструктурных покрытий является собственной разработкой УдГУ.

В практической части мероприятия участники смогли попробовать очистить металлические изделия от коррозии и загрязнений. Очистка проводилась с использованием стеклянной крошки (стеклошариков) – деликатного метода абразивно-струйной обработки. Мелкие стеклянные частицы под высоким давлением удаляют ржавчину, нагар и загрязнения, при этом не повреждают основной металл и создают ровную матовую поверхность, упрочняя её.