Разработка методов управляемого формирования гетерогенных порошковых структур при послойном синтезе полиметаллических изделий

Уникальный идентификатор ПНИ - RFMEFI58114X0010

Руководитель проекта: Туричин Глеб Андреевич

Цель работы – создание научно-технического задела, необходимого для разработки оборудования для послойного синтеза полиметаллических изделий из порошковых металлических материалов, позволяющего значительно расширить технологические возможности методов послойного лазерного выращивания за счет комбинирования различных материалов в одном изделии.

Основной задачей проекта является разработка методов управляемого формирования гетерогенных порошковых структур и изготовление мультипорошковой системы, предназначенных для применения в составе мультилазерного автоматизированного комплекса для послойного синтеза полиметаллических изделий.

К выполнению работ привлекаются организации-соисполнители (участники консорциума):

Общество с ограниченной ответственностью «Уральский завод газовых центрифуг»

Индустриальный партнер: Акционерное общество «Уральский электрохимический комбинат» (АО «УЭХК»)

Основные планируемые результаты проекта

Основными запланированными результатами проекта являются:

• Методы управляемого формирования гетерогенных порошковых структур (УФГПС) при послойном синтезе полиметаллических изделий.
• Экспериментальный образец мультипорошковой системы (МС) для послойного формирования гетерогенных порошковых структур из порошков разных металлов/сплавов  для использования в составе комплекса

Возможность подачи различных порошков обеспечит формирование в слое гетерогенных порошковых структур из двух разных металлов/сплавов с расположением каждого металла/сплава в заданных плоскостных координатах и формирование изделий с градиентными свойствами.

Основные характеристики методов УФГПС и МС, их реализующей:

• дозируемая подача порошков различных металлов/сплавов с заданным пространственным распределением в слое с последующим выравниванием и уплотнением
• количество подаваемых порошков металла/сплава, шт. – 2;
• толщина формируемого слоя порошка, мкм – от 40 до 200;
• размер рабочей зоны МС, мм – 500х400;
• работа в контролируемой рабочей атмосфере.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции

Конкурентными преимуществами разработки являются:

• возможность получения изделий из функциональных градиентных материалов, характеризующихся непрерывным изменением свойств;
• повышение производительности и экономической целесообразности единичного и мелкосерийного производства;
• возможность оперативных изменения в процессе производства;
• уменьшение используемых производственных площадей.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта

Мультипорошковая система для послойного формирования гетерогенных порошковых структур из двух порошков разных металлов/сплавов предназначена для изготовления полиметаллических изделий в составе мультилазерного автоматизированного комплекса.

Использование результатов данного проекта позволит получить следующие социально-экономические эффекты:

• улучшение потребительских свойств выпускаемой продукции;
• совершенствование технологических процессов с точки зрения снижения издержек производства, повышения производственной безопасности (включая экологическую);
• повышение уровня автоматизации производства;
• обеспечение гибкости производств, сокращение производственного цикла.

Результаты проекта в составе мультилазерного автоматизированного комплекса для послойного синтеза полиметаллических изделий подлежат промышленному освоению силами Индустриального партнера.

Текущие результаты проекта:

• Выполнены теоретические исследования процессов тепломассопереноса и смешения материалов при послойном лазерном синтезе на границе раздела областей, формируемых из различных порошков.
• Разработаны методы управляемого формирования гетерогенных порошковых структур (УФГПС) при послойном синтезе полиметаллических изделий.
• Разработаны и изготовлены макеты многосоплового и бункерного устройств подачи порошков, их реализующие.
• Проведены сравнительные экспериментальные исследования макетов многосоплового и бункерного устройств подачи порошков.
• Проведены экспериментальные исследования процессов формирования гетерогенных порошковых структур.
• Выполнена разработка МС.