Государственная корпорация «Ростех» впервые продемонстрировала вакуумный 3D-принтер на основе электронно-лучевой сварки еще в 2022 году. Этот многоосевой роботизированный комплекс предназначен для создания сложных металлических деталей из сталей, титановых и алюминиевых сплавов, применяемых в авиационном и космическом машиностроении. К середине 2024 года компания успешно запатентовала данную технологию для производства металлических деталей методом 3D-печати с использованием электронного луча.
Новый патент от «Ростеха» Научно-исследовательский технологический институт «Прогресс», входящий в состав холдинга «РТ-Капитал» (часть «Ростеха»), разработал и запатентовал инновационную технологию создания металлических деталей методом электронно-лучевой сварки. Этот подход позволяет производить сложные детали с высокой прочностью, превосходящие по характеристикам традиционные изделия. Об этом сообщила пресс-служба корпорации «Ростех» в июне 2024 года.
Процесс технологии напоминает 3D-печать: металлическая проволока подается на рабочую поверхность и плавится с помощью электронного луча, постепенно формируя деталь необходимой конфигурации. Специализированный модуль направляет проволоку в плавящий луч с любого угла, что позволяет создавать очень прочные и коррозионно-стойкие изделия сложной геометрии. Технология обеспечивает высокую точность и повторяемость результатов, что критически важно для серийного производства в различных отраслях промышленности и для ремонта поврежденных деталей.
«В ходе испытаний нового модуля мы смогли изготовить управляющий электрод, который значительно превзошел по прочности традиционные образцы, полученные на станках. По результатам тестирования выявлены направления для дальнейшего совершенствования технологии, включая автоматизацию процесса, разработку специализированного программного обеспечения и улучшение системы контроля за подачей материала», — отметил заместитель генерального директора «Ростеха» Александр Назаров.
Новый модуль может быть интегрирован в любой роботизированный сварочный комплекс, производимый НИТИ «Прогресс», что расширяет его возможности в области печати и ремонта деталей. Институт обладает значительным опытом в области станкостроения, включая разработку роботов-манипуляторов для работы в условиях радиоактивного излучения и в вакууме.
Электронно-лучевой 3D-принтер
Согласно информации от «Ростеха», в 2022 году специалистами Пермского национального исследовательского политехнического университета и НИТИ «Прогресс» был разработан 3D-принтер. Основной особенностью устройства является многоосевой робот-манипулятор, способный создавать сложные изделия различной формы в условиях вакуума — идеальных для производства сплавов повышенной прочности.
По словам разработчиков, использование технологии электронно-лучевой сварки позволяет значительно увеличить прочностные характеристики деталей. Например, для изделий из нержавеющей стали это увеличение достигает 16%. Благодаря 3D-принтеру можно изготавливать детали любой конструкции с размерами до двух миллиметров. Испытания экспериментального образца устройства были завершены в начале 2023 года.
По данным пресс-службы «Ростеха», оборудование способно «вырастить» сверхпрочные детали из титана и жаропрочной стали. Принтер предназначен для научных исследований, а также для испытаний новых технологических решений в авиационной и космической промышленности. В качестве исходного материала используется специальная проволока из жаропрочных сталей, титана и алюминиевых сплавов. Материал подается в рабочую вакуумную камеру, где деталь «вырастает» с помощью электронно-лучевой сварки, наиболее эффективного метода для соединения металлов в условиях вакуума.
Электронно-лучевая 3D-печать
Электронно-лучевая 3D-печать — это метод аддитивного производства, использующий электронный луч в качестве источника энергии для плавления и сплавления металлических порошковых частиц с целью создания сложных 3D-деталей. По сравнению с другими методами металлической 3D-печати, эта технология обеспечивает высокие механические свойства, быструю скорость сборки, возможность работы в вакууме и пригодность для использования с реактивными материалами. Однако высокая стоимость оборудования и ограниченный выбор материалов сдерживают распространение технологии, оставляя ее в основном для сложных применений в авиационной, медицинской и автомобильной промышленности.
Принцип работы электронно-лучевой 3D-печати включает несколько ключевых этапов: подготовка 3D-модели, преобразование файла в формат .STL, настройка параметров печати, загрузка и распределение порошкового материала, плавление матери электронным лучом в вакуумной среде, удаление излишков порошка и последующая постобработка изготовленных деталей. Этот процесс обеспечивает создание сложных, оптимизированных геометрий с выдающимися свойствами.
Технология электронно-лучевой 3D-печати, применяемая «Ростехом», открывает новые перспективы в производстве высокотехнологичных металлических деталей для авиационной, космической и других отраслей, где требуются материалы с высокими механическими и термическими характеристиками.