ГРУППА АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Руководитель: д.т.н., ведущий научный сотрудник М.М. Сычёв
Основные направления группы:
— Топологическая оптимизация броне- и энергопоглощающих конструкций
— Компьютерное моделирование поведения материалов и изделий под нагрузкой
-Разработка технологий 3Д печати керамикой
-Создание новых материалов для FDM 3Д печати (моделирование методом наплавления)
Развитие аддитивные технологий расширило возможности современной промышленности и поставило новые научно-технические задачи. К таким задачам относятся: нахождение оптимальной геометрии для конструкционных и бронематериалов (топологическая оптимизация) и численное моделирование поведения материалов и изделий под различными видами нагрузок.
Одним из наиболее перспективных путей топологической оптимизации для случаев, когда необходимо рассеивать энергию, прилагаемую в любом направлении, является использование материалов и конструкций с геометрией трижды периодических поверхностей минимальной энергии (ТППМЭ) (примеры таких структур изображены на рисунках). Такие поверхности известны с XIX века, но широкий интерес к ним появился только в XXI веке вместе с развитием технологий 3Д печати.
Развитие теоретических и практических знаний о ТППМЭ – актуальная задача для машино- и ракетостроения, где ТППМЭ могут применяться как механические энергопоглощающие элементы, самолетостроения, где ТППМЭ могут выступать в роли звукопоглощающих барьеров и медицины, так как конструкции на основе ТППМЭ эффективны в роли эндопротезов.
Различные виды 3Д принтеров
Компьютерное моделирование методом конечных элементов позволяет найти распределение напряжений в изделиях, определить опасные места, в которых начнется разрушение и оптимизировать структуру.
Для практического применения ТППМЭ необходимо расширить спектр материалов, из которых возможно их изготовление. Одним из наиболее важных материалов является керамика.
На сегодняшний день 3D-печать керамикой является активно развивающимся направлением, позволяющим достигнуть новых качеств материала и развивать новые направления. В лаборатории ведутся работы по разработке 3D-принтера печатающего керамическими пастами. Так же ведётся разработка керамических паст на основе парафинов и плакированного оксида алюминия. Плакированный оксид алюминия получают путём нанесения спекающих добавок Ti и Mn, на поверхность зёрен оксида алюминия, методом йодного газового транспорта. На первом прототипе 3D-принтера были напечатаны тестовые образцы: диски, а так же коробочка квадратного сечения, представленные на рисунках.
 а — напечатанный диск |
 б – напечатанная коробочка |
|
Образцы напечатанные восковым шликером на 3D-принтере |
|
Наиболее распространенной технологией 3Д печати является FDM печать (моделирование методом наплавления). Создание новых материалов для этой технологии является актуальной задачей. Одним из направлений деятельности нашей группы является разработка филаментов, в том числе, наполненных различными добавками для улучшения их эксплуатационных характеристик. В частности, в термоэластопласт вводятся наноалмазы, графен, фулерены и титанат бария.