CC BY
15
УДК 629.78(062)
АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКЕ
*
Я.А. Халеков , Н.А. Данилов, Т.А. Федченко Научный руководитель - М.И. Толстопятов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: halekovO [email protected]
Рассмотрены преимущества использования аддитивных технологий и основные группы.
Ключевые слова:аддитивные технологии, ракетно-космическая техника.
ADDITIVE TECHNOLOGIES IN ROCKET AND SPACE ENGINEERING
Y.A. Khalekov*, N.A. Danilov, T.A. Fedchenko Scientific supervisor - M. I. Tolstopyatov
ReshetnevSiberian State University ofScience and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: [email protected]
The advantages of additive manufacturing technology and its main groups are considered.
Keywords: additive technologies, rocket and space technology.
В настоящее время аддитивные технологии являются наиболее эффективным способом производства сложных по геометрической форме и структуре изделий из металлических порошков по математическим CAD-моделям. Данный процесс заключается в последовательном послойном расплавлении порошкового материала посредством мощного лазерного излучения в отличии от классических методов, ориентированных на удаление материала из массива заготовки. Аддитивные технологии используются во многих сферах производства, таких как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, энергетика, медицина [1].
Благодаря аддитивным технологиям время на производство деталей значительно сокращается. Также применение аддитивных технологий помогает достаточно сэкономить. У аддитивных технологий есть еще ряд преимуществ, таких как:
• Уникальные характеристики получаемой продукции. При послойном выращивании получается изделии с улучшенными свойствами. Например, изделия, получаемые на металлических принтерах по своим характеристикам и свойствам лучше, чем те же самые изделия, изготовленные с помощью литья или обработки.
• Низкая себестоимость и экономия расходных материалов. В отличие от традиционных технологий аддитивные намного более экономичны, так как программное обеспечение оборудования точно рассчитывает количество потребляемых материалов.
• Аддитивные технологии позволяют выпускать изделия со сложной геометрией. Традиционные методы, такие как литье или штамповка, не позволяют изготавливать очень сложные с точки зрения геометрии изделия. Например, если необходимо получить детали для систем охлаждения с сетчатой конструкцией, то традиционными способами этого не
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
добиться. Зато при помощи аддитивных технологий можно выращивать модели практически любой степени сложности [1].
• Помимо преимуществ стоит отметить также и недостатки аддитивных технологий:
• с увеличением точности снижается производительность процесса построения;
• низкое качество поверхностного слоя (при спекании металлов и керамики);
• отсутствие возможности управления процессом в реальном времени;
• затруднения при удалении порошка из внутренних полостей [2].
Одной из главных особенностей аддитивных технологий является близость получаемой формы изделия к заданной, что существенно сокращает расходы материалов и отходы производства.
Аддитивные технологии включают в себя следующие операции:
1.Создание ЭБ-модели в CAD-системе;
2.Выбор материала, из которого должно будет изготовлено изделие;
3. Анализ модели в CAE-системе;
4.Печатающее устройство производит формирование готового изделия [Э].
Большое внимание следует уделять при выборе CAD- и CAE-систем, учитывая тип изделия, его материал и какие аддитивные технологии будут использоваться при изготовлении изделия.
Аддитивные технологии можно разделить на 7 основных групп:
1. MaterialExtrusion — выдавливание материала или послойное нанесение расплавленного строительного материала через экструдер;
2. MaterialJetting — разбрызгивание (строительного) материала или послойное струйное нанесение строительного материала;
3. Binder Jetting — разбрызгивание связующего или послойное струйное нанесение связующего материала;
4. SheetLamination — соединение листовых материалов или послойное формирование изделия из листовых строительных материалов;
5. VatPhotopolymerization — фотополимеризация в ванне или послойное отверждение фотополимерных смол;
6. PowderBedFusion — расплавление материала в заранее сформированном слое или последовательное формирование слоев порошковых строительных материалов и выборочное (селективное) спекание частиц строительного материала;
7. Directedenergydeposition — прямой подвод энергии и материала непосредственно в место построения или послойное формирование изделия методом внесения строительного материала непосредственно в место подвода энергии [4].
Подводя итог вышеперечисленному можно утверждать, что применение аддитивных технологий при изготовлении таких сложных изделий как ракеты позволяет значительно удешевить их производство и переместить в гораздо более массовый сегмент. Благодаря преимуществам использования аддитивных технологий, в будущем они заменят традиционные методы в ракетостроении.
Библиографические ссылки
1.Федченко Т. А. Преимущества использования аддитивных технологий в ракетостроении// Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Сборник материалов VII Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики: в Э т.. Красноярск, 2021. С.249-250. (Дата обращение 2Э.02.2022)
2.Астапов В.Ю., Хорошко Л.Л., Дудков К.В. Оценка применения аддитивных технологий для создания аэродинамических моделей космических головных частей//Труды МАИ.
Учредители: Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) Выпуск № 101
3.Шестов Н.С. Применение аддитивных технологий в ракетно-космической технике// Актуальные проблемы авиации и космонавтики.Сборник материалов VI Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики. В 3-х томах. Под общей редакцией Ю.Ю. Логинова. 2020. С.189-191. (Дата обращение 23.02.2022)
4.Аддитивные технологии для авиакосмической техники [Электронный ресурс]. URL: https://www.3dpulse.ru/news/zhurnal-additivnye-tehnologii/additivnye-tehnologii-dlya-aviakosmicheskoi-tehniki/ (Дата обращение 23.02.2022)
© Халеков Я. А., Данилов Н. А., Федченко Т. А., 2022
