Последние достижения в области технологий и материаловедения открыли новые возможности, а аддитивное производство с каждым днём набирает популярность. Примером может служить Enigma-DED ( https://www.enigma-ded.com/), лидер в области передовых технологий аддитивного производства. Компания использует методы DED (Directed Energy Deposition Method) и способствует их распространению в индустрии аддитивного производства. Революция, которую 3D-печать вносит в материаловедение, позволяет проводить поверхностную модификацию механических свойств материалов, давая учёным возможность изменять характеристики, состав и сферы применения различных материалов. Технологии аддитивного производства, применяемые для модификации и разработки новых материалов, стремительно развиваются. Новые материалы обладают неограниченным потенциалом применения в различных отраслях.
Аддитивное производство заслуженно считается одной из самых инновационных и передовых технологий, главным образом благодаря своим исключительным возможностям и потенциалу кардинально изменить процесс создания новых материалов. В области материаловедения создание, исследование и модификация новых материалов долгое время ограничивались отсутствием подходящих методов их применения. Годами традиционное производство использовало однородный подход к материалам. Такой подход затруднял комбинирование материалов в традиционном производстве. Новые стратегии, применяемые в современном материаловедении, произвели революцию в этой области и открыли перед ней новые возможности.
Сегодня усовершенствования и изменения в области аддитивного производства продолжаются. Одно из важных преимуществ аддитивного производства — его способность обрабатывать сложные и плотные компоновки различных металлов, а также оптимизировать производственный процесс. Кроме того, гибридизация металлов открывает возможности для инновационного проектирования инженерных материалов.
Возьмём в качестве примера аддитивное производство Enigma-DED: оно способно создавать новые инженерные материалы, называемые «функционально-градиентными материалами», которые изготавливаются как единая деталь. Благодаря этому можно добиться постепенного изменения (в градиентном режиме) важных структурных и функциональных свойств — таких как твёрдость, термостойкость, теплопроводность и/или электропроводность. Например, средняя часть детали может содержать керамическое ядро, устойчивое к высоким температурам, а снаружи — гибкое металлическое покрытие. Такой персонализированный подход к проектированию позволяет достичь экстремальных и специализированных инженерных задач, характерных для аэрокосмической отрасли и медицинских устройств, особенно при использовании лёгких, прочных и биосовместимых металлов. Аддитивное производство даёт возможность выйти за рамки традиционных технологий и материалов.
Процессы проектирования и итеративной разработки нового инженерного материала зачастую сложны и трудоёмки. Обычно они включают длительные циклы инженерной проработки продукции, сопровождающиеся значительными затратами времени и ручного труда. Аддитивное производство устраняет эти временные и трудовые затраты за счёт быстрого прототипирования и тестирования по запросу, что делает рабочий процесс чрезвычайно продуктивным.
В Enigma-DED мы применяем аддитивное производство для оценки характеристик новых металлических или керамических материалов всего за несколько дней вместо недель, и выполняем это в небольших производственных партиях. Мы проверяем характеристики материалов по таким параметрам, как прочность, коррозионная стойкость и термостабильность. Кроме того, мы можем оперативно моделировать и изготавливать материалы с изменённым составом.
Эта возможность быстрой итерации помогает выявлять конструктивные недостатки на ранних этапах и вносить эффективные изменения. Благодаря передовым технологиям трёхмерной печати, таким как DED от Enigma-DED, время, необходимое для полного цикла разработки материала, значительно сокращается. Отбракованные прототипы приводят к потере сырья, однако 3D-печать минимизирует такие потери и одновременно снижает общую стоимость цикла разработки материалов.
Производительность материала определяется совокупностью факторов: его свойствами, структурой и архитектурой этой структуры на микроскопическом и кристаллическом уровнях. Исходя из этого, в Enigma-DED мы используем аддитивное производство для проектирования и изготовления систем металлической 3D-печати, которыми конечный пользователь может управлять напрямую для получения материалов. Благодаря такому управлению мы можем создавать сложные и тонкие микроструктуры с соединёнными зёрнами, повышающими прочность на 30 % по сравнению с металлами, полученными более традиционными методами ковки.
Одно из главных преимуществ аддитивного производства — возможность контролировать пористость металлических структур. Например, с помощью аддитивного производства можно создавать прочные и лёгкие металлы с мелкими, равномерно распределёнными порами — свойство, востребованное в автомобильной и аэрокосмической отраслях. В то же время металлические структуры могут быть спроектированы как полностью плотные, что полезно для медицинских имплантатов и аэрокосмических компонентов, требующих полной герметичности. Контроль пористости повышает эксплуатационные характеристики и функциональность материала. Лёгкие, прочные и устойчивые конструкции, изготовленные для заказчиков Enigma-DED, наглядно демонстрируют эти преимущества.
Enigma-DED использует аддитивное производство, снижающее объём отходов. При традиционном производстве материал теряется на каждом этапе процесса. Отходы материалов при использовании Enigma-DED приводят к росту затрат.
В отличие от других видов испытаний материалов, испытания методом Enigma-DED дают отходы менее 5 %. При других методах испытаний доля отходов составляет 50 % и более. Традиционные методы приводят к значительным потерям материалов, особенно дорогих компонентов, таких как титановые сплавы и передовые керамические материалы. Метод Enigma-DED позволяет экономить деньги и другие ресурсы, утилизируя образцы после испытаний.
Кроме того, переход от прототипирования новых металлов или керамики к серийному производству с использованием аддитивного производства осуществляется более плавно. Использование материалов при этом остаётся последовательным и однородным. Нет необходимости завышать объёмы требуемых материалов для компенсации неэффективности процессов. Например, при создании новых титановых сплавов для аэрокосмических компонентов в аддитивном производстве не требуется дополнительная обработка для удаления излишков материала. Это способствует развитию новых материалов и снижает общие затраты исследователей.
Суперсплавы, металлы и хрупкие керамические материалы относятся к передовым материалам. Долгое время специализированные применения передовых материалов требовали традиционных методов обработки. Аддитивное производство сейчас меняет подход к обработке передовых материалов.
Enigma-DED использует аддитивное производство для работы с хрупкими керамическими материалами — веществами, которые обычно трескаются в ходе обычных технологических процессов. Благодаря оптимальному контролю температуры, послойной печати и механизмам предотвращения образования трещин аддитивное производство решает эту проблему, и хрупкие керамические материалы теперь могут использоваться.
Кроме того, аддитивное производство также позволяет проектировать и изготавливать радиационно-стойкие металлы для ядерной промышленности и жаропрочные суперсплавы для аэрокосмической отрасли. В ядерной промышленности от металлов требуется способность выдерживать интенсивное облучение в течение длительного времени, а суперсплавы, применяемые в аэрокосмической отрасли, должны сохранять свою структурную целостность при высокотемпературных операциях и выдерживать экстремальные погодные условия. Аддитивное производство решает широкий спектр задач при изготовлении специализированных материалов и преодолевает вызовы, существовавшие в различных областях, таких как аэрокосмическая промышленность и производство медицинских устройств.
Горячие новости2025-06-30
2025-07-04
2025-07-01
EN
