Российские ученые впервые создали крупногабаритный корпус вертолетного двигателя с помощью 3D-печати

При создании внутреннего корпуса вертолетного двигателя ВК-2500 была использована аддитивная технология послойного лазерного сплавления — крупная функциональная деталь сложной геометрической формы была полностью «напечатана» из порошка титанового сплава.

«Представленный функциональный узел действительно уникален. Можно с уверенностью сказать, что это первая деталь такой сложности и такого габарита, полученная в России с помощью технологии послойного лазерного сплавления из отечественных порошковых материалов», — подчеркивает исполнитель проекта, зам. директора по научной и проектной деятельности Института лазерных и сварочных технологий СПбГМТУ Евгений Земляков.

Применение метода послойного лазерного сплавления в сочетании с оптимизацией режимов 3D-принтера кардинально снизило объем последующей механической обработки корпуса двигателя (шлифовки, обтачки, протравки и тд), соответственно, сократились сроки изготовления — до 14 дней. Это дает возможность снизить производственную себестоимость узла, обеспечивая тем самым общую конкурентоспособность отечественного авиадвигателя.

«Совместно с коллегами из НИТУ „МИСиС“ мы реализуем комплексный проект, в котором разрабатываются наиболее интересные с точки зрения промышленного применения аддитивные технологии. Это прямое лазерное выращивание и послойное лазерное сплавление (SLM-технология). У каждой технологии своя область применения. Прямое выращивание используется нами для изготовления заготовок габаритами от 0,5 м до 2 м. Послойный лазерный синтез — для заготовок размером до 0,4 м, — рассказывает Евгений Земляков. — Оба метода являются сложными многофакторными процессами, требующими комплексного подхода. В SLM-технологии — это модифицирование детали под аддитивную технологию, определение ориентации детали в процессе выращивания, выбор стратегий выращивания и конструкции поддерживающих структур. При этом технология изготовления не ограничивается только работой 3D-принтера».

Послойное лазерное сплавление — аддитивная технология, для которой характерны специфические особенности. Как отмечает один из разработчиков проекта, директор института ЭкоТех НИТУ «МИСиС» Андрей Травянов: «Массивная деталь „растет“ в процессе производства слой за слоем, и в определенный момент, с набором массы и при создании искривлений поверхности, геометрия заготовки начинает „плыть“. Результат — деталь забракована. С учетом этого, при моделировании и последующем выращивании используется множество — до 75% общей массы детали — конструкционных поддержек, которые растут параллельно детали и после окончания работы должны быть удалены. Нам удалось снизить их массу более чем в 3 раза, с 75% до 23%».

Такая оптимизация значительно сократила количество используемого при производстве титанового порошка. В настоящее время готовятся испытания полученного узла двигателя на базе одного из ведущих профильных двигателестроительных предприятий России.