ТПУ разрабатывает установку для производства металлических порошков

Как рассказывают ученые, сегодня в мире активное развитие аддитивных технологий и применение их в промышленности сдерживается рядом факторов. К примеру, дороговизна материалов не проблема в производстве мелких деталей, но при выходе изделия на более крупные масштабы высокая цена — непреодолимое препятствие. Только развитые в промышленном отношении страны на сегодняшний день производят наноматериалы в коммерческом объеме.

«В России существует острая потребность в металлических порошках отечественных сплавов, но серийного производства таких материалов сегодня в стране нет. Предприятиям приходится закупать и использовать порошки, поставляемые фирмами-производителями установок из-за рубежа. Потребность парка установок для аддитивного производства порошковых материалов составляет примерно 20 тонн в год. Поэтому предприятия страны нуждаются в низкой себестоимости получаемых порошков — она позволит значительно повысить эффективность 3D-печати промышленных изделий», — отмечает руководитель проекта, старший преподаватель отделения промышленных технологий Юргинского технологического института ТПУ Максим Кузнецов.

Принцип работы установки, разрабатываемой учеными Томского политеха, основан на исследовании воздействия на материал вихревых плазменных потоков гетерогенной плазмы и синхронизированного высокочастотного воздействия на электрод. Устройство будет оборудовано высокочастотным магнетроном для создания условий формирования потока частиц.

«Наше устройство будет обладать рядом принципиальных преимуществ по сравнению с другими методами синтеза наноразмерных порошков. К примеру, оно будет способно генерировать нержавеющие, инструментальные, жароупорные, титановые и алюминиевые сплавы, медицинские кобальт-хром и титан, а также оксид титана», — объясняют участники проекта.

По их словам, установка сможет производить частицы сферической формы с очень высоким содержанием дислокаций (дефектов кристаллической или металлической решетки), а также с запасенной внутренней энергией. Это существенно повысит химический потенциал и создаст условия для высокой физико-химической активности частиц.

«Установка предполагает тонкое и гибкое управление параметрами технологического процесса и, соответственно, свойствами получаемых нанопорошков. Она позволит получать широкую гамму нанопорошков различных металлов и сплавов, которые могут быть изготовлены в виде проволоки или фольги. В некоторых случаях возможно использование метода со струями расплавленного металла», — подчеркивают специалисты.

Кроме того, по технологии политехников энергия вводится в металл импульсно и объемно, ее расход на нагрев окружающей среды небольшой. Благодаря этой особенности энергозатраты метода значительно ниже по сравнению с альтернативными способами.

Под руководством Максима Кузнецова над реализацией проекта работают сотрудники Юргинского технологического института ТПУ — кандидаты технических наук Сергей Солодский, Егор Ибрагимов, ассистент Максим Крампит, специалист по учебно-методической работе Елена Майорова. Политехники также сотрудничают с представителями Сибирского государственного индустриального университета (Новокузнецк). На данный момент ученые работают над математическим моделированием процессов устройства. Проект будет реализовываться в течение трех лет — в 2018-2020 годах.

ФОТО: ТПУ.