Разработиха иновативен процес за многометален 3D печат

15.10.2025   |   Начало»Технологии

Редактор
Екатерина Амова

Редактор
Екатерина Амова

Едно от широко използваните приложения на 3D печата е в производството на съвременни ракетни двигатели. Това е така, защото технологията позволява прецизна интеграция на конструкция и функции за повишаване на експлоатационните показатели, твърдят изследователите от ETH Zurich.

За да издържат на екстремната топлина и високото налягане по време на продължително излитане, ракетните дюзи в идеалния случай трябва да бъдат изработени от множество метали. Например, вътрешността на дюзата може да е от топлопроводима мед с интегрирани охлаждащи канали, а външната обвивка да е изработена от топлоустойчива никелова сплав.

За производството на такива детайли студентите от ETH създават многоматериален високопроизводителен принтер. По време на процеса в лазерния 3D принтер едновременно работят прахови и газови дюзи. Това дава възможност за обработване на няколко метала едновременно без прекъсвания, обясняват изобретателите. С това машината има потенциала да промени фундаментално 3D печата на метални детайли, като значително намали времето за производство и разходите.

Конструктивно решение

Системата е разработена като част от фокусния проект Rapture в лабораторията за нови производствени технологии. Само в рамките на девет месеца студенти от пети и шести семестър успяват да разработят проекта от идеята до построяването на принтера и неговото тестване.

Основният елемент на новата машина за адитивно производство на метални компоненти е въртяща се платформа, която осигурява бързия процес на печат. За разлика от конвенционалните системи за лазернo  топене, където след всеки стопен слой трябва да се нанесе нов прахообразен слой, машината Rapture работи непрекъснато благодарение на въртящата се платформа.

Машината също така насочва специален газ върху зоната на слепване на материала, което допринася за стабилизиране процеса. Азотът предотвратява окисляването на детайла по време на печат. Саждите, пръските и другите странични продукти се отвеждат безопасно чрез изпускателна система.

Устройството е особено подходящо за приложения в авиокосмическата индустрия, където са нужни цилиндрични компоненти – като ракетни дюзи или турбини. Независимо от това, тя представлява интерес и за общото машиностроене. Произведените до момента с помощта на прототипа компоненти са с диаметър до 7,9 инча, поясняват от университета.

Печат на компоненти от два метала едновременно

Принтерът може едновременно да нанася прахообразен материал и да го слепва с лазера, като така увеличава производителността. За цилиндрични компоненти времето за производство се намалява с над 66%, отбелязват изследователите от Цюрих. Типичните ракетни цилиндрични компоненти обикновено имат голям диаметър, но много тънки стени, което е подходящо за адитивния производствен процес, добавят те.

Въпреки че машината може да произвежда и несиметрични части или цели сглобки от компоненти, ротационният процес е особено ефективен за пръстеновидни геометрии. Ротационната машина може да обработва два различни метала едновременно в един процес.

Екипът вижда потенциални приложения не само в авиокосмическата индустрия, но и в други области, като например производството на самолети или газови турбини и компоненти за електрически двигатели, където също са характерни пръстеновидните геометрии.

За своята иновативност и висок икономически потенциал технологията е подадена за патент от ETH, а междувременно иновацията е номинирана и за наградата ETH Spark.

Ключови думи: ETH   3D печат   адитивно производство  

Област: ETH Zurich