استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في صناعة الطيران هو اتجاه ثابت. انتقل عمالقة الصناعة العالمية مثل إيرباص وبوينج وجنرال إلكتريك من طباعة نماذج أولية ومنتجات إلى تصنيع المضافات التسلسلية الكاملة. على سبيل المثال ، تحتوي طائرة Airbus A350 XWB الجديدة على أكثر من 1000 جزء مختلف مصنوع باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد.
ومع ذلك ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست طريقة رخيصة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تكلفة المواد الأولية. إذا كنت تستخدم intermetallic جاهزًا لأجزاء الطباعة ، فعليك طرحها أولاً ، وهذه تقنية خاصة واستهلاك خطير للطاقة. بعد ذلك يجب "رش" المصهور الساخن بتيار من الغاز أو الماء أو البلازما للحصول على مسحوق ، مما يزيد من تعقيد تكلفة الإنتاج ويزيدها إلى حد كبير. وجد علماء NUST "MISiS" طريقة لتقليل تكلفة إنتاج المساحيق للطباعة ثلاثية الأبعاد - بدلاً من طريقة الرش ، استخدموا مطحنة كوكبية.
على نحو متزايد ، تستخدم intermetallides (مركب من اثنين من المعادن) التيتانيوم والألومنيوم والتيتانيوم والنيكل لتصنيع مكونات الطائرات والمركبات الفضائية. المنتجات ثلاثية الأبعاد منها تتميز بكثافة منخفضة ، وخصائص عالية القوة ، ومقاومة عالية للحرارة ويمكن أن يكون لها شكل هندسي معقد. تعتبر المساحيق المركبة التي يتم الحصول عليها بطريقة بسيطة ورخيصة نسبيًا جزءًا أساسيًا من فعالية تكلفة إنتاج المعادن ثلاثية الأبعاد.
"فيما يتعلق بالإنتاج التسلسلي ثلاثي الأبعاد لأجزاء الصواريخ والطائرات ، هناك حاجة إلى مساحيق أولية عالية الجودة - السلائف ، فضلاً عن طريقة بسيطة لإنتاجها ذات إنتاجية عالية وبتكلفة منخفضة في نفس الوقت. إن الإدخال الكامل لمصانع المواد المضافة للمعادن في الصناعة المحلية مقيد بشكل أساسي بسبب التكلفة العالية للمواد الخام ، بسبب الإنتاج الذي لا يزال غير مربح. يقول أحد الباحثين المشاركين في التطوير ، مركز الأبحاث والتطوير للمواد النانوية الخزفية الإنشائية في NUST MISiS ، دكتوراه ، إن تطوير طريقة اقتصادية للحصول على مساحيق معدنية عالية الجودة هو مهمتنا الرئيسية. أندريه نيبابوشيف.
كان من الممكن تبسيط إنتاج المساحيق للطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال استخدام مزيج فريد من أوضاع طاحونة الكواكب ، حيث تم الحصول على مساحيق مركبة تتكون من جزيئات مستديرة ، بما في ذلك كل من التيتانيوم والألومنيوم ، أثناء التشغيل المكثف. يمكن تحميل هذا "المنتج شبه النهائي" مباشرةً في طابعة ليزر ثلاثية الأبعاد ، حيث تتفاعل المعادن مباشرةً في عملية الطباعة عند درجة حرارة تصل إلى 650 درجة تقريبًا ، وتشكل مركبًا معدنيًا حراريًا.
كما يلاحظ العلماء ، لم يستخدم أحد من قبل طاحونة كوكبية لهذا الغرض ويمكن نقل خبرة المختبر إلى الإنتاج - لدى المصنعين المحليين نظائر صناعية لطواحين الكواكب.
"في تجاربنا ، استخدمنا مساحيق من التيتانيوم والألومنيوم والنيكل ، والتي تعرضت لآلات مكثفة في مطحنة الكواكب ، كمادة البداية. قامت الطريقة المقترحة بتبسيط وتقليل تكلفة الحصول على السلائف بشكل كبير ، وكذلك تقليل استهلاك الطاقة أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد بنسبة 20٪. وبناءً على ذلك ، ليس من الضروري استخدام قوى الليزر الكبيرة للذوبان أثناء الطباعة "، يضيف Andrey Nepapushev.
ستعمل الطريقة الجديدة على تقليل تكلفة المواد ، مما سيجعلها أكثر تكلفة بالنسبة للشركة المصنعة ، وستوسع من القدرة على إنشاء منتجات مدمجة ذات شكل معقد لصناعة الطيران. تم نشر نتائج الدراسة في مجلة
Metallurgical and Materials Transactions B (2019) .
حاليًا ، أكملت المجموعة العلمية تحسين التراكيب الخاصة بمساحيق السلائف وبدأت في إنشاء النماذج الأولية الأولى للمساحيق التي تم الحصول عليها.