В Мичиганском университете разработали технологию умной 3D-печати, которая позволяет быстрее и качественнее производить сложные металлические и пластиковые детали. Новый подход снижает перегрев объекта и его деформацию. Описание технологии опубликовано в журнале Additive Manufacturing.

Система для 3D-печати SmartScan, разработанная учеными из Мичиганского университета, анализирует распределение тепла при печати детали, чтобы определить наиболее эффективную стратегию и ограничить перегрев отдельных элементов создаваемого объекта. Моделирование основано на анализе формы детали и тепловых свойств материала, учитывает кондукцию и конвекцию.

Лазерная сварка в порошковом слое — это форма 3D-печати, используемая в аэрокосмической, автомобильной и биомедицинской промышленности для изготовления сложных деталей. Лазер сплавляет несколько слоев порошкового металла или пластика вместе. Однако, накапливаемое тепло может приводить к деформации изделия.

«Эта проблема становится очень серьезной для деталей с тонкими элементами, — говорит Чинедум Оквудир, доцент кафедры машиностроения и соавтор исследования. — У тепла не так много направлений для распространения. Поэтому вам нужно перемещать лазер с умом, иначе ваша деталь будет деформироваться очень странным образом».

Источник: Оквудир, Мичиганский университет

Традиционный подход предусматривает создание различных шаблонов печати, например, переход от одной области к другой либо чередование вертикальной и горизонтальной печати. Однако, как отмечают исследователи, они впервые предложили умную технологию, основанную на анализе распределения тепла, а не на методе проб и ошибок.

Чтобы определить эффективность SmartScan, исследователи использовали лазер для отпечатка идентичного рисунка на двух пластинах из нержавеющей стали. Первая пластина была отпечатана по схеме, предложенной умной системой, а вторая — с использованием традиционных подходов. Анализ показал улучшение распределения тепла при использовании SmartScan на 41% и снижение деформации на 47%.

Исследователи планируют дальше развивать эту технологию. Они хотят в режиме реального времени изменять последовательность печати, измеряя температуру с помощью инфракрасной камеры.