Нижегородские учёные научили 3D-принтер менять «рецепт» металла во время печати
Инженеры НГТУ им. Алексеева запатентовали модуль, который автоматически подмешивает разные нанопорошки в металлическую деталь в ходе электродуговой 3D-печати — и позволяет управлять прочностью и пластичностью изделия от участка к участку.
Первая напечатанная по новой технологии деталь обошлась заказчику почти вдвое дешевле традиционной, сообщили в Минпромторге.
«Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева получил патент РФ № 242465 на полезную модель «Модуль подачи нанопорошка в область активной наплавки в процессе аддитивного электродугового выращивания», — говорится в сообщении. — Патент зарегистрирован 26 марта 2026 года Федеральной службой по интеллектуальной собственности».
Авторами разработки выступили шесть специалистов университета: Максим Аносов, Антон Лайша, Михаил Чернигин, Дмитрий Шатагин, Наталья Клочкова и Анатолий Баевский.
Технология WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) — это способ 3D-печати металлических изделий, при котором деталь выращивается из сварочной проволоки слой за слоем с помощью электрической дуги. Для улучшения свойств металла в определённых зонах детали в расплав вводят легирующие порошки. Однако до сих пор смена типа порошка требовала остановки процесса и ручной переналадки оборудования.
Запатентованный модуль устраняет это ограничение. Устройство представляет собой автоматизированную систему с полуавтоматическим управлением, которая доставляет, дозирует и смешивает разные виды нанопорошков непосредственно в процессе печати — без остановки и без ручного вмешательства.
Конструкция включает несколько автоматизированных бункерных ячеек, каждая из которых содержит отдельный вид нанопорошка. Ячейки оснащены инжекторами, соединёнными через расходомеры с системой приводных дросселей, которая распределяет поток транспортировочного газа. Газопорошковые смеси из разных бункеров поступают в смеситель, а затем через сопло с регулируемым углом и положением распыления подаются непосредственно в сварочную ванну. Приводная система регулировки транспортировочного газа состоит из подготовительно-предохранительного контура и бункерной ячейки, соединённых ручным вентилем.
«Нанопорошок обеспечивает более равномерное распределение легирующей добавки в формируемый металл при нагреве в зоне процесса. Это даёт более высокие показатели по прочности сплавов без потери пластичности. За счёт такого устройства теперь можно создавать детали с разными данными по прочности и пластичности из одного сплава», — пояснил один из авторов разработки Максим Аносов.
Главный результат — возможность создавать функционально-градиентные материалы: изделия, у которых физико-механические свойства целенаправленно меняются от участка к участку.
Технология уже прошла практическую проверку. Первой деталью, напечатанной с использованием нового модуля, стала «Плита с внутренним охлаждением», изготовленная для компании «ВР Роботикс».
«Первая напечатанная по данной технологии деталь была «Плита с внутренним охлаждением» для компании ООО «ВР Роботикс». За счёт новой технологии металлоёмкость была снижена в полтора раза, а себестоимость изготовления — почти в два раза», — резюмировал Аносов.
В дальнейшем разработчики планируют полную автоматизацию технологии и её внедрение в станочные комплексы. Конечная цель — создание рабочих мест, на которых по 3D-модели можно будет оперативно изготавливать детали с практически любыми требуемыми показателями прочности и пластичности.
