Как нам улучшить аддитивное производство

DARPA планирует тщательно исследовать микроструктуры, создаваемые в процессе 3D-печати, и тем самым перевести новейшие технологии из разряда экспериментальных в традиционные 15 Июнь 2015, 10:19

Луч лазера нагревает металлический порошок, сплавляя его слой за слоем — так работает один из методов аддитивного производства (АП). Несмотря на самые радужные перспективы, которые, бесспорно, имеются у АП, эти технологии все еще не «выбрались из пеленок» — в особенности это касается понимания того, как влияют даже самые небольшие изменения в производственных параметрах на качества и свойства получаемых материалов. Новая программа DARPA — Open Manufacturing — поможет найти решение этой проблемы с помощью создания и тестирования технологий, которые смогут отслеживать, анализировать, прогнозировать и контролировать изменяемые составляющие производственного процесса, что в итоге должно привести к быстрой оценке итоговых продуктов.

«В основе нашей новой программы — желание обнаружить и понять физику и параметры процессов в новейших методах производства. Это в итоге поможет нам быстро и точно прогнозировать, как будет вести себя тот или иной изготовленный компонент, — рассказывает руководитель программы Open Manufacturing Мик Маер (Mick Maher). — Надежность и повторяемость новых технологий всегда поначалу неопределенна. В итоге нам приходится оценивать такие материалы и процессы, используя «метод научного тыка», который неизбежно приводит к расходам денег и времени, и в конце концов ослабляет стимул делать что-то инновационное».

Основная проблема, связанная с компонентами, которые были созданы с применением аддитивных технологий, состоит в том, что они обычно состоят из бесчисленных скрепленных между собой бусин микронного размера, уложенных слоями. И даже в случае использования хорошо известных и проверенных сплавов можно получить материал с различной «микроструктурой», наделяющей изготовленный компонент разными свойствами и поведением — это сильно отличает его от такого же продукта, изготовленного традиционными способами. Более того, одинаковые компоненты, созданные на разных машинах, могут отличаться и друг от друга. Таким образом, каждый «новый» материал должен быть исследован с высокой точностью, а любой новый процесс — тщательно контролироваться. 

Для разработки такого усовершенствованного контроля за производством специалисты, работающие в рамках программы Open Manufacturing, планируют исследовать технологии быстрой оценки свойств, которую можно будет применить не только в 3D-печати, но и во многих других перспективных технологиях аддитивного производства. Новая программа DARPA будет осуществляться по трем направлениям: два из них будут связаны с аддитивными процессами в металлах, еще один — исследовать соединение композитных структур. 

Аддитивное производство, включащее передовые технологии 3D-печати, сегодня переживает настоящий бум. В прошлом году на МКС с помощью 3D-принтера был изготовлен торцовый ключ — прозрачный намек на то, что в будущем использование таких технологий избавит инженеров от необходимости забрасывать на орбиту десятки и сотни наименований различных инструментов. Не менее фантастичные вещи творятся и на Земле — вспомним готовность ВМС США запустить линию аддитивного производства прямо на борту корабля и сертификацию напечатанных деталей для двигателей коммерческих авиалайнеров.