Исследователи из России и Болгарии разработали датчик, который способен улучшить технологию 3D-печати металлических деталей. С помощью него можно более точно и быстро создавать промышленно значимые изделия, учитывая все технологические параметры. Разработка может найти применение в авиа- и ракетостроительной отраслях. Результаты работы ученые опубликовали в IEEE Sensors Journal.

«Для создания металлической детали с помощью послойного выращивания необходимо брать в расчет множество требований к механическим свойствам, химическому составу и дефектной структуре. Для наплавки слоев чаще всего используется метод электронного луча. Однако этот инструмент не всегда точен в плане плавки проволоки. Чтобы решить эту проблему, мы придумали датчик, который регистрирует положение проволоки и позволяет точно плавить слои», — объясняет один из авторов исследования, инженер кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» Пермского национального исследовательского политехнического университета Степан Варушкин.

Чтобы создать датчик, исследователи сначала нашли физическую величину, которая позволяет получать точную информацию о процессе наплавки. Затем авторы создали специальную математическую модель, которая позволила установить «связь» между сигналом на выходе с датчика и положением проволоки относительно электронного луча. После этого ученые придумали схему его регистрации и методику обработки. В конечном итоге исследователи изготовили и собрали все части устройства и провели ряд экспериментов для подтверждения результатов проведенного ранее компьютерного моделирования.

На данный момент ученые представили лабораторный образец своего устройства и теперь работают над созданием взаимодействующей с ним системы. С помощью нее можно будет в автоматическом режиме совмещать электронный луч с проволокой. Изобретение будет потенциально интересно тем предприятиям, которые используют электронно-лучевые аддитивные технологии. В отличие от зарубежных аналогов, технология российских исследователей позволяет совмещать электронный луч с проволокой более точно и быстро. Новая разработка также не требует сложного оборудования и может работать в широком интервале режимов процесса. Созданный учеными датчик, по расчетам, позволит сэкономить 5-10% металла.