Российские учёные придумали систему оценки прочности деталей для авиации, «распечатанных» на 3D-принтерах

Аддитивные технологии в авиации открывают возможности для создания лёгких и сложных деталей, но при их использовании возникают проблемы с анизотропией. Это означает, что прочность и жёсткость изделий могут зависеть от направления нагрузки. Учёные из Пермского Политеха исследуют, как концентрация напряжений влияет на циклическое разрушение материалов, чтобы улучшить качество 3D-производства и эксплуатационные характеристики.

В процессе 3D-печати детали могут иметь неоднородные свойства из-за особенностей оборудования и стратегий формирования слоёв. Это приводит к появлению пористости и изменениям в геометрии структуры, что негативно сказывается на устойчивости материалов к усталости — их способности выдерживать многократные нагрузки. В результате экспериментов с малоцикловой усталостью исследователи поняли, что правильный учёт напряжений может продлить срок службы конструкций, сделанных из 3D-материалов.

В своих экспериментах учёные изучили титановые сплавы, используемые в авиации, и провели наплавку методом холодного переноса металла, что помогло снизить остаточные напряжения. Они вырезали образцы в разных направлениях и выяснили, что горизонтально вырезанные детали показывают на 5−10% большую долговечность, чем вертикальные. Артём Ильиных, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, отметил, что использование коэффициентов концентрации напряжений поможет более точно прогнозировать долговечность 3D-изделий и их способности справляться с нагрузками.