Проектирование и изготовление деталей и узлов аэрокосмических конструкций из композитных материалов в условиях аддитивного производства

В данной статье поднимается тема модернизации существующих технологических процессов заготовительного производства в части исключения дорогостоящего и длительного этапа проектирования и изготовления металлических пресс-форм и внедрения технологий 3D-печати. В статье представлена информация о технологии 3D-печати, основанной на методе экструзии. Приводится информация об основных этапах проектирования технологической оснастки для детали «Вставка» с учетом особенностей и ограничений, связанных с печатью на 3D-принтерах. В рамках исследования был проведен анализ шероховатости и усадки тестовых образцов, которые были изготовлены на 3D-принтере из различных композитных материалов.

1. Вдовин Р. А., Балякин А. В., Гончаров Е. С. Современные технологии при производстве крупногабаритных отливок деталей ГТД: моногр. Самара: Изд-во Самарского ун-та, 2022. 112 с. ISBN 978-5-7883-1853-0.

2. Вдовин Р. А. Разработка и внедрение в производство цифровой гибридной технологии изготовления лопаток ГТД на основе методов быстрого прототипирования // Вестник РГАТУ имени П. А. Соловьева. 2019. № 4 (51). С. 47–52. EDN: QDLSDO.

3. Яблочников Е. И., Грибовский А. А., Пирогов А. В. Эффективность применения аддитивных технологий для изготовления литьевых форм и при подготовке производства изделий из термопластичных полимерных материалов // Металлообработка. 2013. № 5–6. С. 74–80.

4. Bayu K. R., Ariawan I. F., Dody U. A review on the fused deposition modeling (FDM) 3D printing: Filament processing, materials, and printing parameters // Open Engineering. 2021. Vol. 11, no. 1. P. 639–649. DOI: 10.1515/eng-2021-0063.

5. Vaezi M., Chianrabutra S., Mellor B. [et al.]. Multiple material additive manufacturing – Part 1: a review // Virtual and Physical Prototyping. 2013. Vol. 8 (1). Р. 19–50. DOI: 10.1080/17452759.2013.778175.

6. Лопатин А. Н., Зверков И. Д. Изготовление формообразующей оснастки аддитивными методами для композитных деталей // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 2 (55). С. 53–59. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-2-53-59. EDN: ZIIYWT.

7. Балякин А. В., Гончаров Е. С., Злобин Е. П. Анализ технологических возможностей и ограничений 3d принтеров для изготовления прототипов ГТУ // Всероссийский научно-технический форум по двигателям и энергетическим установкам имени Н. Д. Кузнецова, посвященный 110-летию ПАО «ОДККУЗНЕЦОВ». Самара: Изд-во Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева, 2022. С. 20–22. EDN: NTBMQY.

8. Doshi M., Mahale A., Singh S. K. Printing parameters and materials affecting mechanical properties of FDM-3D printed Parts: Perspective and prospects. // Materials Today: Proceedings // 2022. Vol. 50 (5). P. 2269–2275.

9. Pérez M., Medina-Sánchez G., García-Collado A. [et al.]. Surface Quality Enhancement of Fused Deposition Modeling (FDM) Printed Samples Based on the Selection of Critical Printing Parameters // Materials. 2018. Vol. 1 (8). DOI: 10.3390/ma11081382.

10. Wang T.-M., Xi J.-T., Jin Y. A model research for prototype warp deformation in the FDM process // Journal of Additive Manufacturing Technology. 2007. Vol. 33 (11). Р. 1087– 1096. DOI: 10.1007/s00170-006-0556-9.

11. Huang Q., Marshall G. S., Epstein D. J. An Analytical Foundation for Optimal Compensation of Three-Dimensional Shape Deformation in Additive Manufacturing // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2016. Vol. 138. P. 061010-1. DOI: 10.1115/1.4032220.