Разработка позволит печатать крупногабаритные изделия из карбида кремния, который может стать заменой тяжелых и менее стойких металлических сплавов в энергетической и других отраслях промышленности
Сотрудники АО «НИИ НПО «ЛУЧ» разработали прототип установки селективного лазерного спекания (СЛС) с новой кластерной лазерно-оптической системой сканирования. Она позволяет использовать от четырёх до девяти сканирующих устройств, что расширяет возможности по производству крупногабаритных изделий из карбида кремния. НИОКР проводились в рамках комплексной программы развития техники, технологий и научных исследований в области атомной энергии (КП РТТН).
Уникальные по своим свойствам изделия из карбида кремния востребованы во многих областях современной промышленности, от атомной до автомобилестроения. По сравнению с традиционной сталью или алюминием материал обеспечивает изделию высокую твёрдость (немного уступает алмазу), конструкционную прочность, теплопроводность, низкий уровень теплового расширения и отличные трибологические свойства. Применение технологии СЛС позволяет изготавливать сложные по конструкции изделия с высокой точностью, сокращая при этом технологический цикл.
«Продукцию из карбида кремния институт выпускает давно, но классическими способами, которые не позволяли создавать сложные по геометрии изделия. Аддитивные технологии открывают возможность экспериментировать с материалами, размерами и формой. Мы решили разработать собственную технологию 3D-печати из порошка карбида кремния. На первом этапе проекта разработали рабочую конструкторскую документацию кластерной лазерно-оптической системы, затем совместно с коллегами из машиностроительного дивизиона приступили к созданию прототипа аддитивной установки. Особенностью разработки является компоновка сканаторов вертикальным способом, что позволяет увеличить их количество на одном аддитивном устройстве. Благодаря этому увеличивается и рабочее поле, что в свою очередь позволяет делать крупногабаритные детали, а также наращивать производительность процесса в 3-4 раза», — рассказал заместитель директора «Отделения оптических и информационных технологий» АО «НИИ НПО «ЛУЧ» и руководитель проекта Илья Шарапов.
Сейчас установка СЛС имеет рабочую зону 1000 × 1000 мм, при этом предусмотрена возможность ограничения рабочего поля до размеров 300 × 300 мм, что позволяет минимизировать расход сырья при изготовлении компактных изделий. Проведенные испытания прототипа кластерной системы сканирования СЛС подтвердили полное соответствие характеристик требованиям технического задания.
На дальнейших этапах планируется применять данную систему для разработки и изготовления сложных изделий из облегченного карбида кремния, полученного методом СЛС. Например, для производства оболочек твэлов нового поколения или дисковых тормозов в автомобильной промышленности.