Parti composite stampate in 3D. Credito:Sergey Gnuskov/NUST MISIS
Gli scienziati di NUST MISIS hanno sviluppato un metodo per produrre parti composite per l'industria aerospaziale, che ha aumentato la resistenza dei prodotti finiti del 15% grazie a una combinazione di tecnologie laser e pressatura isostatica. I risultati dello studio sono stati pubblicati su The International Journal of Advanced Manufacturing Technology .
Il materiale composito titanio-silicio ha proprietà meccaniche uniche necessarie per la creazione del trasporto aereo e terrestre:elevata resistenza alla trazione e rigidità. Le parti realizzate con tali compositi sono richieste dall'industria aerospaziale.
Le proprietà di questa fibra composita dipendono fortemente da una tecnologia di produzione abbastanza complessa, il che implica una serie di limitazioni significative. A causa dell'elevata attività chimica del titanio, i metodi di produzione allo stato liquido non sono applicabili per la fabbricazione di compositi titanio-silicone.
Il team di ricerca del NUST MISIS Hybrid Additive Technologies Laboratory ha offerto una soluzione al problema:un approccio ibrido che combina tecnologia laser e pressatura a caldo.
"L'approccio ibrido che combina la fusione a letto di polvere laser e la pressatura isostatica a caldo incapsulata è stato applicato per l'elaborazione di parti composite costituite da matrice in lega di titanio rinforzata da fibre di carburo di silicio", ha affermato Andrey Travyanov, coautore dello sviluppo, uno dei massimi esperti di il NUST MISIS Hybrid Additive Technologies Laboratory.
"Il metodo presuppone che le fibre possano essere collocate nella matrice dopo la fabbricazione di un singolo elemento. Successivamente, la parte con la forma finale potrebbe essere assemblata utilizzando i singoli elementi. Il consolidamento della parte finale può essere eseguito mediante isostatico a caldo pressatura.L'elevata pressione e temperatura indurranno il restringimento degli spazi tra la matrice e la fibra e favoriranno la diffusione dell'unione degli elementi della matrice.L'ulteriore inserimento delle fibre e l'assemblaggio di più singoli elementi consente la produzione della preforma con distribuzione uniforme delle fibre in il volume."
Secondo gli sviluppatori, la fattibilità dell'approccio proposto è stata confermata sperimentalmente. Di conseguenza, sono state prodotte con successo le parti in lega di titanio rinforzata con fibre con una frazione in volume di fibre pari al 17%. La tomografia a raggi X ha rivelato l'assenza di difetti nella parte ottenuta e un buon contatto tra la matrice e le fibre.
I test per la flessione a tre punti hanno mostrato che la parte composita creata secondo la nuova tecnologia ha indicatori di resistenza e rigidità significativamente più elevati, fino al 15%, rispetto alla parte realizzata in una massiccia lega di titanio.
Attualmente, il gruppo scientifico sta lavorando per ottimizzare la tecnologia e ampliare la gamma di parti prodotte. + Esplora ulteriormente
