Специалисты «Росатома» создали единую базу данных, включающую полный перечень свойств материалов для 3D-печати. База собрала в себя более 60 ключевых характеристик таких материалов: состав порошков, свойства сплавов, методы обработки и контроля качества. Благодаря этой системе подбор материалов сократится в 3-5 раз, а также появится возможность разрабатывать до 10 материалов в день.
В сегодняшнем дайджесте рассказываем о новинках в мире 3D-печати и строительства.
Титановый сплав для 3D-строительства
Команда ученых из Мельбурнского королевского университета разработала инновационный титановый сплав для 3D-печати. По заявлению команды, в настоящее время в 3D-печати используется устаревший титановый сплав Ti-6Al-4V, который помимо, собственно, титана включает еще алюминий и ванадий. По свойствам такой сплав хорош — он прочный, жесткий, устойчив к нагрузкам. Но в процессе печати в этом материале формируются столбчатые зерна. Таким образом, напечатанные детали остаются прочными только в одном направлении, а в других они нестабильны. Чтобы это компенсировать, инженеры добавляют в конструкции дополнительные опорные элементы, а это делает производство дороже и сложнее.
В течение 3 лет ученые анализировали 3 ключевых параметра, которые влияют на зернистую структуру сплавов:
- ΔTs — диапазон неравновесной кристаллизации. Это температурный интервал, в котором металл затвердевает при неравновесных условиях.
- Q — фактор ограничения роста. Это скорость образования «конституционного переохлаждения» на начальном этапе кристаллизации.
- P — параметр конституционного переохлаждения. Общий потенциал кристаллизации новых зерен на всем протяжении процесса затвердевания.
В результате опытов подтвердилось, что параметр P является наиболее точным индикатором в процессе выбора легирующих элементов, позволяющих получить прочную и стабильную структуру титановых сплавов при 3D-печати. И основываясь на собственных исследованиях, ученые разработали титановый сплав, производство которого аж на треть дешевле, по сравнению с производством обычного титана. Новый сплав не только дешевле, но и пластичнее, прочнее и устойчивее.
Инновационный метод печати
Команда нижегородских ученых разработала и запатентовала инновационную технологию, которая сочетает в себе трехмерную печать и интеллектуальный контроль качества. Специальная система мониторинга и прогнозирования запускается параллельно с процессом 3D-печати металлических изделий. В отличие от существующих методов контроля, эта система способна оценивать текущее состояние процесса печати и прогнозировать его стабильность в режиме реального времени.
В процессе печати искусственный интеллект собирает и анализирует комплексные данные, регистрируя изменения силы тока, напряжение электрической дуги, звуковые сигналы, возникающие при печати, и на основе всех этих данных создает комплексный «энерго-акустический сигнал». Рекуррентная нейросеть анализирует данные и определяет состояние процесса — «устойчивое» или «неустойчивое». Нейросеть способна прогнозировать поведение системы на 0,1 секунды вперед с точностью 91%. Это позволяет заранее выявить потенциальные проблемы и скорректировать параметры печати до появления дефектов.
3D-печать из подручных материалов
Японская компания Lib Work представила технологию Lib Earth House Construction, которая позволяет печатать дома из обычной земли. По заявлениям компании, объекты, напечатанные таким способом, обладают сейсмоустойчивостью и могут служить до 700 лет. Вместо привычного бетона в новой технологии используется запатентованная смесь земли, гашеной извести и натуральных волокон.
Такой метод может подойти для возведения жилых зданий, небольших общественных заведений и автобусных остановок. Но если не хочется рисковать — сэндвич-панели отлично подойдут для строительства подобных объектов, а устойчивость, в том числе и к погодным явлением, и срок их службы ничуть не уступает земляной смеси.
3D-дома захватывают Австралию
Компания Contec Australia завершила строительство первого в стране многоэтажного бетонного дома, напечатанного на 3D-принтере. Строительство двухэтажного дома, от укладки фундамента до окончательной отделки, заняло пять месяцев, а несущие конструкции были напечатаны всего за 18 часов благодаря мобильной робототехнике.
Большую часть строительного процесса автоматизировал мобильный роботизированный принтер Contec. В процессе 3D-печати использовалась специальная бетонная смесь, которую наносили послойно, поэтому необходимость в опалубке или строительных лесах отпала. Смесь обладает самонесущей конструкцией, затвердевает менее чем за три минуты и достигает прочности на сжатие 50 МПа, что более чем в три раза превышает прочность стандартного кирпича, рассчитанного на 15 МПа. Полученные стены устойчивы к суровым погодным явлением, обладают высокой теплоизоляцией, устойчивы к термитам, а также огне- и водонепроницаемы.
