АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Аддитивный синтез TiAl-сплава системы Ti–Al–V–Nb–Cr–Gd методом селективного электронно-лучевого сплавления / П. В. Панин [и др.] // Металлург. – 2023. – № 3. – С. 55–65. – (Процессы и технологии). – Библиография: 38 назв.

Исследованы технологические свойства, химический и фазовый составы металлопорошковой композиции (фракции 40–100 мкм) из нового шестикомпонентного интерметаллидного бета-затвердевающего TiAl-сплава Ti–44,5Al–2V–1Nb–2Cr–0,1Gd, ат. % (Ti–31,0Al–2,5V–2,5Nb–2,5Cr–0,4Gd, масс. %), полученной методом бестигельной индукционной плавки и газовой атомизации литого электрода, и предназначенной для аддитивного синтеза деталей по технологии селективного электронно-лучевого сплавления (СЭЛС). Показано, что химический состав МПК по основным элементам соответствует химическому составу электрода, а фазовый состав МПК соответствует быстрозакристаллизованному метастабильному состоянию (γ+α+β). Достигнуты высокие показатели качества по текучести и сферичности МПК. Установлено, что содержание Al в синтезированном состоянии по сравнению с исходным электродом уменьшается на 1,1–1,3 ат. % (1,0–1,2 масс. %) вследствие испарения. Микроструктура синтезированных заготовок представлена внутризеренными пластинчатыми (γ+α₂)-колониями и фазами γ и β₀/B2 по границам зерна. Выявлено неравномерное распределение Ti и Al по сечению вдоль направления построения (Z), приводящее к неоднородному распределению фаз и размера зерен. Указано, что областей с дуплексной или крупно-глобулярной γ-фазой, характерных для синтезированного TiAl-сплава 2-го поколения Ti–4822, не выявлено.

Исследование причин затухания ультразвуковых колебаний в 3D-тканом композиционном материале ортогонального плетения / С. И. Яковлева [и др.] // Вопросы материаловедения. – 2023. – № 1. – С. 83–93. – (Полимерные конструкционные материалы). – Библиография: 15 назв.

Рассмотрены особенности дефектов в 3D-тканых композиционных материалах. Предложен автоматизированный теневой ультразвуковой метод для проведения неразрушающего контроля. Для установления причин сильного затухания ультразвуковых волн в образце 3D-тканого композиционного материала ортогонального плетения применен метод рентгеновской компьютерной томографии. Показано, что на ослабление ультразвуковой волны может влиять величина проекции их суммарной площади на плоскость, перпендикулярную направлению ввода ультразвуковых колебаний.

Кабалдин, Ю. Г. Оценка структурных повреждений в конструкционных сплавах, полученных с использованием трехмерной печати электродуговой наплавкой, на основе фрактального анализа микроструктур / Ю. Г. Кабалдин, М. С. Аносов, М. А. Чернигин // Черные металлы. – 2023. – № 3. – С. 65–73. – (Металловедение и физика металлов). – Библиография: 27 назв.

Проведено исследование особенностей накопления структурной поврежденности сплавов Св-09Г2С и Св-07Х25Н13, полученных путем аддитивной электродуговой наплавки. Для оценки накопления повреждений в процессе усталостного нагружения проведена серия микроструктурных исследований с последующим фрактальным анализом полученных микроструктур на различных этапах испытания и при разных амплитудах напряжений в цикле. Выявлено, что в процессе усталостного нагружения в микроструктуре анализируемых сплавов наблюдается появление большого числа полос скольжения уже на начальных этапах испытания, после чего их число и общая площадь увеличиваются, что количественно показывает изменение фрактальной размерности изображения микроструктур. По результатам исследования установлено существенное влияние масштаба анализируемого изображения на результат оценки фрактальной размерности. Так, наиболее интенсивные структурные изменения наблюдаются на уровне отдельных, наиболее благоприятно расположенных зерен. Показано, что в качестве критерия образования макротрещины для сплава Св-09Г2С могут быть приняты значения приращения фрактальной размерности изображения -0,0075, -0,009 и -0,0175 для увеличений ×100, ×200 и ×500 и более соответственно. Указано, что зарождение макротрещины наблюдалось при достижении значений фрактальной размерности изображения микроструктуры DF = 1,863 ± 0,007. При анализе изменения фрактальной размерности сплава Св-07Х25Н13 установлено, что область, в которой в дальнейшем происходило зарождение микротрещин и наблюдалось появление макротрещины, имела наименьшие значения фрактальной размерности изображения. Определено, что зарождение макротрещины происходило при достижении значений фрактальной размерности изображения микроструктуры DF = 1,87 ± 0,006, при этом масштаб изображения для исследуемого сплава практически не влияет на указанный критерий. Предложен алгоритм оценки структурной поврежденности с помощью показателя фрактальной размерности изображения микроструктуры сплавов, полученных на основе аддитивной наплавки.

Корочкин, А. В. Проектирование и строительство автомобильных дорог с учетом современной технологии 3D-печати / А. В. Корочкин // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2023. – № 1. – С. 34–36. – Библиография: 8 назв.

Рассмотрены основные методы формирования трехмерных объектов с помощью 3D-принтеров. Дано описание метода послойного экструдирования вязких смесей. Приведены примеры строительства зданий и сооружений с помощью аддитивной технологии в РФ и за рубежом. Представлены основные виды активно применяемых строительных 3D-принтеров. Проведен анализ возможности использования 3D-печати при строительстве автомобильных дорог. Показаны преимущества аддитивной технологии перед традиционными способами строительства.

Механические свойства образцов из алюминиевого порошка АСП-30, изготовленных методом селективного лазерного плавления / И. И. Бинков [и др.] // Цветные металлы. – 2023. – № 3. – С. 54–60. – (Композиционные материалы и многофункциональные покрытия). – Библиография: 13 назв.

Рассмотрен процесс изготовления тестовых образцов из сплава алюминия АСП-30 методом селективного лазерного плавления (СЛП). Приведено краткое описание и характеристики комплекса. Изучены химический, гранулометрический, морфологический составы полученных материалов. Для отработки режимов выращивания были изготовлены три серии образцов при варьировании параметров процесса. При синтезе первой серии материалов изыскивали наиболее благоприятную ориентацию детали по отношению к платформе. При получении образцов второй и третьей серий стремились найти наиболее подходящие параметры для их выращивания: скорость сканирования луча, мощность излучения, высоту порошкового слоя. Исследованы механические свойства изготовленных материалов, объемная пористость и подповерхностный слой, шероховатость, микроструктура и химический состав микроструктуры шлифов, поверхность излома. Полученные результаты позволяют сделать выводы о наиболее благоприятных с точки зрения механических свойств ориентации детали относительно подложки, параметрах ее получения, требуемой погонной энергии, микроструктуре и распределении элементов в ней. Установлено, что наиболее благоприятная ориентация детали – вертикальная, наилучший показатель предела прочности был получен при толщине слоя 20 мкм и объемной энергии ~78 Дж/мм³ и составил 360 МПа, объемная пористость – 2,5%, а относительное удлинение при разрыве составило 1,56 %, что соответствует режиму хрупкого разрушения.

Мирошниченко, В. С. Цифровые и аддитивные технологии в литейном производстве / В. С. Мирошниченко, Ю. И. Гутько, А. Н. Голофаев // Литейщик России. – 2023. – № 1. – С. 18–20. – Библиография: 5 назв.

Рассмотрена разработка и исследование технологических параметров литья по оболочковым газифицируемым моделям в вакуумируемых формах. Создана экспериментальная модель при помощи CAD, CAE и CAM систем с последующим переводом ее в полнотелую 3D-модель с использованием 3D-принтера, из пластиков ABS и HIPs. Проведены эксперименты на моделях, напечатанных на 3D-принтере по FDM-технологии, с последующей формовкой данных моделей в песчаные вакуумируемые формы и заливкой с использованием сплава ЦАМ 4–1.

Плазменно-жидкостной рециклинг металлического порошка для 3D печати / Ал. Ф. Гайсин [и др.] // Физика и химия обработки материалов. – 2023. – № 1. – С. 37–44. – (Плазмохимические способы получения и обработки материалов). – Библиография: 14 назв.

Рассмотрен плазменно-жидкостной рециклинг порошка EOS StainlessSteel PH1, заключающийся в переработке изделий, изготовленных методом 3D печати. Определены вольтамперные характеристики, типы и формы разряда между металлическим анодом и электролитическим катодом. Методом сканирующей электронной микроскопии изучена топография поверхности порошка и элементный состав приповерхностного слоя частиц порошков. Установлено, что плазменно-жидкостный рециклинг позволяет получать металлический порошок для 3D печати размером от 10 до 120 мкм.

Применение трехмерных технологий для индивидуального эндопротезирования височно-нижнечелюстного сустава / Ж. В. Кадолич [и др.] // Полимерные материалы и технологии. – 2023. – Т. 9, № 2. – С. 68–77. – Библиография: 12 назв.

Рассмотрена возможность компьютерного моделирования конструкционной формы эндопротеза для реализации концепции индивидуального эндопротезирования. Показано, что симбиоз компьютерного моделирования и 3D-печати позволяет, просканировав область операционного вмешательства и сопоставив данные с результатами компьютерной томографии, смоделировать и изготовить индивидуальный эндопротез с высокой точностью геометрических параметров. Приведен алгоритм трехступенчатой конверсии томографических снимков в готовые трехмерные модели с применением комбинации программных продуктов (3DSlicer, Meshmixer, Fusion 360) для последующей печати. Проведены модельные испытания эндопротеза. Выполнена оценка эксплуатационных характеристик используемых в эндопротезировании материалов под нагрузкой 100–300 Н. По критерию коэффициента запаса прочности (2,0–2,1) рекомендованы материалы для элементов индивидуального эндопротеза височно-нижнечелюстного сустава: для мыщелкового отростка нижней челюсти – титановый сплав, для суставной ямки нижней челюсти – сверхвысокомолекулярный полиэтилен (или композиционные материалы на его основе).

Рябов, Д. А. Исследование усталостных структурных изменений в образцах из стали 09Г2С, полученных методом WAAM / Д. А. Рябов, М. С. Аносов, А. А. Хлыбов // Черные металлы. – 2023. – № 3. – С. 52–57. – (Металловедение и физика металлов). – Библиография: 24 назв.

Рассмотрены вопросы структурной деградации при знакопеременном нагружении образцов из стали 09Г2С, полученных по технологии аддитивного электродугового выращивания (WAAM). Дана оценка механических свойств образцов из стали 09Г2С, вырезанных из заготовки в направлении вдоль и поперек наплавления слоев. Получены кривые малоцикловой усталости для продольно и поперечно вырезанных образцов. Механические свойства, в том числе усталостные, образцов, вырезанных вдоль направления наплавки, на 10 % выше, чем у образцов, вырезанных поперек. Показаны структурные изменения, проходящие в исследуемом материале в процессе циклического нагружения. Для оценки структурных изменений применен способ цифрового анализа изображений микроструктур (определение показателя фрактальной размерности), полученных при различной наработке. Установлены изменение акустических и магнитных характеристик напечатанного материала от числа циклов при знакопеременном нагружении и связь между наработкой и коэрцитивной силой.

Фотополимеризация в 3D-печати тканеинженерных конструкций для регенеративной медицины / А. Н. Генералова [и др.] // Успехи химии. – 2023. – Т. 92, № 2. – № статьи RCR5068. – Библиография: 225 назв.

Рассмотрены основные механизмы радикальных реакций и особенности их проведения. Представлены наиболее распространенные материалы для фотокомпозиций, включающие природные и синтетические полимеры, а также прекурсоры, описаны различные механизмы активации фотоинициаторов. Изучены достижения в области фотополимеризации с использованием современных лазерных технологий 3D-печати на основе экструзии и стереолитографии для получения тканеинженерных конструкций в широком диапазоне размеров, разнообразной формы, с прецизионно организованной архитектурой. Обсуждены вопросы интеграции указанных подходов с методами биоинженерии и клеточной технологии, в том числе для создания тканеспецифичных и полимеризуемых in vivo конструкций.

Additive manufacturing of magnesium matrix composites: Comprehensive review of recent progress and research perspectives [Электронный ресурс] / C. Zhang [et al.] // Journal of magnesium and alloys. – 2023. – Vol. 11, iss. 2. – P. 425–461 – DOI: 10.1016/j.jma.2023.02.005. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213956723000440 (дата обращения: 2023-11-01).

Переведенное заглавие: Аддитивное производство композитов с магниевой матрицей: всесторонний обзор последних достижений и перспективы развития.

Рассмотрены последние достижения в области аддитивного производства композитов с магниевой матрицей (AM MMCS). Представлены технологии, которые используются для изготовления композитов: селективное лазерное плавление (SLM), селективное плавление электронным лучом (EBSM), формирование сетки с помощью лазерной инженерии (LENS) и производство присадок для проволоки и дуги (WAAM). Описан механизм образования и методы контроля типичных дефектов: эффект комкования, пористость, плохое оплавление, потерю элементов сплава и трещины, образующиеся во время аддитивного производства. Предложены основные задачи, стоящие перед производством композитов: разработка состава и подготовка порошкообразного сырья. Подробно рассмотрена взаимосвязь между микроструктурой и механическими свойствами, коррозионной стойкостью и биосовместимостью композитов.

Patient-specific pessaries for pelvic organ prolapse using three-dimensional printing: a pilot study [Электронный ресурс] / C. X. Hong [et al.] // Urogynecology. – 2023. – DOI: 10.1097/SPV.0000000000001346. – URL: https://journals.lww.com/fpmrs/Fulltext/9900/Patient_Specific_Pessaries_for_Pelvic_Organ.84.aspx (дата обращения: 2023-11-01).

Переведенное заглавие: Использование трехмерной печати для изготовления пессарий для лечения выпадения органов таза: пилотное исследование.

Проведена оценка целесообразности использования пессариев, изготовленных из трехмерных (3D) печатных форм, для улучшения симптомов заболевания и повышения общей удовлетворенности лечением у пациентов, использующих стандартные пессарии. Для каждого пациента были разработаны и изготовлены индивидуальные пессарии с использованием данных пациента и анатомических измерений, полученных в ходе клинической оценки. Изготовление пессария включало инъекцию биосовместимого жидкого силиконового каучука в формы для 3D-печати с последующим нанесением биосовместимого силиконового покрытия. Симптоматический дистресс при выпадениях органов малого таза и удовлетворенность лечением с помощью пессария оценивались до и после 3-недельного испытания пессария на дому. Пессарии, разработанные специально для пациента, это хорошая альтернатива стандартным пессариям для облегчения симптомов выпадения органов.