Данное исследование было просмотрен 249 раз

Передовые цифровые производственные технологии на основе использования лучевых и электрофизических источников энергии

Группа научных исследований: Передовые Цифровые технологии. Цифровое проектирование, математическое моделирование и управление жизненным циклом изделия или продукции (Smart Design) и технологии «умного» производства (Smart Manufacturing).

Срок реализации: 2021-2025 гг.

Решаемые научно-технические задачи, полученные и ожидаемые результаты

В 2021 году

  • Проведены исследования процессов формирования микро и макродефектов объектов аддитивного производства и определены ключевые факторы их появления. Разработаны классификация и описание механизмов и возможных причин формирования дефектов, специфичных для аддитивного производства. Определен феноменологический критерий оценки вероятности появления дефектов структуры на этапе кристаллизации, в зоне термического влияния и при термической обработке.
  • Проведены исследования нелинейных термомеханических процессов формирования напряженно-деформированного состояния пространственно-неоднородных крупногабаритных объектов в процессе аддитивного производства. Экспериментально определены распределения компонент тензора остаточных напряжений по объему экспериментальных образцов различной конфигурации. Разработано атематическое описание процесса формирования напряженного состояния пространственно-неоднородных крупногабаритных объектов в процессе аддитивного производства с учетом термокинетических параметров процесса, композиционного состава, геометрических размеров и формы.
В 2022 году
  • Проведены экспериментальные исследования влияния многократного термоциклирования на структуру и свойства металлических, том числе слоистых и градиентных, материалов. Разработана методика измерения термических циклов непосредственно в процессе построения изделия. Создана расчетная методика определения пространственного распределения дефектов кристаллической решетки с учетом влияния термодеформационного воздействия квазипериодических температурных полей
  • Проведены исследования процесса формирования напряженного состояния мультиматериальных объемных конструкций в условиях аддитивного производства. Определены механизмы формирования пространственно-неоднородного напряженно-деформированного состояния объемных конструкций с градиентными переходами в неравновесных условиях. Выявлены закономерности пластического течения объемных материалов в широком диапазоне температур. Разработана методика прогнозирования свойств и структуры крупногабаритных изделий на модельных мелкомасштабных образцах.
В 2023 году
  • Разработаны принципы и подходы формирования заданного комплекса микроструктурных и механических свойств объектов, получаемых методами аддитивного производства, на основе In-situ методов управления процессом кристаллизации в условиях воздействия быстродвижущимися источниками энергии, обеспечивающих формирование структуры различной пространственной направленности.
  • Проведены исследования влияния напряженного состояния на геометрию изделий. Выявлены закономерности формирования поля временных и остаточных деформаций пространственно-неоднородных крупногабаритных объектов в процессе аддитивного производства с учетом термокинетических параметров процесса, композиционного состава, геометрических размеров и формы.
В 2024 году
  • Проведены исследования эволюции напряженно-деформированного состояния в материалах и конструкциях, полученных методами аддитивного производства. Определены закономерности релаксации напряжений материалов в условиях термического и термомеханического воздействий. Разработана методика оценки влияния поверхностных и внутренних дефектов на уровень физико-механических характеристик синтезируемых материалов
  • Разработаны методики минимизации и компенсации остаточных деформаций крупногабаритных объектов в процессе аддитивного производства, в том числе:
  • методика компенсации остаточных деформаций крупногабаритных объектов в процессе аддитивного производства за счет направленной коррекции технологических моделей.
  • методика минимизации остаточных деформаций крупногабаритных объектов в процессе аддитивного производства за счет конструктивного изменения локальной жесткости.
  • Разработаны технологические рекомендаций по постобработке заготовок, полученных аддитивными методами включающие:
  • оценка возможности механической обработки деталей, находящихся в напряженно-деформированном состоянии без термической обработки на снятие напряжений.
  • рекомендации по выбору технологий отделения от подложек заготовок, получаемых аддитивными методами.
В 2025 году
  • Проведены исследования влияния конструктивных особенностей деталей на формирование общих и местных деформаций. Разработаны:
  • Методика оценки вероятности коробления за счет потери устойчивости тонкостенных сложнопрофильных элементов.
  • Методика определения масштабного коэффициенту усадки в зависимости от химического состава используемого материала.
  • Методика определения величины общих деформаций деталей в зависимости от конструкционной жесткости подложки.
  • Разработаны методы повышения эффективности производственного цикла изготовления деталей с использованием аддитивных технологий. Разработаны:
  • методика оценки влияния абсолютной точности манипулятора на качество поверхности при прямом лазерном выращивании.
  • методика высокоточного базирования деталей на операциях постобработки с целью уменьшения технологических припусков.
  • методика увеличения геометрической точности первого экземпляра за счет применения методик минимизации и компенсации остаточных напряжений деталей, получаемых аддитивными методами.