Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) и Института автоматизации проектирования Российской академии наук (РАН) представили инновационный численный метод, который позволяет более точно моделировать процесс селективного лазерного плавления. Эта технология является одной из ключевых в аддитивном производстве металлических изделий. Подробности об этом сообщает ИА Грозный-информ.
Селективное лазерное плавление представляет собой метод, при котором лазерный луч, перемещаясь по слою металлического порошка, выжигает деталь, слой за слоем. Эта технология произвела настоящую революцию в области машиностроения, так как она позволяет создавать компоненты с очень сложной геометрией, которые невозможно изготовить с использованием традиционных методов, таких как литье или фрезеровка.
С каждым годом селективное лазерное плавление занимает все более значимую нишу на промышленном рынке. Если всего десять лет назад данная технология рассматривалась в первую очередь как инструмент для создания прототипов, то сейчас она активно используется для серийного производства ответственных деталей в таких отраслях, как авиакосмическая, автомобилестроение, медицинская промышленность и оборона.
Однако у этой технологии есть и свои недостатки. Одним из главных является то, что детали, изготовленные методом селективного лазерного плавления, могут обладать низкой усталостной прочностью. Это характеризует способность материала выдерживать многократные низкоамплитудные нагрузки, что может быть критично для изделий, работающих в условиях вибрации или циклических нагрузок. Основная причина этого кроется в микроструктуре, которая формируется в процессе послойного синтеза и зависит от режимов воздействия лазера.
В связи с этим группа российских ученых поставила перед собой важную задачу: разработать математический инструмент, который будет способен предсказать, какая микроструктура образуется в материале до начала печати и как она повлияет на долговечность изделия. Исследователи опирались на свои предыдущие наработки в области численного моделирования, включая модели усталостного разрушения и численные схемы для задач упругости.
Теперь эти достижения были объединены в новый инструмент, который применим к задаче лазерного плавления порошка. Результаты работы исследователей были опубликованы в научном журнале Mathematical Models and Computer Simulations.