Ученые Нижегородского государственного технического университета имени Р. Е. Алексеева получили евразийский патент на технологию, которая делает металлическую 3D-печать управляемой и предсказуемой. Об этом представители университета рассказали Науке Mail.
Патент № 050181 защищает способ трехмерной печати электродуговой наплавкой с интеллектуальной диагностикой устойчивости процесса. Разработку выполнил коллектив НГТУ под руководством Дмитрия Шатагина, патент действует в странах Евразийской патентной конвенции.
Электродуговая 3D-печать металлом чувствительна к малейшим колебаниям. Изменение тока, напряжения или поведения дуги легко приводит к порам, шлаковым включениям и непроплавленным зонам, которые ослабляют деталь. Новая система НГТУ решает эту проблему за счет непрерывного контроля и прогноза состояния процесса прямо во время печати.
Во время формирования изделия система одновременно регистрирует силу тока, напряжение электрической дуги и акустические сигналы. Эти данные объединяются в единый энерго-акустический сигнал, отражающий текущее состояние наплавки. Далее он анализируется методами нелинейной динамики и машинного обучения, что позволяет фиксировать даже небольшие признаки нестабильности, которые не видны при стандартном контроле.
Ключевую роль играет нейронная сеть, обученная на экспериментальных данных. Она в реальном времени определяет, остается ли процесс устойчивым, и прогнозирует его поведение на 0,1 секунды вперед с точностью около 91%. Основным индикатором служит фрактальная размерность энерго-акустического сигнала. При превышении порогового значения 2,5 система распознает риск потери устойчивости и позволяет скорректировать параметры до того, как появятся дефекты.
Такой метод снижает долю брака, повышает прочность и надежность металлических изделий и сокращает затраты на доработку и контроль качества. При этом технология может применяться не только в аддитивном производстве, но и в других процессах формообразования металлов и сплавов, где критичны стабильность и точность.
Над разработкой работали Дмитрий Шатагин, Сергей Манцеров, Максим Аносов и Наталья Клочкова. Их решение показывает, как интеллектуальные методы позволяют взять под контроль один из самых сложных этапов современной металлообработки.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что виолончель напечатали на 3D-принтере.
