Напечатанные на 3D-принтере детали выдержали температуры ракетных двигателей
Аддитивное производство компонентов двигателей до сих пор было серьезно ограничено отсутствием металлических сплавов, способных выдерживать экстремальные температуры космического полета и в то же время доступных по цене. Дорогостоящие сплавы были единственным вариантом для 3D-печати деталей двигателей, пока в Исследовательском центре Гленна НАСА в Кливленде, штат Огайо, не был разработан сплав GRX-810.
В состав входят никель, кобальт и хром. Керамическое оксидное покрытие на частицах порошкообразного металла повышает его термостойкость и улучшает эксплуатационные характеристики. Эти порошки, известные как сплавы с оксидным дисперсионным упрочнением (oxide dispersion strengthened, сокращенно ODS), на момент начала проекта также имели весьма высокую себестоимость.
Передовая технология нанесения дисперсионного покрытия, разработанная в Гленне, использует резонансное акустическое смешивание. Контейнер, заполненный металлическим порошком и частицами нанооксида, подвергается воздействию быстрой вибрации. Она равномерно покрывает каждую частицу оксидом, делая их неразделимыми. Даже если изготовленная деталь измельчается в порошок и используется повторно, следующий компонент будет обладать свойствами ODS.
Преимущества по сравнению с обычными сплавами весьма существенны. GRX-810 может выдерживать до года температуру 2000°F (1170°C) под нагрузкой, которая разрушила бы любой другой доступный сплав за считанные часы. Кроме того, такие детали, напечатанные на 3D-принтере , позволяют создавать более сложные формы по сравнению с металлическими деталями, изготовленными традиционными методами.
Компания Elementum 3D из Эри, штат Колорадо, производит GRX-810 для своих клиентов в объемах от небольших партий до тонны. Компания имеет эксклюзивную лицензию на запатентованный NASA сплав и технологию производства и продолжает сотрудничество с Агентством в рамках Соглашения об усовершенствованием материала, необходимых для освоения космоса.
Материал под действием напряжения или большой нагрузки при высокой температуре может начать деформироваться и растягиваться как ириска. Первоначальные испытания сплава GRX-810, проведенные в ходе крупносерийного производства, показали срок службы вдвое дольше, чем у материала, изначально произведенного мелкосерийно, и это уже фантастический результат!Джереми Итентехнический директор Elementum 3D
Коммерческий космос и другие отрасли, включая авиацию, невероятно заинтересованы в поставках изделий из сплава GRX-810. Одно из таких изделий — датчик расхода газа для двигателей. Датчики контролируют скорость газов, проходящих через турбину, помогая инженерам оптимизировать работу двигателя. Однако эти датчики быстро выходили из строя из-за экстремальных температур и нагрузок. Использование датчиков расхода из GRX-810 может повысить топливную экономичность самолетов, сократить выбросы и частоту замен оборудования.
Недавно мы рассказали о похожем изобретении российских ученых, которые создали сверхпрочную металлокерамику для газотурбинных двигателей.
