Исследование закономерностей формирования структуры и свойств композиционных и полимерных материалов для сельскохозяйственной техники и оборудования, изготовленных с использованием технологий 3D печати и вакуумирования

Объектом исследования являются технологии изготовления и ремонта деталей сельскохозяйственной техники и оборудования с использованием полимерных композиционных материалов. Предмет исследования – закономерности формирования свойств полимерных композиционных материалов в зависимости от технологических режимов изготовления и ремонта деталей сельскохозяйственной техники и оборудования. Цель исследования – повышение надёжности деталей сельскохозяйственной техники и ресурсосбережение за счёт использования конструкционных полимерных композиционных материалов и 3D-печати при их изготовлении и техническом сервисе. Научная новизна – новые полимерные композиционные материалы, закономерности формирования их свойств, а также технологии изготовления и ремонта деталей сельскохозяйственной техники и оборудования из полимерных композиционных материалов с использованием 3D-печати. Задачи исследования: - разработка технологического процесса изготовления вышедших из строя полимерных деталей сельскохозяйственной техники с помощью 3D-печати методом FDM с упрочнением компаундами методом вакуумной пропитки; - разработка технологии изготовления диафрагм мембраннопоршневого насоса из полиуретанов методом свободного литья в силиконовые формы для его ремонта; - определение триботехнических характеристик полимерных материалов, используемых в технологии 3D печати методом послойного наплавления (FDM – Fused Deposition Modelling). В результате проведённых теоретических и экспериментальных исследований получены новые полимерные композиционные материалы, а также разработаны новые технологии изготовления деталей из полимерных материалов для ремонта сельскохозяйственной техники, в том числе с использованием: - 3D-печати по технологии FDM, в том числе с последующей вакуумной пропиткой в эпоксидном компаунде; - метода свободного литья полиуретанов в силиконовые формы. Экспериментальные исследования новых композиционных материалов и новых технологий изготовления деталей из полимеров показали: - повышение прочности композитов на основе 3D-печатных каркасов, наполненных эпоксидной смолой, до 5 раз по сравнению с 3D-печатными образцами и ударной вязкости до 3,5 раз; - уменьшение времени ремонта мембранно-поршневых насосов в случае выхода диафрагмы из строя в 2 раза; - уменьшение коэффициента трения ABS пластика в сопряжениях со сталью при оптимальном выборе режима 3D-печати в 3 раза. Экономическая эффективность результатов для АПК: - уменьшение на 30% стоимости изготовления полимерных деталей сложной формы с применением 3D-печати при ремонте сельскохозяйственной техники; - уменьшение на 50% стоимости запасных диафрагм для ремонта мембранно-поршневых насосов; - уменьшение в 10 раз стоимости изготовления запасных зубчатых колес из пластика для ремонта сельскохозяйственной техники с применением 3D-печати.