Аддитивные методы синтеза и контроля 3D объектов для цифрового производства и медицины; предсказательное моделирование физических процессов взаимодействия лазерного излучения с веществом

Проведены теоретические и экспериментальные исследования процессов полимеризации при формировании наноразмерных объектов по технологии наностереолитографии. Сформулированы требования к компонентам фотополимерных композиций для улучшения разрешающей способности. Предложен и апробирован новый метод для определения константы скорости роста цепи в процессе радикальной полимеризации. Определена зависимости этой константы от конверсий мономера в полимер и ее зависимость от длины цепи, что позволит проводить моделирование процессов, происходящих при радикальной (со)полимеризации, с более высокой точностью. Обсуждается технология создания металлических моделей по технологии лазерной стереолитографии с использованием металлических порошковых наполнителей с последующим отжигом. Технология не требует внесения каких-то изменений в фотополимер, и позволяет получать модели с разной степенью пористости, что может быть важно в ряде технических и медицинских применений. Для технологии лазерного нанесения металлов исследуется возможность управления скоростями нагрева и отвода тепла в процессе наплавки посредством управления параметрами импульсно – периодического лазерного излучения с целью получения слоев наносимого материала с различной структурой и свойствами. Исследуется влияние эффекта зависимости поверхностного натяжения пленки расплава при глубоком проплавлении металла лазерным лучом от потенциала электрического поля, возникающего в результате образование плазменного облака в зоне глубокого проплавления лазерным лучом. Показано, что в условиях пониженного давления окружающей среды такой электрокапиллярный эффект становится сопоставимым с термокапиллярным эффектом по воздействию на перенос расплава. Также предлагается модель, описывающая неустойчивости расплава и формирования рельефа поверхности при сквозной газолазерной резке металлического листа. Дается описание созданной установки для лазерно-ультразвуковой профилометрии поверхности твердых тел с высоким пространственным разрешением.