Разработка физических методов получения перспективных цифровых материалов и изделий на их основе методами аддитивных технологий. Шифр "Аддитивность"

Объектами исследования являются функциональные и конструкционные сплавы, полученные с помощью аддитивной лазерной технологии, их референсы (эталоны), а также новые материалы и аддитивные технологии, применяемые для формирования крупногабаритных изделий и покрытий, стойких в условиях абразивного и коррозионного изнашивания. Целью исследования является разработка фундаментальных основ методики получения цифровых материалов и изделий на их основе методами аддитивных технологий, использующих лазерное воздействие, с применением экспериментальных и теоретических подходов, направленных на изучение механизмов формирования необычных механических и магнитных свойств 3D материалов и изделий, определяемых их внутренним дефектным состоянием и высокоэнергетическим воздействием. Аддитивные технологии, использующие 3D принтеры (электронно-лучевые и лазерные), прямой лазерный синтез (ПЛС), а также новые технологии создания крупногабаритных изделий с высокими эксплуатационными свойствами, в настоящее время представляют высокий научный и технологический интерес. При этом материалы, получаемые с помощью аддитивных технологий, имеют специфическую внутреннюю структуру, и, соответственно, физические и механические свойства, требующих тщательного изучения. Например, получаемые в камере лазерного 3D принтера металлические образцы можно рассматривать как слоистые композиционные материалы с наличием локальной химической неоднородности и выделенным направлением роста вдоль направления построения. Кроме того, создаваемые цифровые изделия для персональной медицины могут иметь малый размер и сложную внешнюю и внутреннюю форму, что практически делает невозможным проведение механических испытаний с целью оценки жизненного ресурса этих изделий. Решением этой проблемы является проведение компьютерных механических испытаний, позволяющих оценить возможность использования изделия до непосредственного применения. Не менее важным является понимание физических процессов, протекающих в материале изделия, в момент его изготовления с использованием аддитивных технологий. Такая задача является актуальной для создания крупногабаритных изделий из алюминиевых сплавов методом сварки трением с перемешиванием, который также является одним из видов аддитивных технологий и в котором сих пор нет ясного понимания физики процессов, в виду комплексного одновременного воздействия давления, температуры, трения и диффузионного перемешивания. Активное использование искусственного интеллекта в научных исследованиях позволяет разработать новый подход к оценке качества изделий и композиционных материалов, получаемых с помощью аддитивных технологий. Таким подходом может являться использование нейронных сетей для сегментации изображений композиционных материалов, в том числе и полученных с помощью прямого лазерного синтеза, что может позволить разработать рекомендации по выбору оптимальных режимов синтеза, способствующих получению композиционного материала с высокими эксплуатационными характеристиками.