ОТЧЕТ о выполнении НИОКР по теме: «Доработка прототипа программно-аппаратного комплекса плазменного аддитивного выращивания плазменным методом. Разработка опытной технологии выращивания целевых изделий.» (договор No4980ГС2/48668 от 14.06.2023) (заключительный)

Оборудование для аддитивного выращивания должно отвечать требованиям по точности изготовления деталей, качеству изготавливаемых деталей, а также стабильности работы. Изготовление деталей из керамических материалов осложняется сравнительно высокими температурами плавления и большим количеством факторов, влияющих на кристаллизацию. Существующие методы изготовления керамических деталей имеют определенные недостатки, выражающиеся в неконтролируемости некоторых производственных операций, а также в сложности и длительности процесса. Целью данного этапа научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы является доработать прототип программно-аппаратного комплекса плазменного аддитивного выращивания плазменным методом. Разработать опытную технологию выращивания целевых изделий. В результате научно-исследовательской работы были выполнены исследования порошковых материалов, разработаны их тестовые составы. При выполнении работ, описанных в настоящем отчете разработана модель, в ходе исследований которой, обеспечивалось исследование физических процессов, происходящих во время аддитивного выращивания на опытном образце программно-аппаратного комплекса. В ходе разработки были учтены ключевые переменные, такие как тепловые поля, скорости и направления движения частиц в потоке плазмы, которые оказывают прямое влияние на качество выращенных деталей и нанесенных покрытий. Были выращены тестовые образцы. По результатам исследований были получены режимы работы опытного образца программно-аппаратного комплекса, а также выявлена эффективность применения разнонаправленных проходов для выращивания. После сборки и интеграции на персональный компьютер пульта установлено соответствующее программное обеспечение и выполнена калибровка координат осей модуля позиционирования опытного образца программно-аппаратного комплекса плазменного аддитивного выращивания, после чего успешно проведены испытания программно- аппаратного комплекса. В результате выполнения тестовых образцов было нанесено покрытие толщиной 100-150 мкм, а также выполнены образцы с функциональным покрытием до 200 мкм по откорректированной технологии с расходом порошка до 1,7 г/с. В соответствии с разработанными технологиями по выращиванию макета целевого изделия разработана лабораторная технологическая инструкция, содержащая основные аспекты по работе на опытном образце программно-аппаратного комплекса плазменного аддитивного выращивания, разработана цифровая модель макета целевого изделия по которой построена управляющая программа по выращиванию макета целевого изделия на опытном образце программно-аппаратного комплекса плазменного аддитивного выращивания, для следующего этапа работы. Получены положительные результаты при испытаниях по выращиванию и покрытию тестовых образов. На основании исследований доработаны опытные составы материалов для выращивания и нанесения покрытий и внесены корректировки в технологические параметры процесса выращивания и нанесения покрытий. Для отработки траектории выращивания конструкционной основы разработан цифровой двойник координатной системы опытного образца программно-аппаратного комплекса плазменного аддитивного выращивания на базе программного пакета Autodesk Power Mill 2019. С помощью цифрового двойника подтверждена правильность выполнения траектории выращивания целевого изделия. Проведены работы по отработке режима работы плазменной головы опытного образца программно-аппаратного комплекса плазменного аддитивного выращивания. Была подтверждена возможность применения разработанных режимов для выращивания целевого изделия. В рамках научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы произведено выращивание конструкционной основы целевого изделия на опытном образце программно-аппаратного комплекса плазменного аддитивного выращивания. Было выполнено нанесение функционального покрытия на целевое изделие. По окончании изготовления целевого изделия был сделан вывод о его пригодности для проведения испытаний и исследования свойств в соответствии с разработанными программами и методиками. После получения целевого изделия были выполнены исследования свойств целевого изделия в соответствии с разработанными программами и методиками. Свойства целевого изделия соответствуют требованиями, указанным в техническом задании на научно-техническую и опытно- конструкторскую работу. Научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа выполнена успешно и в полном объеме.