Исследование влияния параметров технологических режимов и дефектов структуры на характеристики пластичности, прочности и вязкости разрушения материалов, получаемых с использованием технологии послойного лазерного синтеза

Моделирование процессов селективного лазерного синтеза/сплавления является одним из наиболее активно развивающихся направлений современной механики деформируемого твердого тела. Достоверный прогноз теплового и остаточного напряженно-деформируемого состояния синтезируемых изделий является необходимым для выбора оптимальных технологических параметров, для улучшения качества геометрии и качества поверхности получаемых изделий, для предотвращения возникновения дефектов печати, для снижения объема постобработки, для снижения пористости и улучшения физических и механических свойств получаемых материалов. Одним из ключевых факторов, оказывающих влияние на результаты расчетов, оказывается набор исходных параметров моделей - характеристик материалов, которые используются для прогноза термомеханического состояния синтезируемых изделий. Именно поэтому, в настоящее время, одной из критически важных задач в области моделирования процессов аддитивного производства (и, в целом, в области технологий трехмерной печати) является исследование взаимосвязи между параметрами печати и реализующимися свойствами материалов. Эта задача рассматривается в настоящем проекте. Основным направлением предлагаемых исследований является определение механических свойств синтезируемых материалов, таких как предел текучести, предел прочности/предельные деформации и вязкость разрушения. Важность этих параметров определяется не только конструктивными требованиями, предъявляемыми к получаемым изделиям, но и необходимостью прогноза "предельных" состояний, которые могут возникать в процессе печати: поводки изделия, связанные с переходом материала в пластическое состояние, отрыв изделия от платформы и от технологических поддержек, нарушение сплошности и разрушение изделий в области возникновения технологических дефектов и концентраторов.Поэтому в настоящем проекте исследуются параметры трех основных типов структур: сплошного спеченного материала, пористых (сетчатых) поддерживающих элементов и зон их соединения (сплошной материал / пористые технологические поддержки). Механическое поведение этих структур исследуются с учетом анизотропии при различной температуре. Проводятся экспериментальные исследования на образцах металлических и полимерных материалов, а также теоретические расчеты, необходимые для обработки экспериментальных данных и для подтверждения точности идентифицированных материальных параметров. Расчеты проводятся, в том числе, для процессов синтеза экспериментальных образцов, в которых искусственно вводятся возможные технологические дефекты: неспеченые слои, смещенные слои, переплавления, поры и т.д. На основе микро- и макромеханических расчетов и экспериментальных исследований определяется влияние этих дефектов на уровень механических свойств получаемых материалов и исследуется характер развития дефектов в процессе синтеза, в процессе постобработки и последующей эксплуатации изделия.