Разработка методики совершенствования технологического процесса изготовления лопаток газотурбинного двигателя за счет использования цифровых технологий и методов аддитивного производства

Работа направлена на решение значимой научно-технической проблемы, связанной с повышением качества при производстве рабочих лопаток турбины ГТД. В рамках данного проекта под параметрами качества подразумеваются только геометрические параметры, а именно точность конструкторских размеров и отклонение от их номинальных значений, которые являются следствием непрогнозируемого процесса усадки материала. На сегодняшний день величина усадки для каждой плавки подбирается и определяется исключительно экспериментальным путем на основании технологического опыта литейщика, а существующие немногочисленные математические алгоритмы ее определения носят вероятностный характер. Возможность прогнозирования и управления усадкой позволит изготавливать бесприпусковые по профилю пера отливки лопаток ГТД, что значительно сократить объем последующей механической обработки и увеличит эксплуатационные характеристики лопаток, так как не будет происходить съем полезного поверхностного слоя, повышающего жаропрочные свойства лопаток.В процессе выполнения проекта в соответствии с концепцией "Индустрия 4.0" предполагается решить ряд задач: разработать авторскую цифровую модель-двойник технологического процесса изготовления рабочих лопаток турбины ГТД; обобщить, систематизировать и адаптировать алгоритм аддитивного производства (3D печать) и метода быстрого прототипирования под существующие технологические особенности реальных производств; провести опытно-промышленную апробацию и внедрение результатов проекта на примере двигателестроительного предприятия региона.Предлагаемый проект полностью соответствует выбранному направлению Н1 из Стратегии НТР РФ. В части «переход к передовым цифровым … технологиям» проектом подразумевается разработка комплексного цифрового технологического процесса изготовления рабочих лопаток турбины ГТД, учитывающего технологические особенности и производственные возможности действующего предприятия. В части «переход к передовым … производственным технологиям» проектом подразумевается разработка алгоритма внедрения инновационных технологических процессов (аддитивные технологии и методы быстрого прототипирования) и его экономическое обоснование при использовании в традиционном производстве. В части «…создание систем … машинного обучения и искусственного интеллекта» проектом подразумевается разработка с использованием нейросетевых алгоритмов (нейронной сети) и искусственного интеллекта комплексной математической модели определения нестационарного распределения температурного поля в технологической системе печь–опока–наполнитель–форма–металл–стопор, учитывающей конкретные конструктивные, геометрические и теплофизические особенности этой системы необходимо, в первую очередь, для установления прямой взаимосвязи каждого из параметров технологической системы (печи, опоки, наполнителя, керамической формы, металла и стопора) с параметром качества (геометрическим и структурным) отливки лопатки и определения наиболее оптимальных комбинаций этих взаимосвязей, при которых брак будет минимальным.