Разработка новых функциональных материалов, интеллектуальных конструкций и технологий их создания методами аддитивного производства на основе современных подходов моделирования и прогнозирования свойств

Актуальность решения указанной научной проблемы заключается в том, что именно цифровые, аддитивные технологии способствовали скачкообразному росту исследований и разработок в области новых, в том числе функциональных материалов. Оптимизация конфигурации детали, расположения структурных зон, тонкостенных и сетчатых элементов, химического состава стала возможна благодаря развитию новых методов цифрового проектирования. Со стороны различных отраслей промышленности уделяется большое внимание аддитивным технологиям, также растет номенклатура материалов, применяемых для изготовления изделий с помощью 3D-печати. Аддитивные технологии в настоящее время позволяют формировать сложнопрофильные функциональные изделия, востребованные во многих областях промышленности, медицины и др. Гибкость аддитивных технологий, возможность в кратчайшие сроки проводить модернизацию и вносить корректировки в геометрию изделий без необходимости переработки оснастки выделяет их среди других технологий. Данный проект направлен на комплексную разработку новых функциональных материалов для аддитивных технологий, проектирование и создание новых интеллектуальных конструкций и разработку технологий их изготовления. Научная новизна данного проекта определяется задачами проекта и направлениями исследований, которые включают: 1. Моделирование функционально-градиентных материалов и изделий, а также проектирование новых интеллектуальных конструкций для изготовления методами аддитивного производства. Научная новизна заключается в том, что будут разработаны методики моделирования процесса изготовления и прогнозирования свойств новых функциональных материалов в процессе аддитивного производства. 2. Сплавы на базе интерметаллидных соединений, в частности алюминидов титана и никеля. Научная новизна исследования заключается в том, что будут разработаны научно-технологические основы изготовления изделий методом селективного лазерного плавления (СЛП) из трудносвариваемых сплавов, в частности на базе интерметаллидных, карбидных соединений, с возможностью локального управления микроструктурой и свойствами материала изделий с учетом условий их эксплуатации. 3. Дисперсно-упрочненные оксидами (ДУО) ферритно-мартенситные стали. Научная новизна исследований заключается в использовании ряда уникальных подходов таких как: синтез функционально-градиентных ДОУ сталей, in-situ синтез ДУО сталей при аддитивном производстве, использование высокотемпературного подогрева (до 1200°С) при послойном синтезе градиентных ДУО-сталей. 4. Экономнолегированные жаропрочные сплавы на основе никеля. Научная новизна исследований состоит в применении аддитивных технологии, как одной из возможных технологий получения сложнопрофильных функционально-градиентных деталей из данных сплавов. 5. Умные полимерные композиционные материалы (ПКМ) с памятью формы для создания интеллектуальных программируемых конструкций. Научная новизна исследования заключается в разработке нового подхода создания умных ПКМ и интеллектуальных конструкций на их основе методом проектирования управляемой функционально-градиентной структуры с использованием численных методов моделирования и прогнозирования конечных свойств. 6. Функционально-градиентные материалы с переменным химическим составом, изготавливаемые селективным лазерным плавлением. Научная новизна заключается в изучении закономерностей формирования изделий с заданным управляемым химическим составом. Будет произведено исследование особенностей формирования переходных зон для предотвращения расслаивания. Кроме того, будет изучено влияние параметров процесса аддитивного производства и последующей термической обработки на структуру и механические свойства изделий и конструкций. Для решения поставленных задач будет использован комплекс современного аналитического и технологического оборудования. Использование данного высокотехнологичного оборудования позволит получить все предполагаемые результаты.