МОСКВА, 6 апреля. /ТАСС/. Российские ученые разработали методологию автоматизированного проектирования деталей со сложной внутренней структурой таким образом, чтобы изделия были прочнее и надежнее аналогов. Разработка применима в производстве отечественных самолетов, автомобилей, а также в сфере тяжелого машиностроения, сообщила в среду пресс-служба Минобрнауки России.
"С помощью 3D-печати и аддитивных технологий создаются изделия и конструкции с уникальными свойствами. Исследователи из Пермского национального исследовательского политехнического университета (Пермского Политеха) разработали методологию для проектирования деталей со сложной внутренней структурой. При этом их форму и внутреннюю структуру разрабатывают под конкретные условия производства. Используя математические алгоритмы, ученые оптимизировали детали и конструкции таким образом, чтобы изделия были легче, прочнее и надежнее аналогов", - говорится в сообщении.
Современные возможности 3D-печати, как отмечают авторы работы, позволяют создавать детали со структурой и свойствами материалов, которые изменяются в объеме изделия. Кроме того, можно получить конструкции с ячеистой структурой, которая будет обеспечивать уникальные свойства материала. Чаще всего для этого используют один металл. Исследователи в новой работе предложили методологию, которая поможет создавать эффективные изделия одновременно из нескольких материалов. И позволит автоматизировать технологический процесс их проектирования.
Так, два материала в одной конструкции могут обладать разной упругостью, прочностью и весом. Поэтому важно создать рациональную структуру, которая эффективно выдержит нагрузки. Для этого ученые использовали алгоритмы мультиматериальной топологической оптимизации. Методика проектирования также позволила определить зоны, пригодные для формирования ячеистой структуры, при этом часть детали заполняют сплошным материалом, а другую часть - ячейками.
Ученые проанализировали механическое поведение ячеистых структур различных типов и определили возможные ограничения при изготовлении изделий с помощью методов аддитивного производства. В итоге они подтвердили эффективность применения ячеек в сложных конструкциях. Результаты работы, как добавили в министерстве, позволят создавать материалы с требуемыми механическими свойствами и оптимизировать изделия под необходимые параметры.