КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 26-29-20322
Название3D-печать ячеистых материалов для автономных транспортных средств. Структура и механические свойства.
Руководитель Ежов Игорь Вячеславович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №120 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий
Ключевые слова Аддитивные технологии, механические свойства, автономные транспортные средства, полимеры, подготовка кадров для АТС
Код ГРНТИ29.19.13
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Целью данного проекта является разработка и изготовление методами аддитивных технологий новых ячеистых материалов с высокими механическими свойствами для автономных транспортных средств. В качестве исследуемых материалов в проекте предлагается использовать полимеры двух видов - PLA и PA1012.
Эффективным направлением в аддитивных технологиях является создание изделий, которые не могут быть получены обычными способами производства. Например, искусственные периодические системы, среди наиболее известных - гироидные структуры, которые используют для облегчения конструкций или их дизайна. Однако на сегодняшний день остается нерешенной проблема механической прочности, устойчивости к циклическим и, особенно, ударным нагрузкам изделий с подобными ячеистыми структурами.
В данном проекте предусмотрено создание компьютерной программы для получения цифровых образцов с ячеистой структурой с помощью двух технологий 3D печати – FDM (Fused Deposition Modeling) - расплавленная термопластичная нить (филамент из PLA) послойно наносится на рабочую платформу для создания 3D-объекта и SLS (Selective Laser Sintering) - порошковый материал (полиамид PA1012) послойно спекается лазером в соответствии с 3D-моделью, формируя прочные и точные детали. В качестве ячеистой структуры будут использованы ауксетические структуры с градиентным переходом размера ячейки. Размер ячейки оказывает значительное влияние на механические свойства ячеистых полимеров, ауксетики хорошо поглощают энергию удара, а градиентная структура обеспечит плавный переход между ячейками. Такой комплекс будет способствовать повышению длительной прочности комплектующих для автономных транспортных средств, используемых для обучения операторов АТС на многофункциональном учебно-методическом квадрокоптере типа Геоскан Пионер (Россия). Подбор размера ячейки и толщины стенок, а также длины градиентного перехода, будет выполнен с помощью моделирования в программных пакетах Ansys и Comsol Multiphysics.
Для экспериментальной проверки полученных моделей предполагается провести динамические механические испытания падающим грузом. В рамках данного проекта впервые предлагается использовать градиентные ауксетические ячеистые структуры, обладающие уникальными физическими и механическими свойствами. Получение готовых изделий с такой структурой будет способствовать достижению национальной цели - технологического лидерства на мировом рынке.
Ожидаемые результаты
1) В рамках данного проекта впервые предлагается разработка CAD-модели ячеистой структуры с высокими механическими свойствами, в том числе, ударными.
2) Будет проведено компьютерное моделирование процесса деформации в условиях эксплуатации созданной модели в двух программных пакетах - Ansys и Comsol Multiphysics.
3) Для экспериментального подтверждения разработанной модели будут напечатаны образцы из двух видов полимеров (PLA и PA1012) двумя методами - FDM и SLS.
4) Будут выполнены механические испытания полученных образцов новых полимерных материалов с разработанной структурой, в том числе с использованием российского квадрокоптера «Геоскан Пионер», используемого в качестве учебной платформы для подготовки операторов АТС.
5) Будут разработаны научные рекомендации для получения готовых деталей с улучшенными механическими свойствами для автономных транспортных средств.
Полученные в рамках проекта результаты будут востребованы в Свердловской области и будут способствовать повышению конкурентоспособности российской продукции на мировом рынке.