Европейское подразделение японской корпорации IHI расширило парк оборудования для аддитивного производства. Компания закупила третью систему электронно-лучевой порошковой наплавки Freemelt E-PBF. Производитель компонентов для реактивных двигателей GE GEnx и Rolls-Royce Trent делает ставку на разработку материалов нового поколения для авиационной и космической отраслей.
Зачем авиастроителям нужны новые материалы
IHI Corporation - один из крупнейших инженерных конгломератов Японии. Его оборот превышает 10 миллиардов долларов, штат - более 28 000 сотрудников. Компания производит авиационные двигатели, турбокомпрессоры, промышленное оборудование, космические компоненты.
Основной фокус исследований европейского подразделения - создание гамма-титановых алюминидов (γ-TiAl) и никелевых сверхсплавов для турбомашин. Эти материалы должны выдерживать температуры до 750°C. Они сохраняют легкость и устойчивость к ползучести.
Ключевая разработка - собственный сплав IHI TiAl 823 для лопаток турбин низкого давления. Новый материал снижает вес компонентов до 50% в сравнении с традиционными сплавами типа Inconel.
Преимущества электронно-лучевой технологии для металлических сплавов
Технология E-PBF работает в условиях высокого вакуума. Это критически важно для реактивных сплавов. Основные преимущества метода:
- Открытая архитектура системы позволяет полностью контролировать параметры процесса.
- Возможно быстрое тестирование малых партий дорогостоящих экспериментальных сплавов.
- Минимизация отходов материала в сравнении с традиционной обработкой.
- Ускорение цикла исследований и разработок.
Компания начала использовать системы Freemelt с 2019 года, постепенно наращивая возможности. Вторую систему арендовали в 2023 году за 3,5 миллиона шведских крон на два года.
Как решают проблему хрупкости титановых алюминидов
Гамма-титановые алюминиды обладают отличными характеристиками жаропрочности. Но они страдают от повышенной хрупкости. Электронно-лучевая печать FDM оптимизирует микроструктуру материала на этапе формирования. Это частично компенсирует недостаток.
IHI сотрудничает с университетом Тохоку и исследовательским центром CEIT. Это партнерство направлено на модификацию порошков. Цель - улучшить проводимость и стабильность процесса печати. Это возможно через изменение характеристик исходного сырья.
Компания экспериментирует со стратегиями смешивания материалов в процессе печати. Это открывает возможности создания градиентных структур с переменными свойствами.
Экономические преимущества перехода от ковки к аддитивному производству
Традиционные методы изготовления турбинных лопаток - литье и ковка - требуют значительных затрат на механическую обработку и оснастку. Переход к аддитивным технологиям позволяет:
- Сократить время от разработки до производства.
- Снизить затраты на обработку готовых деталей.
- Создавать сложные внутренние геометрии, недоступные при традиционной обработке.
- Быстро итерировать дизайн без изменения дорогостоящей оснастки.
При работе с высокоточными компонентами критически важен многоуровневый цифровой контроль геометрии. Специалисты Cybercom отмечают, что современные системы 3D сканирования контролируют отклонения с точностью до 0,02 мм. Это соответствует требованиям авиационной отрасли.
Перспективы технологии для российского рынка
Опыт IHI показывает потенциал электронно-лучевой технологии для предприятий, работающих с высокотемпературными сплавами. В России подобные решения применимы на предприятиях энергетического машиностроения, авиационной промышленности и оборонного комплекса.
Ключевой фактор успеха - возможность быстрого прототипирования и мелкосерийного производства специализированных компонентов. Это возможно без значительных капитальных затрат на традиционное оборудование.
Открытая архитектура современных систем E-PBF адаптирует процесс под конкретные требования заказчика. Это особенно важно при работе с нестандартными материалами или специфическими техническими условиями.
