В рамках совместного проекта Фонда перспективных исследований и Брянского государственного технического университета (БГТУ) разработана аддитивно-субтрактивно-упрочняющая технология (АСУТ) 3D-печати крупногабаритных металлических изделий из проволоки. По механическим и эксплуатационным свойствам полученные материалы превосходят изделия, изготовленные из проката с применением классических методов металлообработки.

В основе новой технологии лежит разработанный в 1990-х учеными БГТУ доктором технических наук, профессором Андреем Киричиком и доктором технических наук, профессором Дмитрием Соловьевым метод волнового деформационного упрочнения (ВДУ). В результате наложения проходящих и отраженных волн в монолитном металлическом материале формируется уникальная многослойная гетерогенная, естественно армированная структура, обеспечивающая высокую вязкость и высокую прочность материала одновременно, что способствует многократному повышению эксплуатационных свойств. Как показали контрольные испытания, применение ВДУ при упрочнении броневых листов позволяет снизить их массу на 15-30% при сохранении класса защиты по пулестойкости.

Одно из перспективных направлений применения ВДУ - упрочнение металлических изделий, полученных методом 3D-печати. В целях повышения производительности и снижения технологической себестоимости аддитивного производства в последнее время происходит переход с порошковых материалов на проволочный фидсток (технология 3DMP). Проволока на порядок дешевле порошка, при этом производительность выращивания изделий из проволоки более чем в 10 раз выше. Однако, несмотря на очевидные преимущества перед порошковыми материалами, существующие технологии 3DMP не обеспечивают высокое качество изделий. Для "залечивания" пор и рыхлот в материале, как правило, применяется технология горячего изостатического прессования, но она так же не полностью решает проблему.

В 2016 году Фондом перспективных исследований на базе Брянского государственного технического университета сформирована лаборатория волнового деформационного и комбинированного упрочнения в аддитивных и субтрактивных технологиях. Главной задачей проекта стало комплексное решение проблемы повышения эффективности аддитивного производства крупных ответственных машиностроительных изделий из сталей и цветных сплавов.

В рамках проекта учеными БГТУ создана опытная установка АСУТ, включающая аддитивный модуль (выращивание изделий из проволоки электродуговым методом), субтрактивный модуль (обеспечение точности размеров за счет удаления стружки) и упрочняющий модуль (структурирование, уплотнение и упрочнение за счет волнового деформационного воздействия). Для выращивания деталей типа тел вращения разработана модульная установка, позволяющая создавать сложнопрофильные изделия, в том числе биметаллические.

По словам руководителя лаборатории профессора Андрея Киричика, разработанная комплексная технология не имеет прямых аналогов в мировой практике. "По результатам проекта нами впервые установлена возможность получения АСУТ изделий, прочностные свойства материала которых в 1,5-2,5 раза превышают соответствующие свойства проката. Изделия также отличаются высоким коэффициентом использования материала на уровне 0,6-0,8 и высокой производительностью синтеза, превышающей 400 кубических сантиметров в час. Потенциально данное решение позволит снизить технологическую стоимость кубического сантиметра в 17 раз и увеличить полезную нагрузку на материал, что таит огромные резервы повышения эксплуатационных свойств изделий в авиации и космонавтике",- рассказал Андрей Киричек.

Совместный проект Фонда перспективных исследований и Брянского государственного технического университета по разработке технологии и оборудования для комбинированного упрочнения с применением волны деформации специальных металлических изделий, полученных аддитивным и традиционным способами, завершен в феврале 2020 года.

Интерес к инновационной разработке уже проявляют Госкорпорации "Роскосмос", "Ростех" и "Росатом", ведущие предприятия авиастроительной отрасли.