Ученые Пермского Политеха снизили массу авиационного насоса на 38% благодаря 3D-печати металлом

Особенности исходного корпуса:

• масса 6 кг;
• материал: алюминиевый сплав AK4-1;
• слишком толстые стенки;
• большое количество сверлений для внутренних каналов;
• необходимость в установке заглушек;
• трудоемкость сборки и, как следствие, высокая стоимость производства.

Все эти факторы увеличивали вес, размеры и цену агрегата, но снижали его надежность.

Технология изготовления

Традиционные методы производства авиационных насосов — фрезеровка, литье, сверление — приводят к громоздким и тяжелым конструкциям с избыточным количеством деталей, сложной сборкой и высокой стоимостью.

Поэтому переработанный вариант корпуса был изготовлен с помощью 3D-печати на промышленном принтере 3D Systems ProX DMP320. Технология — прямое лазерное сплавление металла.

Сплав AK4-1 заменили на легкий и высокопрочный AlSi10Mg, часто используемый в 3D-печати.

При печати использовали минимальное количество поддержек.

Выбрать принтер для печати металлом >>

Что изменилось в новой конструкции?

1. Вместо сборки из множества деталей с болтами, заглушками и сложными соединениями 3D-печать позволила сразу создать цельную конструкцию.

2. Проработка топологии с учетом возможностей 3D-принтера позволила оптимизировать конструкцию так, что масса корпуса снизилась на 38,5% и составила 3,7 кг.

3. Общая масса агрегата снизилась на 17%.

4. Надежность насоса повысилась, а трудоемкость его изготовления снизилась. Исследователям удалось сократить количество операций, необходимых для производства, с 40 до 31, время механической обработки — с 4 000 до 1 100 минут, а термической — с 1 800 до 400.

5. Были внесены и другие конструктивные изменения. При этом удалось сохранить прочность корпуса.

Перспективы

По данным сайта ПНИПУ, разработанная конструкция успешно прошла испытания, ведется подготовка к серийному производству. Планируется модернизация подшипников и подпятников шестерен, что позволит еще больше снизить массу насоса.

Исследование провели на примере конкретной модели, но эти методы можно применить и к другим гидравлическим агрегатам.