Молодой ученый предложил изготавливать детали для медицины и ракетостроения с ювелирной точностью

Молодые ученые Самарского университета им. Королева предложили новый способ получения высокоточных деталей, востребованных как в медицине, так и ракетостроении. Он экономически выгоднее, чем принятая на серийных производствах листовая штамповка, и позволяет осуществить быструю переналадку под потребности заказчика.  

Молодые ученые разрабатывают новый комплекс инкрементальной штамповки, который представляет собой процесс локального деформирования листового материала, жестко закрепленного в специальной раме, сферическим пуансоном. Номенклатура обрабатываемых материалов весьма обширна - от стали до алюминия. От привычной листовой штамповки инкрементальная принципиально отличается отсутствием заранее изготовленной дорогостоящей матрицы для будущей детали.  

Если листовая штамповка востребована и оправдана на серийном производстве - например, на автомобильном заводе, то инкрементальная используется только при штучном и мелкосерийном производстве. При инкрементальной штамповке для получения нужной детали ученые  Самарского университета используют роботизированный технологический комплекс, включающий в себя "робота-манипулятора" или конструкцию на основе платформы Стюарта, представляющую собой разновидность параллельного манипулятора, в которой используется октаэдральная компоновка стоек.

Однако в рамках гранта "Умник" молодые ученые пошли дальше и предложили разработать контрпуансон – второй инструмент, который будет двигаться синхронно с основным инструментом, выполняя роль "подвижной матрицы" (упора). "Это не только позволит значительно увеличить точность, но и изготовить деталь любой сложности, - пояснил инженер кафедры обработки металлов давлением Самарского университета, победитель программы "Умник" Василий Разживин. "Если нам понадобится оперативно изменить форму и вид детали, нам не нужно будет изготавливать новую матрицу с новыми размерами и конфигурацией как при листовой штамповке. Процесс инкрементальной штамповки позволит деформировать материал локально, по заданной траектории не используя штамповую оснастку".

В рамках гранта "Умник" ученые разрабатывают и программное обеспечение инкрементального комплекса - управляющую программу, которая поможет задавать координаты перемещения для "контрпуансона". "Мы рассчитаем и заложим в программу 3D-модель детали, выберем способ, которым она будет изготавливаться - послойно или по спирали, передадим ее на пульт управления, и дальше робот осуществит все манипуляции уже в автоматическом режиме, - пояснил молодой ученый. - То есть в процессе инкрементального формообразования нам не нужно изготавливать новую матрицу, как при крупносерийном производстве. Нам необходимо только поменять управляющую программу, и вслед за этим изменится и конфигурация деталей". 

Экономически этот способ изготовления деталей в разы выгоднее привычной листовой штамповки, утверждают разработчики. "К примеру, чтобы получить из заготовки деталь размером 200 на 200 мм обычным штампом придется потратить примерно 500 тысяч рублей. А в случае инкрементальной штамповки, потребуется просто изменить параметры управляющей программы", - уточнил Василий Разживин. 

Номенклатура, с которой может работать роботизированный технологический комплекс, обширна - это все виды алюминиевых сплавов, легированные и инструментальные стали. Применяются эти сплавы в медицине - в челюстно-лицевой хирургии, стоматологии при изготовлении черепно-лицевых имплантатов, а также при изготовлении медицинских протезов, то есть там, где требуется индивидуальная подстройка под конкретного человека. 

В промышленности  инкрементальная штамповка востребована в авиа и ракетостроении, - там, где деталь весьма сложно и дорого получить серийным штампом, и требуется высокая, практически ювелирная, точность изготовления изделия. 

Справочно:

Инженер кафедры обработки металлов давлением Самарского университета им. Королева Василий Разживин стал победителем федеральной программы "Умник" в 2020 году с проектом "Разработка комплекса инкрементальной штамповки на основе платформы Стюарта со вспомогательным контрмеханизмом". Программа "Умник" направлена на поддержку коммерчески ориентированных научно-технических проектов молодых исследователей. Принимать участие в конкурсе могут молодые люди от 18 до 30 лет. На реализацию каждого проекта по решению дирекции Фонда содействия инновациям выделяется грант в размере 500 тысяч рублей.

Фото: Кристина Горяйнова