Ученые НИТУ «МИСиС» усовершенствовали технологию 3D-печати из алюминия, добившись повышения твердости изделий в полтора раза. Разработанная ими наноуглеродная добавка к алюминиевому порошку, полученная из продуктов переработки попутного нефтяного газа, позволит повысить качество авиакосмических композитов, напечатанных на 3D-принтере. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Composites Communications.

Сегодня основная сфера  применения 3D-печати из алюминия — это создание высокотехнологичных деталей для авиационной и космической промышленности. Наличие даже малейших дефектов в печатных конструкциях имеет критически важное значение для безопасности создаваемой техники. По словам ученых НИТУ "МИСиС", основным риском возникновения таких дефектов является высокая пористость материала, вызванная, в том числе, качествами исходного алюминиевого порошка. 

Для обеспечения равномерной и плотной микроструктуры печатных изделий ученые лаборатории MISISCatalisLabпредложили добавлять в алюминиевый порошок углеродные нановолокна. Использование этой модифицирующей добавки позволяет обеспечить низкую пористость материала и повышение его твердости в полтора раза.

"Улучшить свойства порошка для печати позволяет изменение его химического и фазового состава путем внедрения в основную матрицу дополнительных компонентов. В частности, углеродные нановолокна имеют высокую теплопроводность, которая помогает минимизировать температурные градиенты между печатными слоями в процессе синтеза изделий, на стадии селективного лазерного плавления. Благодаря этому микроструктуру материала практически полностью можно избавить от неоднородностей", — рассказал заведующий лабораторией, профессор НИТУ "МИСиС" д.т.н. Александр Громов.

Разработанная научным коллективом технология синтеза наноуглеродных добавок включает в себя методы химического осаждения, ультразвуковой обработки и ИК–термообработки.

Важно то, что используемые углеродные нановолокна являются побочным продуктом переработки попутного нефтяного газа. При его каталитическом разложении углерод скапливается в виде нановолокон на дисперсных металлических частицах катализатора. Обычно в настоящее время попутные газы просто сжигают на месторождениях, что наносит вред окружающей среде.  Поэтому применение нового метода имеет также серьезное экологическое значение, — отметил профессор Громов. 

Исследование проводилось совместно со специалистами Института катализа СО РАН. В дальнейшем научный коллектив планирует определить оптимальные условия селективного лазерного плавления новых композиционных порошков, а также разработать технологию постобработки и промышленного использования синтезированных изделий.

Справка о НИТУ «МИСиС»

НИТУ «МИСиС» — один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ «МИСиС» также представляет собой полноценный научный центр. Университет занимает ведущие позиции в мире в предметных рейтингах THE, QS и ARWU сразу по 16 направлениям, входя в топ-100 в категориях «Инжиниринг–Горное дело» (рейтинг QS) и «Инжиниринг-Металлургия» (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ «МИСиС» в группе 101+ лучших вузов (рейтинг QS).

Стратегическая цель НИТУ «МИСиС» — к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации:  материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нанотехнологий и ИТ. В состав университета входит 10 институтов, 6 филиалов — четыре в России и два за рубежом. В НИТУ «МИСиС» учится более 20 000 обучающихся, среди них 26% — это студенты из 84 стран мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. НИТУ «МИСиС» успешно реализует совместные проекты с крупнейшими высокотехнологичными компаниями России и мира.