Ученые НГТУ научили 3D-принтер менять «рецепт» металла прямо во время печати
Инженеры Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) им. Р.Е. Алексеева запатентовали модуль для электродуговой 3D‑печати металлом, который автоматически подмешивает разные нанопорошки в расплав и позволяет задавать прочность и пластичность детали по зонам в рамках одного цикла производства. Об этом сообщается на сайте НГТУ со ссылкой на патент Российской Федерации № 242465, зарегистрированный Роспатентом 26 марта 2026 года.
Разработка относится к технологии WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), где деталь выращивается из сварочной проволоки слой за слоем с помощью электрической дуги. Ранее смена типа легирующего порошка требовала остановки принтера и ручной переналадки оборудования, что ограничивало возможность создавать сложные по составу изделия. Новый модуль берёт эту операцию на себя: система в режиме реального времени подаёт, дозирует и смешивает разные нанопорошки прямо в процессе печати, без остановки и участия оператора.
Конструкция включает несколько автоматизированных бункерных ячеек с разными видами нанопорошков, оснащённых инжекторами, расходомерами и приводными дросселями, распределяющими поток транспортировочного газа. Газопорошковые смеси поступают в смесительный блок, а затем через сопло с регулируемым углом и положением распыления подаются непосредственно в сварочную ванну. Модуль может использоваться как самостоятельное устройство и встраиваться в уже существующие 3D‑принтеры, работающие по схеме наплавки проволокой, с помощью переходных фланцев.
«Нанопорошок обеспечивает более равномерное распределение легирующей добавки в формируемый металл при нагреве в зоне процесса, — пояснил один из авторов разработки Максим Аносов. — Это даёт более высокие показатели прочности сплавов без потери пластичности. За счёт такого устройства теперь можно создавать детали с разными данными прочности и пластичности из одного сплава». По сути, инженеры НГТУ предлагают инструмент для создания функционально‑градиентных материалов, где физико‑механические свойства целенаправленно меняются от участка к участку: зоны максимальных нагрузок усиливаются за счёт локального изменения химического состава, остальные сохраняют требуемую пластичность.
Технология уже вышла за пределы лаборатории: первой деталью, напечатанной с использованием модуля, стала «Плита с внутренним охлаждением» для компании «ВР Роботикс». «Первая напечатанная по данной технологии деталь была „Плита с внутренним охлаждением“ для компании ООО „ВР Роботикс“. За счёт новой технологии металлоёмкость была снижена в полтора раза, а себестоимость изготовления — почти в два раза», — отметил Аносов. Авторы разработки рассчитывают, что после полной автоматизации и интеграции в станочные комплексы такие модули можно будет использовать в машиностроении и других отраслях для быстрого изготовления прочных и лёгких конструкций по 3D‑модели.
