Разработка оборудования и технологии выращивания изделий методом селективного лазерного плавления порошков нержавеющей стали тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Колчанов Дмитрий Сергеевич

• Колчанов Дмитрий Сергеевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Колчанов Дмитрий Сергеевич

Введение

Глава 1. Методы послойного выращивания объемных изделий

1.2. Аддитивное производство

1.2.1. Лазерная стереолитография

1.2.2. Нанесение термопластов

1.2.3. Моделирование при помощи склейки

1.2.4. Метод литья порошкового металла под давлением

1.2.5. Коаксиальное лазерное плавление

1.2.6. Селективное лазерное спекание / плавление

Выводы по Главе

Глава 2. Особенности процесса селективного лазерного плавления

2.1. Твердофазное спекание

2.2. Жидкофазное спекание

2.3. Полное переплавление

2.4. Жидкая ванна

2.4.1. Поверхностное натяжение

2.4.2. Вязкость

2.4.3. Смачиваемость

2.4.4. Нестабильность цилиндра вязкой жидкости

2.4.5. Термокапиллярные эффекты

2.5. Испарение

2.6. Окисление

2.7. Материалы

Выводы по Главе

Глава 3. Оборудование для осуществления процесса селективного лазерного плавления металлических порошков

3.1. Обзор конструкции установок для селективного лазерного плавления44

3.1.1. Источник лазерного излучения

3.1.2.Оптическая система

3.1.3. Зона обработки

3.1.4. Система доставки и разравнивания порошка

Стр.

3.1.5. Герметичная камера

3.1.6. Сенсоры и датчики

3.1.7. Программное обеспечение и автоматизация

Выводы по Главе

Глава 4. Модель оценки деформаций и напряжений

4.1. Обзор существующих моделей

4.2. Выбор подхода моделирования

4.2.1. Моделирование единичной дорожки

4.2.2. Напряжения и деформации изделия

4.3. Начальные деформации

Глава 5. Выращивание изделия методом селективного лазерного плавления98

5.1. Постановка задачи, описание оборудования

5.2. Порошковый материал

5.3. Формирование одиночной сплавленной дорожки

5.4. Формирование однослойных и многослойных образцов

5.5. Оптимизация стратегии выращивания

5.6. Построение подпорок

5.7. Испытания на прочность

5.8. Выращивание изделия

5.8.1. Проектирование компьютерной модели

5.8.2. Подготовка компьютерной модели к выращиванию

Выводы по Главе

Общие выводы

Список литературы

Основные условные обозначения и сокращения

АП - аддитивное производство АТ - аддитивные технологии БП - быстрое прототипирование СЛП - селективное лазерное плавление МКЭ - метод конечных элементов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка оборудования и технологии выращивания изделий методом селективного лазерного плавления порошков нержавеющей стали»

Введение

Современная промышленность в условиях конкуренции, огромного разнообразия выпускаемой продукции, используемых материалов и сложившихся тенденций уделяет особое внимание экологической стороне вопроса, ставит перед собой задачи вывода новой уникальной продукции на рынок в кратчайшие сроки, максимально эффективного использования ресурсов при минимальных затратах, применения современных компьютерных технологий и высокой степени автоматизации и гибкости производственного процесса. Активно развивающиеся технологии аддитивного производства - АП - позволяют решать поставленные задачи, находят все больший спрос и становятся обязательным этапом в процессе разработки любого нового изделия. Использование аддитивных технологий позволяет практически полностью исключить этап изготовления опытных образцов и изделий вручную или на традиционных станках с ЧПУ, а также разработку технологической оснастки, сокращая сроки подготовки производства новых изделий на 50 - 80% [1].

Изготовление качественного прототипа, который будет максимально приближен к геометрическим и физическим характеристикам будущего изделия - задача весьма непростая. На этом пути решаются важные проблемы: точное повторение геометрической формы, собираемость, соответствие внешнему виду и поиск материалов, максимально похожих на требуемые. Эти задачи в современной промышленности способны решать технологии аддитивного производства, то есть послойного выращивания детали по компьютерной модели изделия. Современное АТ производство шагнуло далеко вперед от создания простого прототипа, который позволяет оценить внешний вид изделия, проверить элементы конструкции, провести необходимые испытания, изготовить мастер-модель для последующего литья, и пришло к возможности создания готового изделия [2].

Процесс построения прототипа начинается с этапа трехмерного проектирования модели будущего изделия в среде СЛО-систем. Существует специальный формат *.БТЬ, изначально разработанный для технологии стереолитографии и используемый в других процессах АП. На специальном программном обеспечении происходит разбиение модели на слои, толщина которых зависит от конкретной технологии, разрешающей способности оборудования и используемого материала, при необходимости назначается припуск на механическую обработку. Далее информация о слоях поступает в блок управления оборудования и происходит послойное выращивание изделия.

В современном машиностроении аддитивные технологии являются важным направлением, по которому определяется уровень промышленного развития государства. АТ решают задачи, нереализуемые традиционными способами. Существует потребность в выращивании готовых деталей для критических отраслей - космической, авиационной, в том числе военной, где затруднительно применение зарубежного оборудования. Так же АТ позволяют способствовать развитию критических технологий РФ, таким как технологии создания ракетно-космической и транспортной техники нового поколения, базовые и критические военные и промышленные технологии для создания перспективных видов вооружения, военной и специальной техники. Поэтому изыскание и разработка высокопроизводительных методов и технологических процессов получения деталей напрямую из цифровых трехмерных моделей, а также исследование их эксплуатационных характеристик, является актуальной задачей.

Целью работы является разработка технологии выращивания деталей сложной геометрической формы методом селективного лазерного плавления порошковых материалов с использованием непрерывного лазерного излучения.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработка отечественной установки и обоснование параметров установки для проведения процесса СЛП с металлическими порошками, выпускаемыми в нашей стране

2. Разработка технологии выращивания изделий методом СЛП

3. Проведение численного расчета напряжений и деформаций в выращенном изделии

4. Разработка алгоритма обработки CAD файла детали для оптимизации процесса выращивания.

5. Исследование физических свойств выращенных изделий

6. Разработка рекомендаций для выращивания изделия сложной геометрической формы методом СЛП.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Установлено влияние параметров процесса селективного лазерного плавления на физико-механические свойства выращиваемых из порошка нержавеющей стали изделий.

2. Определены оптимальные режимы и стратегии выращивания для изготовления деталей сложной формы из порошка нержавеющей стали;

3. Получены данные о напряженном состоянии и деформациях в выращенных изделиях в зависимости от параметров обработки, используя расчетную математическую модель начальных деформаций.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработана, изготовлена и введена в эксплуатацию новая отечественная установка, позволяющая выращивать высокоточные детали сложной формы из металлических порошков методом селективного лазерного плавления.

2. Разработана и реализована технология выращивания качественных изделий сложной формы из металлического порошка методом селективного лазерного плавления по данным трехмерной компьютерной модели.

Методы исследования. Поставленные задачи решались с использованием теоретических и экспериментальных методов исследования. Расчеты напряжений и деформаций в выращенном изделии осуществлялось с использованием стандартных продуктов Simufact additive и ANSYS. Образцы единичных сплавленных дорожек, единичных слоёв, кубических образцов, подпорок и образцов на механические испытания выращены на установке для селективного лазерного плавления СЛП-110 собственной разработки.

Достоверность проведенных в ходе работы исследований обеспечивается использованием современного технологического лазерного оборудования, известных и широко используемых компьютерных программ, статистической обработкой результатов измерений и соответствием требованиям ГОСТ при проведении испытаний макетных образов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на международной научно-технической конференции «Лазеры и лазерно-информационные технологии: Фундаментальные проблемы и применения». Шатура (МО), 2014; всероссийской научно-технической конференции «Будущее машиностроения России». Москва, 2015, на XLII академических чтениях по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королева и других выдающихся отечественных ученых-пионеров освоения космического пространства. Москва, 2018 г., на научных семинарах «Лазерные технологии и оборудование» кафедры МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Публикации. Основное содержание и результаты диссертационной работы изложены в 4-х статьях, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2-х патентах на полезную модель №135564, № 167468.

Диссертация состоит из списка основных условных сокращений и обозначений, введения, пяти глав, общих выводов, заключения, списка литературы из 169 наименований. Работа содержит 136 страниц машинописного текста, в том числе 6 таблиц и 53 рисунка.

В введении обоснована актуальность темы, указаны цель работы, научная новизна, практическая ценность работы, сведения об апробации работы и публикациях.

В первой главе проведен литературный обзор, посвященный анализу развития и современного состояния промышленного сектора аддитивного производства и актуальности их использования в производстве. Показаны особенности и принципы наиболее успешных технологий аддитивного сектора, их сильные и слабые стороны. Кроме того рассмотрены неаддитивные технологии, выполняющие схожие задачи.

Во второй главе подробно рассмотрены особенности процесса селективного лазерного плавления. Описаны условия и механизмы твердофазного и жидкофазного спекания, которые являлись основными для получения объемных изделий на заре технологии лазерной обработки порошковых металлических материалов. Показаны этапы полного переплавления порошка с возникновением жидкой ванны.

В третьей главе рассмотрены конструкционные особенности оборудования для селективного лазерного плавления. Современное СЛП оборудование достаточно разнообразно по конструкции, параметрам обработки, габаритам выращиваемых изделий, номенклатуре обрабатываемых материалов, и способно решать разнообразные задачи.

В четвертой главе дан обзор математических моделей, описывающих явления, происходящие в процессе СЛП, описана выбранная модель начальных деформаций, и произведены расчеты деформаций и напряжений для выращиваемой детали при различных режимах.

В пятой главе приведены результаты выращивания кубических образцов, выполненных на оптимальных режимах моделирования. Образцы выращены одновременно на одной платформе. Были изготовлены микрошлифы для анализа структуры и пористости на различных режимах.

Глава 1. Методы послойного выращивания объемных изделий.

1.2. Аддитивное производство

В настоящее время известно несколько десятков методик АП. Некоторые из них заняли определенные ниши производства и занимают устойчивые позиции. Ниже рассмотрены наиболее известные и развитые из них, отмечены недостатки и преимущества, их общие черты и принципиальная взаимосвязь.

1.2.1. Лазерная стереолитография

Стереолитография - технология объемной печати, используемая для создания моделей, прототипов, структур и промышленных изделий методом послойной фотополимеризации, процесс объединения цепочек молекул в полимер под действием света, жидкого материала построения [3]. Твердый полимер формирует тело объемного изделия. Исследования в данной области проводились в течение 70-х годов прошлого столетия, но термин был предложен, а технология запатентована Чаком Халлом (Chuck Hull) в 1986 г. в США. Аббревиатура SLA (Stereo Lithography Apparatus -стереолитографическое оборудование) впоследствии стала обозначать собственно технологию. Позже он основал фирму, известную сегодня под названием 3D Systems Inc, для коммерциализации патента [4].

Стереолитография - один из самых первых и распространенных методов аддитивного производства. Технология не позволяет изготовить изделие из металла, но ей стоит уделить внимание, как пионерной в данной области. Изначально, технологии 3D печати были разработаны с целью сократить время изготовления прототипов изделий, и получили название «Быстрое прототипирование» (англ. Rapid prototyping - RP). Вначале 70-х годов японский исследователь Хидэо Кодама впервые изобрел современный послойных подход к стереолитографии, использую УФ излучение для отверждения фоточувствительных полимеров. 16 июля 1984 года, на три недели раньше

Халла, французские исследователи Alain Le Mehaute, Olivier de Witte и Jean Claude André подали заявку на патент аналогичной технологии [5]. Однако заявка была отклонена Дженерал Электрик (сейчас Алкатель-Альстом) и лазерным консорциумом CILAS по причине бесперспективности технологии [6] [7].

Схема процесса стереолитографии показана на Рис. 1.1. Платформа для выращивания расположена в ванне, заполненной жидким фотополимером. При поглощении лазерного излучения ультрафиолетового диапазона полимер затвердевает (процесс полимеризации жидкого мономера). Сканируя лазерным лучом подложку с тонким слоем жидкости по заданной траектории, формируется твердый слой будущего изделия. После получения готового слоя, платформа опускается вниз на заданный шаг, и поверхность модели покрывается не полимеризованной жидкостью.

Рис. 1.1.

Схема процесса стереолитографии Специальным устройством жидкость подталкивают для полного покрытия твердого слоя. После прекращения колебаний жидкого фотополимера лазерный

луч формирует следующий слой. Процесс повторяется до получения готовой модели [8].

Чем меньше толщина слоев, тем выше точность модели, и ниже шероховатость ее боковой поверхности. Однако производительность процесса падает. Следует учитывать усадку затвердевшего полимера и корректировать уровень жидкости в ванне. Готовая модель извлекается из ванны и отправляется на постобработку - облучение мощными ультрафиолетовыми лампами, которое приводит к окончательному отверждению полимера. Оставшаяся жидкость используется повторно. Существует схема, при которой модель выращивается вверх дном

Стереолитография очень хорошо себя зарекомендовала на рынке аддитивных технологий, в особенности в медицине. Продукция широко используется в качестве прототипов или выжигаемых моделей для литья [9] [10].

1.2.2. Нанесение термопластов

Технология разработана Скоттом Крумпом (Scott Crump) в конце 1980-х и поставлена на промышленную основу в 1990. Термин Fused Deposition Modeling и его сокращение FDM - торговые марки, Stratasys Inc. Относится к не лазерным методам аддитивных технологий [11].

Изделие производится путем выдавливания порции термопластичного материала с заданным расходом и его укладки в форме слоя, согласно компьютерной модели. Материал мгновенно остывает и затвердевает. Пластиковая нить разматывается с катушки и подается в сопло. Сопло снабжено системой подогрева, чтобы расплавить материал, и механизмом перемещения с числовым программным управлением, позволяющим двигаться как в горизонтальном, так и вертикальном направлениях. Обычно применяют шаговые или серводвигатели. Подложка опускается, происходит формирование последующего слоя. Слой за слоем изделие выращивается снизу-вверх (Рис. 1.2). Нижние слои способны поддерживать небольшие свисающие участки,

однако чаще всего необходимо использование подпорок, расположение которых определяется на стадии создания компьютерной модели.

Рис. 1.2.

Схема процесса нанесения термопластов 1 - сопло для выдавливания расплавленного материала, 2 - выдавленный

материал, 3 - координатный стол В технологии FDM используют различные материалы: ABS, PLA, поликарбонат, полиамид, полистирол, лигнин, выбирая между прочностными и температурными свойствами [12]. Подпорки изготавливают из водорастворимых материалов (например, ПВА), которые легко удаляются в подогретом растворе гидроксида натрия.

В Рутжерском Университете (Rutgers, USA) было предложено (метод был назван по аналогии - Fused Deposition Ceramics (FDC)) экструдируемым расплавом полимера не просто связывать послойно, а дозировано заливать этот полимер в порошок (например, ЦТС керамики, Al203+Si02+Mg0, Si3N4, гидроксиаппатита, стали, Al203+Ti). Это позволило расширить диапазон используемых в FDM-FDC методике материалов и направлений применения. Стало возможным создание пьезосенсоров (MEMS устройств) программируемой формы и внутренней структуры (за счет укладки керамических блоков, контролируемой пористости)

В начале 2017 года на рынок вышла машина METAL X компании Markforged, работающая по технологии ADAM (Atomic diffusion additive

manufacturing). Металлический порошок добавляют в связующий материал для дальнейшего нанесения методом FDM. Готовую деталь спекают в печах, при этом удаляется и связующий материал. На данный момент не обладает высокой точностью, и свойства изделий остаются под вопросом.

1.2.3. Моделирование при помощи склейки

Моделирование при помощи склейки (Laminated object manufacturing -LOM) - технология быстрого прототипирования, разработанная компанией Helisys Inc. Предложена Михаилом Фейгиным (Michael Feygin) в 1988 г. В данной технологии слои бумаги, пластика или металлической фольги последовательно склеиваются свариваются и вырезаются по заданной форме ножом или лазерным лучом. [13]. Схема процесса моделирования при помощи склейки представлена ниже:

1- катушка с лентой, 2 - нагревающий ролик, 3- лазерный луч, 4 -сканирующая призма, 5 - источник ЛИ, 6 - готовые слои, 7 - перемещаемая платформа, 8 - отходы.

Материал в виде ленты закреплен на катушках и подается на подложку подогретым роликом. Лазерный луч раскраивает лист по контуру слоя изделия, который, предварительно подогретый, скрепляется в стопке спайкой или

склейкой. Толщина листов зависит от материала и может изменяется от 50 до 500 мкм. Есть возможность одновременно разрезать более чем один лист, однако точность метода (за счет ошибок позиционирования) при этом уменьшается. Обрезки материала удаляются и больше не используются. В случае ошибки в процессе выращивания объемного изделия, часть слоев может быть удалена и ошибка устранена [14] [15].

Недорогие материалы и простота процесса позволили занять LOM технологии свою нишу на рынке аддитивного производства. Однако следует отметить недостатки:

- удаление отходов затруднено, так как лазер прорезает иногда не полностью, и слои оказываются не связанными друг с другом;

- сложные контурные детали можно повредить при удалении отходов (обрезков);

- затруднено или совсем невозможно получение внутренних полостей

- свойства материала изделия анизотропны;

- большие расходы материала;

- изделие трудно обрабатывать из-за возможности расслоения.

Металлическая продукция LOM-технологии имеет значительные

ограничения в применении в промышленности.

1.2.4. Метод литья порошкового металла под давлением

Metal Injection Molding - MIM - это процесс, объединивший литье полимерных материалов под давлением с технологиями порошковой металлургии. Не относится к аддитивным технологиям, но о нем следует сказать, как о значительном конкуренте в ряде случаев. Схема процесса показана на Рис. 1.3. Мелкодисперсный металлический порошок смешивается с дозированным количеством связующего материала. Такую сырьевую смесь под давлением запрессовывают в заранее подготовленную форму. Из формы извлекают так называемую зеленую модель. Её объем несколько больше, по сравнению с готовой деталью, из-за наличия связующего вещества.

Следующим шагом является удаление связующего вещества и спекание порошка в плотную готовую деталь. Усадка составляет порядка 15% по всем пространственным осям. Конечная продукция - это изделия небольшого размера, используемые в различных отраслях промышленности. Характер потока сырьевой смеси определяется физическим процессом, который носит

название реология.

Рис. 1.3.

Схема получения деталей порошковым литьем под давлением Текущие возможности оборудования ограничены объемом, который возможно запрессовать в форму за один раз. В то же время реология позволяет распределить смесь по нескольким полостям, таким образом, MIM становится экономически эффективным для небольших, сложных по форме, больших по объему партий изделий, которые в противном случае были бы довольно дорогостоящими в сравнении с другими методами. Самые различные металлы могут быть использованы для создания сырьевой смеси, но самый распространенный порошок - из нержавеющей стали. Нержавеющая сталь широко распространена в порошковой металлургии. Однако, содержание

кислорода в порошке часто не указано в спецификации и может вызывать значительные трудности с сопротивлением коррозии [16].

Один из первых разработчиков процесса MIM в 1970-е годы Доктор Рэймонд Э. Вьех младшим [17], основатель калифорнийской компании Parmatech. Он позже запатентовал данный процесс, получивший широкое распространение и активно использовался в производстве в 1980-х годах. MIM получил широкое признание в 90-х годах после внесения улучшений на отдельных стадиях процесса, что привело к резкому улучшению качества конечного изделия. Свойства деталей, полученными методом MIM не уступали, а в ряде случаев, превосходили, свойства изделий, изготовленных другими методами. Повышение эффективности и снижение стоимости MIM технологии происходит за счёт больших объемов продукции полностью готовых изделий, не требующих, дополнительных операций, как механическая обработка.

В качестве недостатка следует указать:

- относительно невысокую точность получаемых изделий;

- значительные ограничения по размеру изделий;

- нецелесообразность при единичном производстве, и ограниченность при мелкосерийном производстве [18].

1.2.5. Коаксиальное лазерное плавление

Данный метод в мире известен под названиями LENS (Laser Engineered Net Shaping), LMD (Laser Metal Deposition), DMD (Direct Metal Deposition) и др.

КЛП - одна из двух аддитивных технологий, востребованных на современном рынке выращивания металлических изделий, и позволяет получать готовые металлические узлы и детали сложной формы.

Соосно лазерному лучу в зону обработки с помощью защитного газа подается порошковый материал. Под воздействием лазерного луча порошок расплавляется, и образуется валик нанесенного металла. Таким образом, перемещая лазерную голову относительно подложки выращивания, шаг за

шагом выращивается заготовка будущей детали. Ниже представлена схема процесса КЛП:

Преимущества КЛП:

- высокая производительность

- возможность получать изделия с градиентными свойствами за счет динамической регулировки расхода порошков из различных питателей.

- габариты выращиваемой детали ограничены только возможностями системы перемещения.

К недостаткам следует отнести [19]:

- низкую точность выращиваемых изделий в сравнении с другими АТ;

- высокую зависимость свойств материала выращенной детали от параметров процесса обработки и геометрических особенностей каждой выращиваемой детали;

- высокую сложность и стоимость оборудования

1.2.6. Селективное лазерное спекание / плавление

Метод селективного лазерного плавления и спекания (СЛП, СЛС) (SLM -Selective Laser Melting, SLS - Selective Laser Sintering) очень похож на стереолитографию, поскольку реализуется практически аналогично. Однако возможность использования металлических и керамических порошков позволяют изготовлять не только прототипы, но и готовые изделия.

Методика предложена и запатентована впервые Карлом Декардом (Carl Deckard) в 1989 [20]. Разработки легли в основу установок, в настоящее время производимых фирмой 3D-Systems (США). Осознав возможности метода, практически одновременно различные фирмы приступают к разработке подобной технологии и установки, позволявшей работать с металлическим порошком. В 1995 году институт Фраунгофера (Fraunhofer Institute ILT, Германия) патентует технологию SLM (Selective Laser Melting). Компания EOS (Electro Optical Systems,Германия) патентует технологию DMLS (Direct Metal Laser Sintering).

В рабочей герметичной камере порошок предварительно подогревается до определенной температуры, которая зависит от используемого материала и режимов обработки.

CAD-модель будущей детали разбивается на сечения определенной толщины, которая определяется требованиями к точности и производительности процесса. Выбирается оптимальное расположение детали или нескольких деталей на подложке. СХма процесса СЛП показана на Рис. 1.4. Подложка рабочей камеры опускается на величину, несколько большую толщины слоя модели, для нивелирования процесса усадки порошка. Подложка бункера с порошком поднимается.

Порошок переносится и разравнивается валиком (для неметаллических материалов) или ножом (для металлических материалов) по поверхности зоны обработки и избирательно спекается или сплавляется, согласно первому слою модели. Эта операция повторяется до получения готового изделия. По

окончании процесса излишки порошка удаляются специальным пылесосом, а модель извлекается из камеры и помещается в печь, где выдерживается в течение 4 часов при температуре порядка 450°С.

Рис. 1.4.

Схема процесса СЛП Для данного процесса существует несколько названий, предложенных различными фирмами с целью подчеркнуть его уникальность: Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Direct Metal Laser Sintering (DMLS). В отличие от остальных, в процессе SLS подразумевается не полное плавление порошка, приводящее к его спеканию. Однако, так как различие в параметрах процессов заключается в разности погонных мощностных характеристик, технологии с полным и неполным плавлением порошка, в зависимости от требований к качеству, геометрическим параметрам, назначения изделия, осуществимы на одной установке, и элементы аббревиатур перестали нести принципиальный смысл.

Неиспользованный порошок можно использовать повторно. Медленное остывание порошкового объема предотвращает от значительных деформаций формы изделия. В герметичную камеру подается инертный газ - азот или аргон, чтобы избежать окисления при нагреве порошков. Изменение порошкового материала требует чистки всей камеры.

В технологии SLM применяются лазеры большой мощности. CO2- лазеры используют для пластиков, волоконные - для металлов. Для керамики могут быть использованы оба типа лазера в зависимости от химического состава. Производители в самых современных установках довели уровень мощности излучения до 1 кВт. (X-line 2000R фирмы ConceptLaser, Германия; EOSINT M400 фирмы EOS, Германия). Это дает значительный прирост производительности.

В основном SLM-машины используют однокомпонентные порошки. Однако можно работать и с многокомпонентными порошками. Они могут представлять собой смесь порошков, либо порошинки более тугоплавкого материала с легкоплавкой оболочкой. В порошках такого типа, лазерное излучение расплавляет оболочку, заполняющую пространство между частицами, скрепляя их. Хотя у современных установок широкие возможности, использование одного бункера с порошком не позволяет выстраивать градиентные структуры или композиции с переменным размером слоев разного состава. Также существуют значительные ограничения по форме и размеру порошинок - идеально круглая форма и размер в пределах 20-100 мкм. Эти ограничения сказываются на цене порошков. Производители SLM-установок, стремясь удержать занятую нишу, ограничивают использование порошков других компаний на своей установке. Такая необходимость повышает стоимость и без того недешёвых порошковых смесей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Колчанов Дмитрий Сергеевич, 2018 год

Список литературы

1. Wohlers T. Wohlers Report. Fort Collins: Wohlers Assoctates.INC, 2014. 276 p.

2. Srivatsan T.S. Additive Manufacturing Innovations, Advances, and Applications. Taylor & Francis Group, LLC, 2016. 444 p.

3. Hull C.W. Apparatus for Production of Three-Dimensional Objects by Stereolithography, US4575330A, Aug 08, 1984.

4. Gibson I., Jorge Bartolo P. History of Stereolithography // Stereolithography: Materials, Processes, and Applications, 2011. P. 41-43.

5. Jean-Claude A. Disdpositif pour realiser un modele de piece industrielle, 8411241, Jul 16, 1984. (Pat. Fr.).

6. Moussion A. Interview d'Alain Le Méhauté, l'un des pères de l'impression 3D // https://invention-europe.com. 2014. URL: https://invention-europe.com/2014/09/17/interview-dalain-le-mehaute-lun-des-peres-de-limpression-3d/ (дата обращения: 15.03.2018).

7. Mendoza H.R. Alain Le Méhauté, The Man Who Submitted Patent For SLA 3D Printing Before Chuck Hull // https://3dprint.com/. 2015. URL: https://3dprint.com/65466/reflections-alain-le-mehaute/ (дата обращения: 15.03.2018).

8. Jacobs P.F. Introduction to Rapid Prototyping and Manufacturing // Rapid Prototyping and Manufacturing: Fundamentals of Stereolithography, 1992. P. 4-6.

9. Klimek L., HM K., W S., R M., B S. Stereolithographic modelling for reconstructive head surgery // Acta Oto-Rhino-Laryngologica Belgica. 1993. Vol. 47 (3). P. 329-334.

10.Bouyssie JF., Bouyssie S., Sharrock P. Stereolithographic models derived from x-ray computed tomography. Reproduction accuracy // Surgical & Radiologic Anatomy. 1997. Vol. 19 (3). P. 193-199.

11. Bellini A., Gu?eri S., Bertoldi M. Liquefier Dynamics in Fused Deposition // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2014. Vol. 126 (2). P. 237.

12.Halterman T. German Firm INDMATEC Offer Breakthrough PEEK FDM 3D Printing Filament // 3dprint.com. 2015. URL:

https://3 dprint. com/52713/indmatec-peek-fdm-printing-filament/ (дата обращения: 21.02.2016).

13. How Laminated Object Manufacturing Works [Электронный ресурс] // THRE3D.com: [сайт]. [2014]. URL: https://thre3d.com/how-it-works/sheet-lamination/laminated-object-manufacturing-lom (дата обращения: 03.05.2015).

14.Laminated Object Manufacturing [Электронный ресурс] // https://web.archive.org: [сайт]. [2008]. URL:

https://web. archive.org/web/20100102182152/http://home.att.net/~castleisland/ lom.htm (дата обращения: 14.03.2018).

15.Rapid Prototyping: LOM [Электронный ресурс] // www.efunda.com: [сайт]. [2012]. URL: http://www.efunda.com/processes/rapid_prototyping/lom.cfm (дата обращения: 14.03.2018).

16.Metal and Ceramic Injection Molding [Электронный ресурс] // https://www.bccresearch.com: [сайт]. [2014]. URL: https://www.bccresearch.com/market-research/advanced-materials/metal-ceramic-injection-molding-avm049c.html (дата обращения: 15.03.2018).

17.Raymond E. Wiech J. Manufacture of Parts for Particulate material, US4197118, Apr 8, 1980.

18.Williams B. Parmatech Shapes Metals like Plastics // Metal Powder Report. 1989. Vol. 44, No. 10. P. 675-680.

19.Ставертий А.Я. Разработка и исследование технологии выращивания объектов методом коаксиального лазерного плавления порошковых материалов: дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 2017. 150 с.

20.Deckard C. Method and apparatus for producing parts by selective sintering, US4863538, Oct 17, 1986.

21.Kuczynski G.C. Self-diffusion in sintering of metallic particles // Transactions of AIME. 1949. Vol. No. 85. P. 169-178.

22.Rockland J.G.R. The determination of the mechanism of sintering // Acta Metallurgica. 1967. No. 15. P. 277-286.

23.German R.M. Powder metallurgy science. New York: Princeton, 1994. 472 p.

24.Gusarov A.V. Mechanisms of selective laser sintering and heat transfer in Ti powder // Rapid Prototyping Journal. 2003. No. 9 (5). P. 314-326.

25.Manriquez-Frayre J.A., Bourel D.L. Solid Freeform Fabrication Symposium // Selective laser sintering of Cu-Pb/Sn solder powders. Austin. 1991. P. 236244.

26.Badrinarayan B., Barlow J.W. Solid Freeform Fabrication Symposium // Selective Laser Sintering of a Copper-PMMA System. 1991. P. 245-250.

27.Direct Selective Laser Sintering of High Temperature Materials / G. Zong [et al.]. Journal of Engineering Science and Technology. 2015. Vol. 10, No. 4. P. 509 - 525.

28.Bourell D.L., Marcus H.L., Weiss W.L. Selective laser sintering of parts by compound formation of precursor powders, US005156697, 1992.

29.Binding mechanisms in selective laser sintering and selective laser melting / J.P. Kruth [et al.]. Rapid Prototyping Journal. 2005. No. 11 (1). P. 26-36.

30.Thermal treatment of M2 high speed steel powder for rapid tooling applications / Q.J. Hu [et al.]. Materials Science Forum. 2003. No. 137-140. P. 437-438.

31.Sercombe T.B., Schaffer G.B. Freeform fabrication of functional aluminium prototypes using powder metallurgy // Journal of Materials Science. 1999. No. 34P. 4245-4251.

32.Sercombe T.B., Schaffer G.B. On the role of tin in the infiltration of aluminium by aluminium for rapid prototyping applications // Scripta Materialia. 2004. No. 51 (9). P. 905-908.

33.Sercombe T.B., Schaffer G.B. On the role of magnesium and nitrogen in the infiltration of aluminium by aluminium for rapid prototyping applications // Acta Materialia.2004. No. 52 (10). P. 3019-3025.

34.Basic powder metallurgical aspects in selective metal powder sintering / J.P. Kruth [et al.]. Annals of the CIRP. 1996. No. 45 (1). P. 183-186.

35.Comparison between CO2 and Nd:YAG lasers for use with selective laser sintering of Steel-Copper powders / J.P. Kruth [et al.]. Revue International de CFAO et d'informatique graphique. 1999. No. 13 (4-5-6). P. 95-112.

36.Rombouts M. Selective laser sintering / melting iron-based powders: PhD Thesis. Heverlee, 2006. 268 p.

37.Selective laser sintering of metals and ceramics / D.L. Bourell [et al.]. The International Journal of Powder Metallurgy. 1992. No. 28 (4). P. 369-381.

38.Influence of powder parameters on selective laser sintering of WC-Co/ T. Laoui [et al.]. Proc. of the 7th European Conference on Rapid Prototyping and Manufacturing. 1998. P. 271- 280.

39.Laoui T., Froyen L., Kruth J.P. Proceedings of the 8th European Conference on Rapid Prototyping and Manufacturing // Alternative binders to Co for WC particles for SLS process. 1999. P. 299-312.

40.Selective laser sintering of aluminium- and titanium-based composites:

processing and characterisation / S. Vaucher [et al.]. Physica Status Solidi A -Applied Research. 2003. No. 199 (3). P. R11-R13.

41.Method and apparatus for making components by direct laser processing / L.E. Brown [et al.]. US006355086B2, 2002.

42.Stucker B.E., Walter L., Philip T., Bozkurt P. Manufacture and use of ZrB2/Cu composite electrodes, US005870663, 1997.

43.Nyrhilâ O. Method for fabricating dimensionally accurate pieces by laser sintering, US005732323A, 1998.

44.Formation of copper based metal part via direct metal laser sintering / X. Wang [et. al]. Materials Science Forum. 2003. No. 437-438. P. 273-276.

45.Zhu H.H., Lu L., Fuh J.Y.H. Development and characterization of direct laser sintering of Cu-based metal powder // Journal of Materials Processing Technology. 2003. No. 140. P. 314-317.

46.Zhu H.H., Lu L., Fuh J.Y.H. Effect of additives on sinterability and densification of laser-sintered metal powder // Materials Science Forum. 2003. No. 437-438. P. 269-272.

47.Zhu H.H., Lu L., Fuh J.Y.H. Influence of binder's liquid volume fraction on direct laser sintering of metallic powder // Materials Science and Engineering. 2004. No. A 371. P. 170-177.

48.Effect of braze flux on direct laser sintering Cu-based metal powder / H.H. Zhu [et al.]. Materials and Design. 2006. No. 27 (2). P. 166-170.

49.Niu H.J., Chang I.T.H. Liquid phase sintering of M3/2 high speed steel by selective laser sintering // Scripta Materialia. 1998. No. 39 (1). P. 67-72.

50.Niu H.J., Chang I.T.H. Instability of scan tracks of selective laser sintering of high speed steel powder // Scripta Materialia. 1999. No. 41 (11). P. 1229-1234.

51.Niu H.J., Chang I.T.H. Selective laser sintering of gas and water atomized high speed steel powders // Scripta materialia. 1999. No. 41 (1). P. 25-30.

52.Niu H.J., Chang I.T.H. Selective laser sintering of gas atomized M2 high speed steel powder // Journal of Materials Science. 2000. No. 35. P. 31-38.

53.Proceedings of EuroPM / S. Akhtar S [et al.]. Direct selective laser sintering of tool steel powders to high density. 2003. Vol. 3. P. 379-384.

54.Proceedings of Euro PM / J.W. Xie [et al.]. Direct laser re-melting of tool steels. 2003. P. 473-478.

55.Meiners W., Wissenbach K., Gasser A. Selective laser sintering at melting temperature, US006215093B1 , 2001.

56.Simchi A., Poh H. Effects of laser sintering processing parameters on the microstructure and densification of iron powder // Materials Science and Engineering. 2003. Vol. A 359, No. 1-2. P. 119-128.

57.Simchi A. The role of particle size on the laser sintering of iron powder // Metallurgical and Materials Transactions. 2004. Vol. 35B. P. 937-948.

58.Proceedings of the LANE 2004 conference / S. Dingal [et al.]. Experimental investigation of selective laser sintering of iron powder by application of Taguchi method. 2004. P. 445-456.

59.An experimental design approach to selective laser sintering of low carbon steel / A.N. Chatterjee [et al.]. Journal of Materials Processing Technology. 2003. No. 136. P. 151-157.

60.Direct selective laser sintering of iron-graphite powder mixture / K. Murali [at al.]. Journal of Materials Processing Technology. 2003. No. 136. P. 179-185.

61.Simchi A., Pohl H. Direct laser sintering of iron-graphite powder mixture // Materials Science and Engineering. 2004. Vol. A 383. P. 191-200.

62.Simchi A., Petzoldt F., Pohl H. Direct metal laser sintering of Fe-C-Cu steel powder // Proceedings EuroPM. 2005. No. 3. P. 41-47.

63.Petzoldt F., Pohl H., Simchi A. Proceedings Euro PM // Advances in material issues for direct metal laser sintering. 2001. Vol. 3. P. 297-302.

64.Simchi A., Petzoldt F., Pohl H. International user's conference on rapid

prototyping & rapid tooling & rapid manufacturing // A novel steel powder for rapid tooling using direct metal laser sintering. 2001. P. 289-298.

65.Simchi A., Petzoldt F., Pohl H. On the development of direct metal laser sintering for rapid tooling // Journal of Materials Processing Technology. 2003. No. 141. P. 319-318.

66.Petzoldt F., Pohl H., Simchi A. Proceedings of PM // Extending the scope of material properties for DMLS. 2004. Vol. 5. P. 123-128.

67.F. Petzoldt F [et al.] / Advanced steel powder for direct metal laser sintering. Proceedings of EuroPM . 2005. Vol. 3. P. 35-40.

68.Investigation on multi-layer direct metal laser sintering of 316L stainless steel powder beds / W. O'Neill [et al.]. Annals of the CIRP. 1999. No. 48 (1). P. 151-154.

69.Morgan R., Sutcliff C., O'Neill W. Experimental investigation of nanosecond pulsed Nd:YAG laser remelted pre-placed powder beds // Rapid Prototyping Journal. 2001. No. 7 (3). P. 159-172.

70.Direct metal laser re-melting of 316L RVS powder. Part 2: Analysis of cubic primitives / R. Morgan R [et al.]. Proceedings Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2001. P. 283-295.

71.High density net shape components by direct laser remelting of single phase powders / R. Morgan [et al.]. Journal of Materials Science. 2002. No. 37. P. 3093-3100.

72.Selective laser melting: a new approach for the direct manufacturing of metal parts and tools / C. Over C [et al.]. Proceedings of the LANE 2001 conference. 2001. P. 391-398.

73.Direct selective laser sintering of tool steel powders to high density. Part A: effect of laser beam width and scan strategy / C. Hauser [et al.]. Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2003. P. 644-655.

74.Direct SLS of tool steel powders to high density. Part B - The effect on microstructural evolution. / S. Akhtar [et al.]. Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2003. P. 656-667.

75.Childs T.H.C., Hauser C., Badrossamay M. Selective laser sintering (melting) of stainless and tool steel powders: Experiments and modelling // Proceedings of the I MECH E Part B Journal of Engineering Manufacture. 2005. Vol. 219, No. 4. P. 339-358.

76.Asgharzadeh H., Simchi A. Effect of sintering atmosphere and carbon content on the densification and microstructure of lasersintered M2 high speed steel powder // Materials Science and Engineering . 2005 No. A 403. P. 290-298.

77.Laser remelting of pre-alloyed steel powders to high density / C.S.Wright [et al.]. Proceedings of PM. 2004. Vol. 5. P. 109-114.

78.Meiners W., Wissenbach K., Gasser A. Selective laser sintering at melting temperature, US006215093B1, 2001.

79.Manufacturing of titanium parts for medical purposes by selective laser melting / F. Abe [et al.]. Proceedings 8th International Conference on Rapid Prototyping. 2000. P. 288-293.

80.Glardon R., Karapatis N., Romano V. Influence of Nd:YAG parameters on the selective laser sintering of metallic powders // Annals of the CIRP. 2001. No. 50 (1). P. 133-136.

81.Mechanical properties of pure titanium models processed by selective laser melting / E. Santos [et al.]. Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2002. P. 180-186.

82. Sintering of commercially pure titanium powder with a Nd:YAG laser source / P. Fischer [et al.]. Acta Materiali. 2003. No. 51 (6). P. 1651-1662.

83.Proceedings of 7th European Conference on Rapid Prototyping and Manufacturing / S. Das S [et al.]. Direct laser freeform fabrication of high performance metal components. 1998. P. 297-306.

84.Selective laser melting: a new approach for the direct manufacturing of metal parts and tools / C. Over [et al.]. LANE 2001 conference. 2001. P. 391-398. 85.Over C. Generative fertigung von bauteilen aus werkzeugstahl X38CrMoV5-1 und titan TiAl6V4 mit «Selective Laser Melting»: PhD thesis. Aachen. 2003. 141 p.

86.DMLS of titanium alloy / H. Pohl [et al.]. Proceedings of PM. 2004. Vol. 5. P. 141-146.

87.Kruth J.P., Vandenbroucke B. Proceedings of VRAP // Digital manufacturing of biocompatible metal frameworks for complex dental prostheses by means of SLS/SLM. 2005. P. 139-145.

88.Direct laser freeform fabrication of high performance metal components / S. Das S [et al.]. 7th European Conference on Rapid Prototyping and Manufacturing. 1998. P. 297-306.

89.Rapid prototyping of inconel alloys by direct metal laser sintering and three dimensional printing / M. Turker [et al.]. Proceedings EuroPM . 2005. Vol. 3. P. 93-98.

90.Simonelli M. Microstructure evolution and mechanical properties of selective laser melted Ti-6Al-4V: Doctoral Thesis. Loughborough. 2014. 214 p.

91.The manufacturing of hard tools from metallic powders by selective laser melting / F. Abe [et al.]. Journal of Materials Processing Technology. 2001. No. 111. P. 210-213.

92.Digilov R.A. Prediction of surface properties of metals from the law of corresponding states // Journal of Crystal Growth. 2003 Vol. 249. P. 363-371.

93.Melt Pool Characterization for Selective Laser Melting of Ti-6Al-4V Pre-alloyed Powder / G. Haijun [et al.]. Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2014. P. 257-267.

94.Ashabul A.M., Deepankar P. Modeling and Experimental validation of Nickelbased super alloy (Inconel 625) made using Selective Laser Melting // Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2013. P. 463-473.

95.Kumikov V.K., Khokonov K.B. On the measurement of surface free energy and surface tension of solid metals // Journal of Applied Physics. 1983. No. 54 (3). P. 1346-1350.

96.Eustathopoulos N., Nicholas M.G., Drevet B. Wettability at high temperatures. Oxford : Pergamon Press, 1999. 419 p.

97.Keene B.J. Review of data for the surface tension of iron and its binary alloys // International Materials Review. 1988. No. 33 (1). P. 1-36.

98.Скребцов А.М. Конвекция и кристаллизация металлического расплава в слитках и отливках. Москва: Металлургия. 1993. 144 c.

99.Rabinkin A.A. High-temperature brazing: filler metals and processing // In: Advances in Brazing. Woodhead Publishing Limited. 2013. P. 121-159.

100. Chapman T.W. Viscosity of liquid metals // AIChE Journal. 1966. No. 12. P. 395-400.

101. Schiaffino S., Sonin A.A. Motion and arrest of a molten contact line on a cold surface: An experimental study // Physics of Fluids. 1997. No. 9 (8). P. 2217-2226.

102. Schiaffino S., Sonin A.A. On the theory for the arrest of an advancing molten contact line on a cold solid of the same material // Physics of Fluids. 1997. No. 9 (8). P. 2227-2233.

103. Schiaffino S., Sonin A.A. Molten droplet deposition and solidification at low Weber numbers // Physics of Fluids. 1997. No. 9 (8). P. 3172-3187.

104. Hoffman R.L. A study of the advancing interface I. Interface shape in liquid-gas systems // Journal of Colloid and Interface Science. 1975. No. 50. P. 228-241.

105. Воинов О.В. Динамические краевые углы смачивания при растекании капли на поверхности твердого тела // Прикладная механика и техническая физика. 1999. Том 40, 1. С. 101-107.

106. Tanner L.H. The spreading of silicone oil drops on horizontal surfaces // Journal of Physics. 1979. No. D 12. P. 1473-1484.

107. Carruthers J.R., Grasso M. Stabilities of floating liquid zones in simulated zero gravity // Journal of Crystal Growth. 1971. No. 13-14. P. 611614.

108. Carruthers J.R., Grasso M. Studies of floating liquid zones in simulated zero gravity // Journal of Applied Physics. 1972. No. 43 (2). P. 436-445.

109. Coriell S.R., Hardy S.C., Cordes M.R. Stability of liquid zones // Journal of Colloid and Interface Science. 1977. No. 60 (1). P. 126-136.

110. Rayleigh L. On the instability of a cylinder of viscous liquid under capillary force // Philosophical Magazine. 1892. No. 34 (207). P. 145-154.

111. Chandrasekhar S. Hydrodynamic and hydromagnetic stability. Oxford: Clarendon Press, 1970.

112. Donnelly R.J., Glaberson W. Experiments on the capillary instability of a liquid jet // Proceedings of the Royal Society of London. 1965. No. A290. P. 547-556.

113. Lu S., Fuji H., Nogi K. Marangoni convection and weld shape variations in Ar-O2 and Ar-CO2 shielded GTA welding // Materials Science and Engineering. 2004 No. A 380. P. 290-297.

114. Davis S.H. Thermocapillary instabilities // Annual Review of Fluid Mechanics, 1987. P. 403-435.

115. Nemchinsky V.A. The role of thermocapillary instability in heat transfer in a liquid metal pool // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1997. No. 40 (4). P. 881-891.

116. Boublik T., Fried V., Hala E. The vapour pressures of pure substances: selected values of the temperature dependence of the vapour pressures of some pure substances in the normal and low pressure region. Amsterdam: Elsevier, 1984. 352 p.

117. Prashanth K.G. Microstructure and mechanical properties of Al-12Si produced by selective laser melting: Effect of heat treatment // Materials Science & Engineering A. 2014. No. 590. P. 153-160.

118. Influences of Energy Density on Porosity and Microstructure of Selective Laser Melted 17-4PH Stainless Steel / H. Gu [et al.]. Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2013. P. 474-489.

119. Selective laser melting of iron-based powder / J.P. Kruth [et al.]. Journal of Materials Processing Technology. 2004. Vol. 149. P. 616-622.

120. Коррозионностойкие, жаропрочные и высокопрочные стали и сплавы: Справочное издание / А.П. Шлямнев [и др.]. Москва: Интермет Инжиниринг, 2000. 232 c.

121. AlMangour B.A. Additive Manufacturing of High-Performance 316L Stainless Steel Nanocomposites via Selective Laser Melting: Doctoral Thesis, Los Angeles. 2017. 265 p.

122. Цветкова Е.В. Особенности формирования структуры и свойств аустенитной стали 03Х17Н14М3 в процессе селективного лазерного плавления и последующей термической обработки: диссертация на соискание ученой степени к.т.н., Москва. 2017. 140 c.

123. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. Москва: Издательство МГТУ, 2006. 660 c.

124. Селективное лазерное плавление металлических порошков, выращивание тонкостенных и сетчатых структур / Колчанов Д.С. [и др.] Технология Машиностроения. 2015. 10. С. 6-11.

125. Fischer J., Kniepkamp M.,.Abele E. Micro Laser Melting Analyses of Current Potentials and Restrictions for the Additive Manufacturing of Micro Structures // Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2014. P. 22-35.

126. Нестерук И.Н. Гальванометрические сканаторы для лазерных маркирующих комплексовы // Фотоника. 2007. No. №3. C. 10-11.

127. Marshall G.F., Stutz G.E. Handbook of Optical and Laser Scanning. 2nd ed. CRC Press, 2016. 788 p.

128. Laskin A., Laskin V. Refractive beam shaping optics to improve operation of spatial light modulators // Proceedings of the SPIE. 2012. Vol. 8395. 8 p.

129. Okunkova A. Experimental approbation of selective laser melting of powders by the use of non-Gaussian power density distributions // Physics Procedia. 2014. No. 56. P. 48 - 57.

130. Dannenberg , Nieuwnkamp J. The impact of printing // Mikroniek. 2014. No. 6. P. 57-61.

131. EOS [Электронный ресурс] // https://www.eos.info: [сайт]. URL: https://www.eos.info/systems_solutions/metal (дата обращения: 14.03.2018).

132. 3D Systems [Электронный ресурс] // https://www.3dsystems.com: [сайт]. URL: https://www.3dsystems.com/3d-printers (дата обращения: 14.03.2018).

133. SLM Solutions [Электронный ресурс] // http://slm-solutions.com: [сайт]. URL: http://slm-solutions.com/machines (дата обращения: 14.03.2018).

134. http://www.renishaw.com [Электронный ресурс] // Renishaw : [сайт]. URL: http://www.renishaw.com/en/additive-manufacturing-systems--15239 (дата обращения: 15.03.2018).

135. Concept Laser [Электронный ресурс] // https://www.concept-laser.de: [сайт]. URL: https://www.concept-laser.de/en/products/machines.html (дата обращения: 14.03.2018).

136. Realizer [Электронный ресурс] // www.realizer.com: [сайт]. URL: www.realizer.com (дата обращения: 14.03.2018).

137. http://www.trumpf-laser.com/en/products/3d-printing-systems/truprint-series-1000.html [Электронный ресурс] // Trump: [сайт]. URL: http://www.trumpf-laser.com/en/products/3d-printing-systems/truprint-series-1000.html (дата обращения: 15.03.2018).

138. По материалам семинара Materialise «День Аддитивных Технологий и Сотрудничества в России» Москва 17 марта 2017.

139. Schoinochoritis B., Chantzis D., Salonitis K. Simulation of metallic powder bed additive manufacturing processes with the finite element metho: A critical review // Institution of Mechanical Engineers, 2014. P. 1-22.

140. Laser powder bed fusion additive manufacturing of metals / W.E. King [et al.]. Applied Physics Review.2015. Vol. 2, No. 2. 2 p.

141. Yuan P., Gu G. Molten pool behaviour and its physical mechanism during selective laser melting of TiC/AlSi10Mg nanocomposites: simulation and experiments // Journal of Physics D: Applied Physics. 2015. Vol. 48. 16 p.

142. Simulation of laser beam melting of steel powders using the three-dimensional volume of fluid method / F.J. Gutler [et al.]. Physics Procedia. 2013. Vol. 41. P. 874-879.

143. Attar E., Korner C. Lattice Boltzman model for thermal free surface flows with liquid-solid phase transition // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2011. Vol. 32. P. 156-163.

144. Korner C., Attar E., Heinl P. Mesoscopic simulation of selective beam melting processes // Journal of Materials Processing Technology. 2011. Vol. 211. P. 978-987.

145. Korner C., Bauerei A., Attar E. Fundamental consolidation mechanisms during selective beam melting of powders // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 2013. 18 p.

146. Numerical investigation on hatching process strategies for powder-bed-based additive manufacturing using an electron beam / R. Ammer R [et al.].

The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. Vol. 78. P. 239-247.

147. Khairallah S.A., Anderson A. Mesoscopic simulation model of selective laser melting of stainless steel powder // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214. P. 2627-2636.

148. Gusarov A.V., Smurov I. Modeling the interaction of laser radiation with powder bed at selective laser melting // Physics Procedia. 2010. Vol. 5. P. 381394.

149. Lee Y.S., Zhang W. International Solid Free Form Fabrication Symposium // Mesoscopic Simulation of Heat Transfer and Fluid Flow in Laser Powder Bed Additive Manufacturing. Austin. 2015. P. 1154-1165.

150. On the role of melt flow into the surface structure and porosity development during selective laser melting / C. Qiu [et al.]. Acta Mater. 2015. Vol. 96. P. 72-79.

151. Lee Y.S., Zhang W. SFF Symposium // Mesoscopic Simulation of Heat Transfer and Fluid Flow in Laser Powder Bed Additive Manufacturing. Austin. 2015. P. 1154-1165.

152. Laser powder-bed fusion additive manufacturing: Physics of complex melt flow and formation mechanisms of pores, spatter, and denudation zones / S.A. Khairallah [et al.]. Acta Materialia. 2016. Vol. 108. P. 36-45.

153. Flow3d. [Электронный ресурс] // www.flow3d.com: [сайт]. URL: www.flow3d.com (дата обращения: 14.03.2018).

154. Radaj. D. Heat effects of welding - Temperature field, Residual stress, Distortion. Berlin: Springer, 1992. 348 p.

155. Baufeld B., Van der Biest O., Gault R. Additive manufacturing of Ti-6Al-4V components by shaped metal deposition: Microstructure and mechanical properties // Materials & Design. 2010. P. No. 31. 106-111.

156. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. Москва: МИР, 1979. 392 c.

157. Маслов Л.Б. Численные методы для pешения задач теоpии у^ушсти: Методическое пособие / Ивановский государственный энергетический университет. Иваново, ИГЭУ, 1999. 28 с.

158. Keller N., Ploshikhin V. New method for fast predictions of residual stress and distortion of AM parts // Airbus endowed chair for Integrative Simulation and Engineering of Materials and Processes, University of Bremen. 2014. No. 96. P. 1229-1237.

159. Simufact Engineering provides the GreenTeam & Renishaw with a complete AM Process Simulation Solution / J.P. Derrer [et al.]. SIMUFACT CASE STUDY, 2017.

160. MSC Software [Электронный ресурс] // http://www.mscsoftware.ru: [сайт]. URL: http://www.mscsoftware.ru/products/marc (дата обращения: 22.02.2018).

161. Saeidi K. Stainless steels fabricated by laser: Doctoral Thesis. Stockholm. 2016. 115 p.

162. Effect of Scan Pattern on the Microstructural Evolution of Inconel 625 during Selective Laser Melting / M.A. Anam [et al.]. Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2014. P. 363-376.

163. Cheng B., Shrestha S., Y. K.C. Stress and Deformation Evaluations of Scanning Strategy Effect in Selective Laser Melting // Proceedings of the ASME 2016 International Manufacturing Science and Engineering Conference. 2016.

164. Simonelli M., Tse Y.Y., Tuck C. Further undestanding of ti-6al-4v selective laser melting using texture analysis // Solid Freeform Fabrication Symposium. Austin. 2012. P. 480-491.

165. Crystallographic features of a variants and b phase for Ti-6Al-4V alloy fabricated by selective laser melting / Y. Yang [et al.]. Materials Science & Engineering. 2017. No. A 707. P. 548-558.

166. Optimisation of Selective Laser Melting parameters for the Ni-based superalloy IN-738 LC using Doehlert's design / N. Perevoshchikova [et al.]. Rapid Prototyping Journal. 2017. Vol. 23, No. 5. P. 881 - 892.

167. Selective laser melting of iron-based powder / J.P. Kruth [et al.]. Journal of Materials Processing Technology. 2004. Vol. 149. P. 616-622.

168. Komi E., Kokkonen P., Savolainen M. Design guide for additive manufacturing of metal components by SLM process // http://3dpirkanmaa.fi. 2017. URL: http://3dpirkanmaa.fi/files/2017/03/Design-for-Metal-VTT_Komi080217.pdf (дата обращения: 15.03.2018).

169. Hallgrena S., Pejrydb L., Ekengrenb J. (Re)Design for Additive Manufacturing // Procedia CIRP. 2016. Vol. 50. P. 246-251.

В диссертационный совет Д 212.141.06 при МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д.5. стр.1

ОТЗЫВ

Научного руководителя, д.т.н, проф. Григорьянца Александра Григорьевича о работе Колчанова Дмитрия Сергеевича над диссертацией «Разработка оборудования и технологии выращивания изделий методом селективного лазерного плавления порошков нержавеющей стали», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки.

К заключительным курсам обучения на кафедре МТ-12 Колчанов Дмитрий Сергеевич проявил интерес к перспективным лазерным направлениям, участвовал в научной и экспериментальной деятельности кафедры.

В 2012 году защитил дипломную работу на «отлично» и поступил в аспирантуру на кафедру МТ-12 для продолжения исследовательской деятельности в области аддитивных технологий.

Выбранная тема работы является актуальной для современной промышленности, в связи с необходимостью получать готовые качественные металлические изделия сложной формы в короткие сроки. Аддитивные технологии занимают лидирующие позиции в решении данного вопроса, и имеют значительный потенциал для дальнейшего развития. В то же время остро стоит проблема разработки отечественного оборудования, способного с надлежащим качеством и производительностью выпускать изделия сложной формы. Изыскания в данной области, разработка технологии получения сложнопрофильных изделий и исследование их эксплуатационных характеристик является актуальной задачей.

Теоретические и экспериментальные исследования в области селективного лазерного плавления Колчанова Дмитрий Сергеевича привели к созданию отечественного комплекса для выращивания изделий из

металлических порошков. Установлены основные закономерности и влияние режима на возникновения пор и несплошностей в изделии.

Физическое и математическое моделирование в сочетании с практическими экспериментами позволило оптимизировать процесс подготовки к выращиванию, что сказывается на общем цикле производства конкретного изделия.

В ходе работы над диссертацией Колчанов Д.С. проявил себя как грамотный специалист в области лазерных технологий, умелый экспериментатор и исследователь, в достаточной мере владеющий современными методами научных исследований, в том числе математическим аппаратом.

В ходе научной деятельности Колчанов Дмитрий Сергеевич получил 2 патента на полезную модель, в соавторстве опубликовано 11 статей в научных журналах РИНЦ, из которых 4 входят перечень рекомендуемых ВАК РФ, а также выступил с докладами на международных научных конференциях.

С учётом плодотворной работы и достижения практических результатов, приведших к созданию нового лазерного комплекса для реализации процесса выращивания полноценных изделий машиностроения из требуемого материала: нержавеющей стали, а также квалификационного уровня соискателя, рекомендую присвоить Колчанову Д.С. учёную степень кандидата технических наук по специальности 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки.

Научный руководитель

заведующий кафедрой лазерных технологий в машиностроении МГТУ им. Н.Э. Баумана г. Москва, 2-я Бауманская ул. д.5. стр.1, т. 8 [phone] Эл. почта: [e-mail]

Доктор технических наук, профессор

Григорьянц А.Г.