նախընտրելի դարձնել
Ֆոտոպոլիմերները լայնորեն կիրառվում են այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսին են ինքնաթիռաշինությունը, հրթիռաշինությունը, ավտոմեքենաների արտադրությունը, ոսկերչական իրերի արտադրությունը և ատամնաբուժությունը։ Դրանք հատուկ հեղուկ խեժեր են, որոնք կարծրանում են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ։ 3D տպիչը ֆոտոպոլիմերային խեժից տպում է մասի ճշգրիտ մոդելը և տեղադրում այն գիպսից կամ ձուլման խառնուրդներից պատրաստված հրակայուն կաղապարի մեջ, այնուհետև տեղադրում է ջեռոցում՝ ծայրահեղ ջերմաստիճաններում։ Խեժն այրվում է, թողնելով խոռոչ, որի մեջ լցվում է հալված մետաղը։ Երբ այն կարծրանում է, կաղապարը ոչնչանում է, և դատարկ կտորը հանվում է, գրում է «Научная Россия»-ն։
Նման կերպ են պատրաստվում իմպլանտները, բարդ պրոֆիլի մասերը (օրինակ՝ գազային տուրբինային շարժիչի շեղբերը) և այլն։ Խնդիրն այն է, որ տաքացնելիս ֆոտոպոլիմերն ընդարձակվում է և կարող է վնասել կաղապարը, ինչի արդյունքում թերի արտադրանք է ստացվում։ Պերմի պոլիտեխնիկական համալսարանի գիտնականները մշակել են համակարգչային մոդել՝ նման նյութի վարքագիծը հետևելու՝ դրա վիճակը կանխատեսելու նպատակով։ Մշակումը հնարավորություն կտա կանխատեսել պոլիմերների հատկությունները մինչև 95% ճշգրտությամբ և կանխել թերությունների առաջացումը։
Ֆոտոպոլիմերային խեժերը հաճախ օգտագործվում են այրման ձուլման, ինքնաթիռների և ավտոմոբիլային արդյունաբերության մասերի, մասնավորապես՝ ձուլված անվասկավառակների եզրերը, նախատիպեր ստեղծելու համար։ Ատամնաբուժությունում դրանք օգտագործվում են պսակներ և կամուրջներ ստեղծելու համար՝ բուժառուի ատամը սկանավորելուց և ծեփապատճեն վերցնելուց հետո։
– Արտադրական գործընթացը սկսվում է ապագա մասի մոդելի ֆոտոպոլիմերներից տպագրությամբ։ Այնուհետև ձևավորվում է հրակայուն ձև ժամանակակից ձուլման խառնուրդներից կամ գիպսից: Այնուհետև մոդելն այրվում է, թողնելով դատարկություն, որի մեջ լցվում է հալված մետաղը։ Սառչելուց հետո կաղապարը կոտրվում է, և ստացվում է պատրաստի մետաղական մասը։ Խնդիրն այն է, որ ֆոտոպոլիմերներն այրվելիս մեծապես ընդարձակվում են։ Դրա պատճառով ձուլման կաղապարներում առաջանում են դեֆորմացիաներ և ճաքեր, և որպես արդյունք՝ դրանք հաճախ դառնում են անօգտագործելի։ Նյութի անհավասար ընդլայնումը փչացնում է ձուլվածքների որակը և մեծացնում թերությունների տոկոսը, ասում է «Ադդիտային և ձուլման գործընթացների տեխնոլոգիական մեխանիկա» ուսանողական կոնստրուկտորական բյուրոյի ղեկավար, Պերմի ազգային հետազոտական պոլիտեխնիկական համալսարանի «Հաշվողական մաթեմատիկայի, մեխանիկայի և կենսամեխանիկայի» ամբիոնի ասիստենտ Վերոնիկա Ստրուկովան:
Այս գործընթացը վերահսկելու համար Պերմի պոլիտեխնիկական համալսարանի գիտնականներնուսումնասիրել են՝ինչպես է ֆոտոպոլիմերային նյութն իրեն դրսևորում տաքացնելիս։ Փորձարարական տվյալների հիման վրա նրանք ստեղծել են համակարգչային մոդել, որը հնարավորություն է տալիս կանխատեսել նյութի հատկությունները՝ կախված ջերմաստիճանից։ Դա կօգնի նվազագույնի հասցնել թերությունների առաջացումը։
– Մեր մոդելը կանխատեսում է ֆոտոպոլիմերների վարքագիծը տաքացման ընթացքում և մեզ հնարավորություն է տալիս կառավարել դրա ռեժիմները։ Մենք բազմագործոն մոդելավորում անցկացրեցինք և համեմատեցինք արդյունքները փորձարարական տվյալների և նախկինում Պերմի ազգային հետազոտական պոլիտեխնիկական համալսարանի գիտնականների համագործակցության շրջանակում իրականացված փորձնական նախագծերի հետ։ Արդյունքում պարզվեց, որ ֆոտոպոլիմերների վիրտուալ պատճենը հնարավորություն է տալիս 5%-ից պակաս սխալ (որոշակի ջերմաստիճաններում) և հաշվի է առնում տաքացման արագությունը և 40 հիմնական պարամետրեր։ Դա օգնում է նախապես բացահայտել դեֆորմացիաների և ճաքերի ռիսկերը, օպտիմալացնել մոդելների այրման գործընթացը և նվազեցնել արատները, ինչպես նաև կրճատել արտադրական կորուստները, մեկնաբանում է Հաշվողական մաթեմատիկայի, մեխանիկայի և կենսամեխանիկայի ամբիոնի դոցենտ, մեխանիկական ճարտարագիտական գործընթացների և արտադրության թվային ճարտարագիտության լաբորատորիայի վարիչ, տեխնիկական գիտությունների թեկնածու Աննա Կամենսկիխը։
Հետազոտությունը հնարավորություն է ընձեռում կանխատեսելու՝ ինչպես են նյութի մեխանիկական հատկությունները փոխվում՝ կախված ջերմաստիճանից և տաքացման արագությունից։
– Ներկայում տվյալներ են հավաքվում, թե ինչպես են եռաչափ տպագրության կարգավորումները (արագություն, ջերմաստիճան, լուսավորություն) ազդում ֆոտոպոլիմերային մոդելների որակի վրա և ինչպես են այդ նյութերն իրենց դրսևորում տաքացնելիս։ Բոլոր տեղեկությունները մուտքագրվում են թվային տվյալների բազայում, որը նոր տեղեկություն հայտնվելուն պես անընդհատ թարմացվում է։ Դա կօգնի ավելի արագ ընտրել նյութեր, օպտիմալ տպագրության և մոդելի այրման ռեժիմներ՝ կրճատելով ձուլման կաղապարների արտադրության ժամանակն ու կորուստները, պարզաբանում է Պերմի ազգային հետազոտական պոլիտեխնիկական համալսարանի նորարարական մեխանիկական տեխնոլոգիաների ամբիոնի ավագ դասախոս Դմիտրի Պուստովալովը։
Մոդելը նպաստում է արտադրանքի որակի բարելավմանը և արտադրության ծախսերի կրճատմանը։ Արդյունքները հատկապես օգտակար կլինեն ֆոտոպոլիմերների արտադրությունը կիրառող, մասնավորապես՝ ավիատիեզերական, ավտոմոբիլային, մեխանիկական ճարտարագիտության, ատամնաբուժության և ոսկերչական արդյունաբերության ոլորտներում։
