AP26198529 – Разработка технологии производства алюминиевых отливок высокой сложности с использованием 3D-печати моделей и литья по выплавляемым моделям
Цель – Разработка и внедрение технологии производства алюминиевых отливок сложной формы с использованием 3D-печати моделей и литья по выплавляемым моделям, что позволит снизить производственные затраты, сократить время изготовления и повысить качество продукции для стратегически важных отраслей промышленности.
Актуальность: Актуальность проекта обусловлена необходимостью развития в Казахстане высокотехнологичных производств с высокой добавленной стоимостью и снижением зависимости от импорта промышленной продукции. Литые изделия из алюминия широко применяются в ключевых отраслях экономики, однако существующие технологии их производства отличаются высокой стоимостью, длительными производственными циклами и низкой экологической эффективностью. Традиционные методы литья требуют значительных затрат на оснастку и не обеспечивают достаточной гибкости при изготовлении изделий сложной геометрии. В то же время аддитивные технологии, несмотря на их инновационный потенциал, ограничены высокой стоимостью оборудования и продукции. Это создает необходимость разработки альтернативных решений, сочетающих преимущества цифрового производства и классических технологий литья. Предлагаемый проект направлен на создание эффективной и экономически обоснованной технологии, способной повысить конкурентоспособность отечественного производства и обеспечить устойчивое промышленное развитие страны.
Научный руководитель: Доктор Ph.D., Старший преподаватель, Меркибаев Ерик Серикович
Ожидаемые и достигнутые результаты: В рамках проекта разработана и обоснована технология получения алюминиевых отливок высокой сложности на основе сочетания 3D-печати моделей и литья по выплавляемым моделям. Проведен анализ термодинамических свойств полилактида (PLA), что позволило определить оптимальные температурные режимы печати и последующей обработки. Установлены ключевые параметры PLA, включая температуру стеклования, плавления и деструкции, влияющие на качество моделей. Выполнена оценка доступных технологий 3D-печати, в результате которой технология FDM признана наиболее эффективной с точки зрения стоимости, доступности и технологической гибкости. Разработана цифровая модель крыльчатки турбокомпрессора сложной геометрии с учетом гидродинамических и конструктивных требований. Проведены экспериментальные работы по 3D-печати прототипов из PLA с заданными параметрами, обеспечивающими высокую точность и стабильность формы. Разработан и протестирован G-code для печати моделей, позволяющий контролировать геометрию и межслойную адгезию. Выполнены исследования огнеупорных покрытий для защиты полимерных моделей при литье, включая анализ различных составов. Установлено, что наиболее эффективным покрытием является система на основе ZrSiO₄ и коллоидного SiO₂, обеспечивающая высокую термостойкость и газопроницаемость. Разработаны оптимальные параметры сушки огнеупорного покрытия, включая температурный режим 50 ± 5 °C и время 2–4 часа. Экспериментально подтверждена высокая адгезия, равномерность и устойчивость покрытия при выжигании полимера. Полученные результаты формируют основу для внедрения новой технологии PRINT2CAST, обеспечивающей повышение качества, снижение затрат и расширение возможностей литейного производства.
Список публикаций с ссылками на них
- Меркибаев Е.С., Чепуштанова Т.А., Берлибек А.М., Толегенова А.К., Нугумаров Ш.Т. Development of a technology for the production of aluminum castings using 3D printing of models and lost-wax casting // Kompleksnoe ispolzovanie mineralnogo syrya = Complex Use of Mineral Resources. – 2026. – Т. 337, № 2. – С. 108–116. – DOI: https://doi.org/10.31643/2026/6445.22