Лого Сделано у нас
98

В ТУСУР создано инновационное устройство вывода электронного пучка в атмосферу

В рамках гранта федеральной целевой программы учёные Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) в сотрудничестве с НЦ «Сигма.Томск» (Томский Нанотехнологический центр РОСНАНО) создали первую в мире установку для вывода электронного пучка в атмосферу на основе электронной пушки с плазменным эмиттером.

Полученные результаты технологических экспериментов, проводимых в ТУСУР, дают возможность создания нового типа оборудования для 3D печати, конкурентоспособного на рынке аддитивных технологий. Также с помощью этого оборудования можно будет получать нанопорошки, осуществлять электронно-лучевую наплавку и создавать трёхмерные изделия методами послойного спекания.

Электронная пушка с плазменным эмиттером является уникальной разработкой учёных ТУСУР. Никому в мире до сих пор не удалось создать аналогичное устройство для получения пучка электронов с такими же высокими характеристиками.

В отличие от достаточно распространённых термокатодных электронных источников, тусуровская разработка обладает как принципиально новыми, так и более высокими эксплуатационными параметрами и качествами. Так пушки с плазменным эмиттером имеют низкую чувствительность к воздействию паров металлов из зоны сварки, ионизированных металлических и газовых паров, они проще в обслуживании, настройке и эксплуатации, и имеют больший ресурс из-за отсутствия накаленных электродов. Научный коллектив кафедры физики ТУСУР достаточно долгое время работает по тематике электронно-лучевых технологий, разработки коллектива применяются на предприятиях РОСАТОМа, предприятиях металлургической и электронной промышленности.

— Как правило, работа электронной пушки возможна только в условиях вакуума, чтобы пучок электронов не рассеивался при столкновении с молекулами газов. Однако сегодня во всём мире ведётся активная работа по выводу электронных пучков в атмосферу, поскольку это позволит кратно удешевить оборудование, а значит, весь технологический процесс. Наше исследование позволит совместить преимущества разработанной в ТУСУР пушки с плазменным эмиттером с достоинствами вневакуумных технологий, — поясняет руководитель проекта, доктор технических наук, профессор Николай Ремпе.

Недостаток вакуумных технологий заключается не только в необходимости создания специальных дорогостоящих вакуумных камер. Необходимость создания вакуумной среды серьезно увеличивает время производства конечного продукта, усложняет технологический процесс и накладывает ограничения по размерам обрабатываемой или моделируемой (если речь идёт о аддитивных технологиях) детали. Чем больше размер обрабатываемой детали, тем большего размера вакуумная камера для этого требуется, и тем больше затрат как финансовых, так и временных потребуется на обеспечение вакуума.

На сегодня учёные выполнили два важные исследовательские задачи: более чем в два раза повысили ускоряющее напряжение, что позволило создать условия для вывода электронного пучка в атмосферу на рабочее расстояние, и создали систему вывода электронного пучка в атмосферу.

Следующий этап — отработка технологий для разработанного в ТУСУР устройства. Эксперименты пройдут на площадях индустриального партнёра ТУСУР, НЦ «Сигма.Томск» (Томский Нанотехнологический центр РОСНАНО), в томской особой экономической зоне технико-внедренческого типа

Устройство, разработанное в ТУСУР, закреплено на «руке» промышленного робота-манипулятора и расположено в специальной рентгенозащитной камере. Здесь будут проводиться основные работы по отработке технологий, управление роботом будет осуществляться дистанционно, с пульта, или будет написана специальная программа, управляющая движением робота. Предварительная настройка оборудования осуществляется в вакуумной камере, в которой также будут проводиться работы по отработке технологий сварки и наплавки для сравнения результатов, полученных в вакууме и в атмосфере.

В настоящее время практически завершены работы по настройке и отладке оборудования. Приступить к экспериментам, направленным на отработку технологий, учёные планируют в ближайшее время.

Лысак Олег Александрович, Генеральный директор, ООО «СИГМА.Томск» (Томский нанотехнологический центр РОСНАНО):

— Расширение применения электронно-лучевых технологий вне вакуума открывает новые технологические и производственные возможности, в том числе позволит расширить рынок применения электронно-лучевых технологий в сфере резки и сварки, а также 3D-печати. В настоящее время наблюдается повышенный интерес к аддитивным технологиям при создании деталей из металлов и сплавов, в том числе и основанным на применении электронно-лучевого сплавления. Эти технологии актуальны для областей, где требуется производство изделий сложной геометрии с особыми требованиями к материалам. Это в первую очередь авиационная промышленность, космическая индустрия, энергетическое машиностроение и медицина.

Разработка вневакуумных электронно-лучевых технологий может привести к существенному росту рынка 3D-печати металлических изделий. Полученные результаты технологических экспериментов, проводимых в ТУСУР, дают возможность создания нового типа оборудования для 3D-печати, конкурентоспособного на рынке аддитивных технологий. Сегодня только две компании в мире занимаются созданием коммерческого оборудования для электронно-лучевого сплавления, и их решения основаны на вакуумных технологиях. Использование электронно-лучевых технологий без ограничений, накладываемых вакуумной камерой, позволит не только выращивать эндопротезы или строить лопатки для реактивных двигателей, как происходит сейчас, но и использовать электронно-лучевое сплавление для создания масштабных конструкций, таких как мосты или фермы подъёмных кранов.

Ещё одна сфера применения установки, созданной учёными ТУСУР, — технология наплавки функциональных покрытий, которая применяется для получения поверхности с необходимыми свойствами. Слой наплавленного материала придаёт поверхности особые качества, например, жаростойкость, износостойкость, коррозионную стойкость, что в несколько раз повышает срок эксплуатации деталей механизмов. Сегодня достаточно дорогая технология электронно-лучевой вакуумной наплавки используется только в ограниченной сфере (микроэлектроника, точная механика и т. п.), а успешное завершение работ по проекту позволит существенно расширить сферу применения технологии, сделав её более доступной.

  • 1
    капитан хант капитан хант
    04.04.1620:06:09

    много букв незнакомых, но наверное очень круто!

    • 0
      Николай Черняк Николай Черняк
      05.04.1604:29:19

      отвечу как понимающий … технологию 60-х годов,улучшили! молодцы!

      Для студенческого университета, вполне неплохо как дипломная работа!

      • 6
        Вова-Н Вова-Н
        05.04.1609:43:22

        на сколько я понимаю в 60-х ни о каких 3Д-принтерах и слыхом не слыхивали.

        А потому данная работа вполне прикладная.

        Пройдёт всего каких то 10-20 лет и 3Д-печать начнёт заменять обычные обрабатывающие станки. Так что в станкостроении вскорости будет революция и потому так как мы безнадёжно отстали в современном станкостроении, то переход на новый уровень для нас просто удачный выход.

        • -2
          Николай Черняк Николай Черняк
          05.04.1610:00:07

          )) что заладили с 3Д принтерерами. обычный ЧПУ станок … Кроме рекламы ничего нет в нет великого!

          • 8
            Вова-Н Вова-Н
            05.04.1610:02:31

            ???

            Обычный станок вообще то с болванки срезает лишнее, а 3Д-принтер наоборот.

            Это революция в промышленности!

      • 7
        difa difa
        05.04.1610:57:05

        Серийную ЭЛП с плазменным катодом ещё никому в мире, кроме коллег из Томска, создать не удалось. Для вывода луча в атмосферу они используют систему дифференциальной откачки, что само по себе не ново, но томская система лишена главного недостатка данных систем — это малая мощность электронного луча на выходе. Так что это самая настоящая инновация, попытайтесь это понять «понимающий» ;)

        • 1
          Нет аватара ser56
          05.04.1617:00:39

          как достаточно понимающий, могу сказать, что работа не имеет перспектив.

          Основные причины:

          1) энергия электронов все равно не достаточная, для работы в атмосфере, но заметно вырос выход тормозного излучения%

          2) теряется основное достоинство сварки электронным пучком — высокое качество шва за счет сварки в вакууме%

          3) Затраты энергии на диф.откачку большие.

          Ну, а в целом этот подход не имеет ни каких преимуществ перед сваркой лазером…

          • 0
            Нет аватара yu.f.pan
            06.04.1610:24:42

            могу сказать, что работа не имеет

            перспектив

            Согласен с Вашими доводами, но перспектива всё же есть, т.к. возможны интересные эффекты по воздействию на материал электронов в различных газовых средах.

            • 1
              Нет аватара ser56
              06.04.1610:57:30

              Эффекты, конечно, возможны, но для качественно сварного шва нужны инертные газы — там что-то новое маловероятно — ионизация и возбуждение…     если же проведение химических реакций, то более разумно использовать пучки с энергией в сотни кэВ, где нет особых проблем с выводом пучка через фольгу… если получать нанопорошки, то потери в газе делают этот подход не конкурентноспособным с другими физическими методами… Впрочем, если нашли финансирование — отчего бы не по исследовать    

  • 3
    Нет аватара Konstantin_11
    05.04.1612:00:39

    Класс!

    «Напечатайте мне пожалуйста вот эти… швейцарские часы» — «Да легко».

    Отредактировано: Konstantin_11~14:10 05.04.16
  • 0
    Нет аватара 3terra
    05.04.1619:06:26

    Томские ученые это Вам не английские!

  • 2
    Слава З. Слава З.
    05.04.1619:10:15

    Здорово! Молодцы.Так держать.

  • 0
    Сергей Куклев Сергей Куклев
    06.04.1619:15:27

    Нормальная молодежь покрышки жжетЪ и москалей гончет, а эти херней занимаются…   

  • 0
    Нет аватара Egregore
    07.04.1600:46:27

    Таки это принтер или сварочный аппарат    

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,