Версия для слабовидящих
В ТУСУР впервые в мире создано устройство вывода электронного пучка в атмосферу на основе электронной пушки с плазменным эмиттером Печать Email
Новости об инновациях
06.04.2016

В рамках гранта федеральной целевой программы учёные 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, — поясняет руководитель проекта, доктор технических наук, профессор Николай Ремпе. — 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».

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.

«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, — комментирует генеральный директор, ООО «СИГМА.Томск» (Томский нанотехнологический центр РОСНАНО) Олег Лысак. — 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.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/v-tusur-vpervye-v-mire-sozdano-ustroistvo-vyvoda-elektronnogo-puchka-v-atmosferu-na-osnove

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта