Ученые из Тверского государственного технического университета разработали программу, которая с высокой точностью предсказывает распределение температуры при послойном создании металлических деталей с помощью электрической дуги. Это так называемое аддитивное производство, когда изделие «выращивается» слой за слоем. Зачем это нужно? Чтобы создавать прочные и надежные металлические конструкции без дорогостоящих пробных образцов и долгих экспериментов.
Проблема, с которой столкнулись исследователи, заключалась в том, что существующие программы моделирования плохо справлялись с прогнозированием температуры в массивных деталях. Они показывали значительные расхождения с реальными данными — расчетные температуры могли быть на 15–50% выше экспериментальных.
Ученые пошли по интересному пути. Они не стали усложнять модель, добавляя третье измерение, что потребовало бы огромных вычислительных мощностей. Вместо этого они «научили» программу самостоятельно подстраиваться под реальность. В алгоритм добавили две специальные функции. Одна определяет, как распределяется тепло на границе между основанием и новым наплавленным слоем, а вторая вычисляет интенсивность охлаждения детали на этапе технологической паузы.
Результат впечатляет: после такой настройки программа стала выдавать данные, почти идеально совпадающие с измерениями, снятыми с реального образца во время экспериментов. Это позволяет с высокой долей уверенности прогнозировать, как будет вести себя температура в детали любой простой геометрической формы, и оптимизировать сам процесс производства — например, рассчитать идеальное время паузы между наплавлением слоев.
Эта разработка открывает дорогу для более эффективного и экономичного производства металлических изделий, таких как кронштейны или корпуса, а также служит важным шагом на пути к созданию систем моделирования для деталей со сложной геометрией.
Исследование опубликовано в журнале «Программные продукты и системы».
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
