В Нижнем Новгороде инженеры НГТУ им. Р.Е. Алексеева разработали и запатентовали модуль для электродуговой 3D‑печати металлом, который автоматически добавляет разные нанопорошки в расплав во время наплавки. Такое устройство даёт возможность «программировать» прочность и пластичность изделия в разных зонах одной и той же детали, а первая промышленная деталь, изготовленная по новой технологии, обошлась заказчику почти вдвое дешевле традиционного варианта.
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева получил патент РФ № 242465 на полезную модель «Модуль подачи нанопорошка в область активной наплавки в процессе аддитивного электродугового выращивания». Документ зарегистрирован Роспатентом 26 марта 2026 года и закрепляет права университета на оригинальное решение в области аддитивных технологий. Авторами выступили шесть специалистов НГТУ: Максим Аносов, Антон Лайша, Михаил Чернигин, Дмитрий Шатагин, Наталья Клочкова и Анатолий Баевский.
Исследователи работают с технологией WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), при которой металлическая деталь выращивается из сварочной проволоки с использованием электрической дуги. Для локального улучшения свойств металла в зону наплавки вводят легирующие порошки, однако раньше смена добавки требовала остановки процесса и ручной переналадки оборудования. Это ограничивало возможности по созданию сложных по составу изделий и затрудняло оперативное комбинирование различных легирующих добавок в рамках одного цикла печати.
Созданный нижегородскими инженерами модуль решает эту проблему. Устройство представляет собой автоматизированную систему с полуавтоматическим управлением, которая в режиме реального времени подаёт, дозирует и смешивает разные типы нанопорошков прямо в процессе печати, без остановки оборудования и участия оператора. Конструкция включает несколько бункерных ячеек, каждая из которых рассчитана на свой вид нанопорошка.
Бункеры оснащены инжекторами, соединёнными через расходомеры с системой приводных дросселей, распределяющей потоки транспортировочного газа. Газопорошковые смеси из разных ячеек поступают в смесительный блок, а затем через сопло с регулируемым положением и углом распыления подаются непосредственно в сварочную ванну. Приводная система регулировки газа включает подготовительно‑предохранительный контур и бункерную ячейку, соединённые ручным вентилем, что позволяет точно управлять расходом и составом смеси.
По словам Максима Аносова, использование нанопорошков обеспечивает более равномерное распределение легирующих элементов в формируемом металле при нагреве. Это позволяет повышать прочность сплавов без существенной потери пластичности и создавать детали, в которых характеристики меняются от участка к участку, оставаясь при этом в рамках одного исходного сплава. Фактически речь идёт о формировании функционально‑градиентных материалов, где нагруженные зоны получают усиленную прочность, а менее нагруженные сохраняют необходимую деформируемость.
Разработка относится к области сварки и наплавки плавящимся электродом в защитных газах с одновременным легированием сварочной ванны нанопорошками и предназначена для трёхмерной печати композиционных материалов по технологии WAAM. Модуль может использоваться как самостоятельное устройство и интегрироваться в уже существующие 3D‑принтеры, работающие по схеме наплавки проволокой, с помощью переходных фланцев. Это упрощает модернизацию действующих установок на предприятиях Нижнего Новгорода и других регионов.
По словам разработчиков, новая техника ориентирована прежде всего на машиностроение и другие отрасли, где критично сочетание высокой прочности и малой массы конструкций. Технология уже прошла первую практическую проверку: тестовая деталь, напечатанная с использованием модуля, продемонстрировала снижение металлоёмкости примерно в полтора раза, а себестоимость изготовления оказалась почти в два раза ниже по сравнению с традиционным методом.
Фото: НГТУ им. Р. Е. Алексеева
