Проектирование РЭС на основе технологии аддитивного прототипирования

Model) нерегулярная модель Лонгли-Райса одна из их числа.

Для их работы необходимы цифровые карты рельефа и подстилающей поверхности. Модель ITM работает в достаточно широком диапазоне частот от 20МГц до 20ГГц, учитывает вид поляризации (вертикальная, горизонтальная), «индекс радиорефракции» (Radio Refractive Index), климатическую зону, подстилающую поверхность в виде диэлектрической проницаемости, и параметры достоверности

и временной доступности связи с любой вероятностью от 0 до 100%.

Рассчитаем потери радиотрассы с квазиплоским рельефом с помощью разных математических моделей.

Параметры радиотрассы: f = 1500 МГц Ьв = 4 0 м Ьт = 1м d = 5 км

ЛИТЕРАТУРА

1. Mikheev M. Yu., Zhashkova T. V., Shcherban A. B., Grishko A. K., Rybakov I. M. Generalized structural models of complex distributed objects. 2016 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS). Yerevan, Armenia, October 14-17, 2016. pp. 1- 4. DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807742.

2. Гришко А. К. Многокритериальный выбор оптимального варианта сложной технической системы на основе интервального анализа слабоструктурированной информации / А. К. Гришко, И.И. Кочегаров, А.В. Лысенко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2017. - № 3 (21). - С. 97-107.

3. Гришко А. К. Выбор оптимальной стратегии управления надежностью и риском на этапах жизненного цикла сложной системы / А. К. Гришко // Надежность и качество сложных систем. - 2017. - № 2 (18) .

- С. 26-31. DOI: 10.21685/2307-4205-2017-2-4.

4. Якимов А. Н. Моделирование распространения электромагнитных волн в помещении с учетом влияния местных предметов / А. Н. Якимов, П. Г. Андреев, В. В. Князева // Журнал радиоэлектроники. - 2015.

- № 2. - С. 8.

5. Гришко А. К. Оптимальное управление частотным ресурсом радиотехнических систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А. К. Гришко // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2016. - № 57. - С. 21-28. DOI: 10.21667/19954565-2016-57-3-21-28.

6. Гришко А. К. Методика оценки интенсивности интерференции в радиоэлектронных системах на основе геоинформационного подхода / А. К. Гришко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. -2017. - № 1 (19). - С. 45-49.

7. Андреев П. Г. Определение напряженности электрической составляющей электромагнитного поля с учетом отражений / П. Г. Андреев, А. К. Гришко, И. И. Кочегаров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2017. - № 2 (20). - С. 48-54.

8. Andreev P., Yakimov A., Yurkov N., Kochegarov I., Grishko A. Methods of Calculating the Strength of Electric Component of Electromagnetic Field in Difficult Conditions. 2016 12th International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE 2016). Saratov, Russia, September 22-23, 2016, Vol. 1. P. 1 - 7. DOI: 10.1109/APEDE.2016.7878895.

9. Гришко А. К. Построение эффективной системы радиоэлектронных средств на основе анализа полумарковской модели обеспечения электромагнитной совместимости / А. К. Гришко, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Проектирование электронных устройств и комплексов. - 2017. - № 4. - С. 18-25.

10. Гришко А. К. Геопространственный анализ электромагнитных полей в радиоэлектронных системах с учетом отражений / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе.

- 2017. - № 2 (22). - C. 163-169.

11. Гришко А. К. Управление электромагнитной устойчивостью радиоэлектронных систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А. К. Гришко, А. С. Жумабаева, Н. К. Юрков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 49-58.

12. Grishko A. Parameter control of radio-electronic systems based of analysis of information conflict. 2016 13th International Scientifictechnical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE 2016). Novosibirsk, Russia, 03-06 октября, 2016 г. 2016. pp. 107111. DOI: 10.110 9/APEIE.2016.7806423.

13. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems. International Journal of Applied Engineering Research. Volume 10, Number 23 (2015), pp. 43842-43845.

УДК 618.1

Гришко А.К., Мазанов А.М. , Гришко Е.И., Титова О.С., Коротин А.С.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЭС НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ АДДИТИВНОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ

В статье рассматриваются технологии аддитивного прототипирования при производстве радиоэлектронных средств

Ключевые слова:

СТЕРЕОЛИТОГРАФИЯ, ПРОТОТИПИРОВАНИЕ

Лазерная стереолитография (STL от англ. Stereolithography) - это технология аддитивного (от английского «add» - добавление) производства прототипов и мелкосерийных деталей различных готовых изделий. Это послойное выращивание объекта и последовательное сложение его слоев в одно целое. Технология относится к направлению быстрого 3D прототипирования. Однако понятие RP-технологии (от английского Rapid Prototyping -быстрое прототипирование) уже успело устареть и сейчас рекомендовано к изъятию из обращения, поскольку прототипирование - это лишь часть аддитивных технологий, уже далеко не доминирующая [1-6].

Термин STL стереолитография (в английской литературе чаще встречается аббревиатура SLA -Stereolithography Apparatus) введен в обращение К. Халлом, основавшим в 1986 году корпорацию 3D Systems по производству оборудования для сте-реолитографии.

Под STL также подразумевается открытый формат файлов, разработанный той же компанией 3D Systems как исконный формат програмного обеспечения для стереолитографии (процесса быстрого прототипирования изделия по его геометрической модели). Файл в формате STL сохраняет мозаичную (фасетную) модель поверхности, аппроксимированную треугольными гранями. STL-файлы могут быть как текстовыми (ASCII-формат), так и бинарными. Бинарный формат STL обеспечивают более высокую скорость обработки. В настоящее время STL поддерживается во многих САПР (КОМПАС-3D, начиная с версии v16, Blender и др.) и используется не только для целей быстрого прототипирования, но и в качестве нейтрального формата обмена геометрическими данными между разными программными продуктами.

Основное требование, предъявляемое к представлению объекта в STL-формате - это замкну-

тость поверхности и ее топологическая однозначность. На практике, однако, либо еще на этапе проектирования компьютерной модели, особенно в случае моделирования объекта поверхностями, либо в результате преобразования из внутреннего формата САПР в STL, возникают ошибки. Следствием этих ошибок являются: появление разрывов, самопересекающихся поверхностей, нестыкующихся участков, вырожденных треугольников, потеря ориентации треугольников и т.п [7-11]. Поэтому возникает нетривиальная задача исправления этих ошибок, которая тесно связана с задачами восстановления формы трехмерных объектов по неполному набору данных.

Следует отметить, что *.stl - это формат, может относиться к файлам субтитров от компании Spruce Technologies, который представляет собой документ, содержащий текстовое сопровождение видео. STL-файлы могут быть также таблицей стилей Micrografx Designer. Объекты STL содержат таблицы стилей Micrografx Designer - графического редактора, в настоящее время известного как Corel Designer, от компании Corel (программы для работы с таблицами стилей помимо Corel Designer, это Micrografx Designer, iGrafx Designer и др.) .

Технология лазерной стереолитографии основана на фотоинициированной лазерным излучением или излучением ртутных ламп полимеризации фотополи-меризующейся композиции ФПК. Данный метод отличается от других тем, что в нем используют в качестве «строительного материала» не твердые полимеры, не порошки, а жидкие фотополимеры.

Процесс изготовления детали по технологии STL происходит следующим образом. В ёмкость с жидким фотополимером помещается сетчатая платформа (элеватор), на которой осуществляется "выращивание" прототипа. С помощью этой технологии спроектированный на компьютере трёхмерный объект синтезируется из жидкой ФПК последовательными тонкими (0,05—0,2 мм) слоями, формируемыми под действием лазерного излучения на подвижной платформе. Как правило, процессор формирования горизонтальных сечений предварительно преобразовывает описание 3D-модели будущего объекта из формата STL-файла в совокупность послойных сечений с требуемым шагом по высоте, массив которых записывается в исполнительный файл с расширением SLI. Данный файл представляет собой набор двумерных векторных данных, обеспечивающих последовательное управление ориентацией луча лазера посредством зеркал в процессе синтеза объекта, команды на включение лазера, перемещение платформы и т.д. Далее включается лазер, воздействующий на те участки полимера, которые соответствуют стенкам целевого объекта, вызывая их затвердевание. После этого вся платформа погружается чуть глубже, на величину, равную толщине слоя [12-16]. Также в этот момент специальная щетка орошает участки, которые могли остаться сухими вследствие некоторого поверхностного натяжения жидкости. По завершению построения объект погружают в ванную со специальными составами для удаления излишков и очистки. И, наконец, финальное облучение мощным ультрафиолетовым светом для окончательного отвердевания.

Метод является одним из самых популярных, но если деталь имеет вырез снизу, требуется создание поддерживающих структур, для того, чтобы деталь не потеряла формы прежде, чем затвердеет. Далее поддерживающие структуры вручную удаляются. У готового изделия шероховатость поверхности без какой-либо обработки не превышает 100 мкм. Отвержденная фотополимеризующуяся композиция легко полируется. Прочность готовых деталей сравнима с прочностью изделий из отвержденных эпоксидных смол. Готовые модели выдерживают нагрев до 100ОС без изменений формы и размеров.

Лазерная стереолитография позволяет в кратчайшие сроки (от нескольких часов до нескольких дней) пройти путь от конструкторской или дизайнерской идеи до готовой модели детали.

К основным недостаткам технологии STL относят высокую стоимость оборудования и расходных материалов.

Стереолитография широко применяется в следующих направлениях:

- выращивание литейных моделей;

- изготовление мастер-моделей (для последующего получения силиконовых форм, восковых моделей и отливок из полиуретановых смол);

- создание дизайн-моделей, макетов и функциональных прототипов;

- изготовление полноразмерных и масштабных моделей для гидро-динамических, аэродинамических, прочностных и других видов исследований.

Стереолитография позволяет получать отливки методом «direct manufacturing». SLA-машины серий Projet 6000 и 7000 активно используются для решения задач НИОКР в университетах, применяются в ювелирной и медицинской промышленности. Точность построения 0,025-0,05 мм на 25 мм линейного размера модели. Машины могут строить модели с толщиной стенки 0,05-0,2 мм, время построения модели зависит от загрузки рабочей платформы и от шага построения и в среднем составляет 4-7 мм в час по высоте модели.

Для литейного производства в мировой промышленности достаточно активно используются машины серии iPro (новое название серии - ProX). По требованию заказчика машины могут оснащаться ваннами различного размера. Это позволяет экономить дорогостоящий модельный материал - для построения невысоких моделей можно выбрать ванну с меньшей глубиной. В этом случае затраты для первичного наполнения ванны могут быть существенно снижены.

Номенклатура модельных материалов постоянно увеличивается и меняется по качеству. В настоящее время основными материалами являются:

- VisiJet Flex - полипропилен-подобный, эластичный, белый матовый, оптимальный для прото-типирования защелок и прочих гибких элементов;

- VisiJet Tough - ABS-подобный, с повышенной ударной прочностью для мастер-моделей, функциональных испытаний;

- VisiJet Clear - поликарбонат-подобный для прототипирования прозрачных изделий;

- VisiJet HiTemp - с повышенной термостойкостью (до 13 0°C);

- VisiJet e-Stone - для применения в зубопро-тезировании и т. д.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зленко М.А. Аддитивные технологии в машиностроении / М.А. Зленко, А.А. Попович, И.Н. Мутылина // Учебное пособие. - Издательство политехнического университета СПб, 2013. - 221 с.

2. Панченко В., Майоров В., Хорошев М. Лазерная стереолитография - создание рельефных карт по фотограмметрическим данным зондирования земли // Фотоника. - 2009. № 1. - С.16-2 0.

3. Гришко А. К. Выбор оптимальной стратегии управления надежностью и риском на этапах жизненного цикла сложной системы / А. К. Гришко // Надежность и качество сложных систем. - 2017. - № 2 (18) . - С. 26-31. DOI: 10.21685/2307-4205-2017-2-4.

4. Лысенко А. В. Установка мониторинга динамических параметров элементов конструкций бортовой радиоэлектронной аппаратуры / А. В. Лысенко, В. С. Калашников, А. К. Гришко, Н. В. Горячев, А. С. Подсякин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2017. № 4 (22). С. 84-92.

5. Гришко А. К. Многокритериальный выбор оптимального варианта сложной технической системы на основе интервального анализа слабоструктурированной информации / А. К. Гришко, И.И. Кочегаров, А.В. Лысенко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2017. - № 3 (21). - С. 97-107.

6. Гришко А. К. Построение эффективной системы радиоэлектронных средств на основе анализа полумарковской модели обеспечения электромагнитной совместимости / А. К. Гришко, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Проектирование электронных устройств и комплексов. - 2017. - № 4. - С. 18-25.

7. Лапшин Э. В. Методы аппроксимации функций многих переменных применительно к авиационным тренажерам / Э. В. Лапшин, А. К. Гришко, И. М. Рыбаков // Надежность и качество сложных систем. -2018. - № 1 (21). - С. 3-9. DOI: 10.21685/2307-4205-2018-1-1.

8. Гришко А.К. Математическое моделирование системы обеспечения тепловых режимов конструктивно-функциональных модулей радиоэлектронных комплексов / А.К. Гришко, Н.В. Горячев, Н.К. Юрков // Проектирование и технология электронных средств. - 2015. - № 3. - С. 27-31.

9. Гришко А. К. Алгоритм оптимального управления в сложных технических системах с учетом ограничений / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2017. - № 1 (21). - C. 117-123.

10. Гришко А. К. Управление электромагнитной устойчивостью радиоэлектронных систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А. К. Гришко, А. С. Жумабаева, Н. К. Юрков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 66-75.

11. Гришко А. К. Прогнозирование и оптимизация управления процессов проектирования сложных технических систем в масштабе реального времени / А. К. Гришко, А. В. Лысенко, С. А. Моисеев // Надежность и качество сложных систем. - 2018. - № 1 (21). - С. 40-45. DOI: 10.21685/2307-4205-20181-5.

12. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems. International Journal of Applied Engineering Research. Volume 10, Number 23 (2015), pp. 43842-43845.

13. Grishko A., Kochegarov I., Yurkov N. Structural and Parameter Optimization of the System of Interconnected Processes of Building Complex Radio-Electronic Devices. 2017 14th International Conference The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM). Polyana, Svalyava, (Zakarpattya), Ukraine, February 21 - 25, 2017, pp. 192-194. DOI: 10.110 9/CADSM.2017.7916112.

14. Grishko A., Yurkov N., Goryachev N. Reliability Analysis of Complex Systems Based on the Probability Dynamics of Subsystem Failures and Deviation of Parameters. 2017 14th International Conference The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM). Polyana, Svalyava, (Zakarpattya), Ukraine, February 21 - 25, 2017, pp. 179-182. DOI: 10.110 9/CADSM.2017.7916109.

15. Grishko A. K., Kochegarov I. I., Goryachev N. V. Multi-criteria Optimization of the Structure of Radio-electronic System in Indeterminate Conditions. 2017 ХХ IEEE International Conference on Soft Computing and Measurements (SCM). Saint Petersburg, Russia, May 24-26, 2017, pp. 210 - 212. DOI: 10.110 9/SCM.2017.7970540.

16. Grishko A., Danilova E., Rybakov I., Lapshin E., Goryachev N. Multicriteria Selection of the Optimal Variant of a Complex System Based on the Interval Analysis of Fuzzy Input Data. 2018 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT), Moscow, Russia, 14-16 March 2018. pp. 1-7. DOI: 10.110 9/MWENT.2 018.8337 237.

УДК 618.1

Климова Е.И., Мещеряков А.С.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

К ВОПРОСУ ОБ АКТИВИРОВАННОМ СПЕКАНИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОРОШКОВ

Результаты исследования многих авторов [1-11] показывают, что необходимые свойства (технологические, механические, физические, электрические и другие) зависят не только от условий и схем прессования, но и от различных технологических приемов спекания порошковых материалов. По мнению ведущих специалистов СССР, ГДР и ЧССР в области спекания эти технологические приемы очень важно знать с двух точек зрения: «„во -первых, сознательного, целенаправленного управления структурой спекающихся материалов и предания им требуемых свойств; во - вторых, инженерного проектирования технологии спекания в производственных условиях, оптимизации и автоматизации технологических режимов, как термической обработки порошковых заготовок» [9, С.3].

Обе точки зрения ученых стран - членов СЭВ, а также многочисленных коллективов в СССР, современной России выводят нас на понимание центральной идеи: без изучения фундаментальных закономерностей массопереноса при спекании порошковых тел проблему в целом при спекании разрешить невозможно.

И не случайно предметом изучения этих закономерностей стал жизненной необходимостью для широкого круга физиков и инженеров. Создавая теории и технологии спекания порошковых материалов специального назначения одни исследователи пользовались представлениями о дислокационном массопереносе, другие, игнорируя атомное перемещение вещества при спекании, ориентировались на транспортировку «целых порошинок».

Они разрабатывали теоретические модели, максимально учитывающие многие характеристики реальных систем порошковых тел при спекании, влияющих на процессы массопереноса: геометрию и

структуру контактной зоны отдельных частиц; нестационарность дефектов структуры кристалла вакансии, дислокации, границы зерен); управление усадки , генерирование дислокаций в процессе спекания, оказывающих активирующее действие на спекание порошков; механизм уплотнения порошковой массы; температуру спекания; морфологические и пластические свойства исходного порошка; методы активации; кинетику уплотнения порошков при спекании (механическая, физическая, химическая); приемы, снижающие свободную, поверхностную энергию (путем уплотнения реакции или диффузионной коалесценции) и другие.

На сегодняшний день решается проблема качественного спекания труднодеформирующихся керамических и полимерно - керамических порошковых материалов, которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

Еще в 80-е годы прошлого века в монографии под ред. В.В. Скорохода [9] были сформулированы четыре направления по исследованию физики и материаловедения спекания и спеченных материалов:

Изучение массопереноса при спекании на геометрически простых моделях;

Изучение ансамбля частиц, т.е. реального порошкового тела, применительно к порошкам почти со сферической формой частиц, спекание которых осуществляется преимущественно диффузионными процессами;

Изучение спекания высокодисперсных порошков металлов и тугоплавких соединений, обладающих повышенной активностью;

Формирование субмикроструктуры и пористой структуры при спекании.