تعمل العالمة الشابة والمعلمة في قسم معدات اللحام والتكنولوجيا في جامعة جنوب الأورال الحكومية، إلسيا سليمانوفا، مع زملائها وطلابها على إنشاء طابعة ثلاثية الأبعاد غير عادية. النموذج الأولي يعمل بالفعل في المختبر.
الطابعات ثلاثية الأبعاد الموجودة اليوم قادرة على إنتاج أجزاء من أي شكل معقد من مسحوق خاص. يتم وضعهم فوق بعضهم البعض طبقة بعد طبقة ويتم "خبزهم" معًا. يمكن تحقيق نفس الفكرة باستخدام سلك اللحام، عن طريق ترسيب طبقات المعدن واحدة تلو الأخرى. وسوف يكون سلك اللحام أرخص، وسيكون من الممكن تصنيع المنتجات من درجات مختلفة من الفولاذ أو السبائك أو مجموعاتها، على سبيل المثال، الألومنيوم مع التيتانيوم، من السبائك ذات الإنتروبيا العالية.
وتسمى هذه التكنولوجيا بالتصنيع الإضافي للقوس السلكي او (Wire Arc Additive Manufacturing) (WAAM). لم يتم استخدامه على نطاق واسع في الصناعة بعد، ولكن هناك نماذج تجريبية قيد التشغيل في معاهد الأبحاث في سانت بطرسبرغ، وبيرم، وفرنسا.
الميزة التصميمية للطابعة في جامعة جنوب الأورال الحكومية هي أبعادها الصغيرة. يبلغ حجم الجسم 50 × 50 سنتيمترًا بجدران شفافة يمكن من خلالها رؤية الطاولة والموقد يتحركان - وهو جهاز مزود بغطاء مصباح "جرس" يتم فيه تغذية سلك اللحام والغاز الواقي. يتم التحكم في عملية النمو من خلال برنامج يعتمد على حزمة Cura – وهو برنامج شائع للطابعات ثلاثية الأبعاد.
في السابق، إذا كان من الضروري إنشاء نموذج أولي لجزء ما، كان من الضروري أولاً الاتصال بعمال المسبك، الذين يقومون بإنشاء قالب، وملئه بالمعدن الساخن، ويتم استهلاك المزيد من المعدن بسبب الانكماش؛ ثم جاء دور الختم أو معالجة الضغط الأخرى، فضلاً عن المعالجة الميكانيكية. الآن يمكن تصنيع نفس القطعة بواسطة متخصص واحد في وقت أقصر بكثير مما يقلل من الخسائر المادية.
ومع ذلك، يرى العلماء أيضًا بعض المخاطر المحتملة. كيف ستتصرف طبقات المواد المركبة، وما هي الخصائص الميكانيكية التي ستمنحها للقطعة؟ يعتمد ذلك على ترتيب ترسب الطبقات، أو السرعة التي يتم بها ترسبها، وكيفية ترتيب أليافها. يحاول العلماء إزالة التباين في الخصائص بحيث تتجه حبيبات الطبقات بشكل عشوائي. ويجب دراسة هذا الخيار - سواء بمساعدة النمذجة الرياضية أو بمساعدة الاختبارات الميكانيكية للعينات المطبوعة على طابعة جديدة. يجب ضمان موثوقية الأجزاء "المطبوعة" للمستهلك قبل طرح الطابعة للجمهور.
يتم دعم عمل إليسيا سليمانوفا من خلال منحة من برنامج خطوة نحو المستقبل.
وفي الوقت نفسه، أبدت الشركات المحلية بالفعل اهتمامها بتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام أسلاك اللحام. عندما التقى رجل الدولة الشهير فيكتور خريستينكو مع العلماء الشباب من جامعة جنوب الأورال الحكومية، تحدثت إليسيا سليمانوفا عن هذه الطابعة غير العادية. وأبدى نائب مجلس الدوما فاليري جارتونج اهتمامه بالفكرة.
يمكن أن يكون مثل هذا الجهاز مفيدًا في إنتاج التشكيل والضغط، وفي الهندسة الميكانيكية بشكل عام - على سبيل المثال، لحل مشاكل تبريد معرض مكابس المحرك.
تواصل إيليسيا سليمانوفا العمل على أطروحتها للدكتوراه، والتي تتناول موضوع لحام الأنابيب المصنوعة من الفولاذ عالي القوة من فئة القوة K80. تُستخدم هذه الأنابيب في صناعة النفط والغاز، وكثيراً ما تُستخدم في الظروف القاسية في أقصى الشمال. تقوم إيلسيا بدراسة بنية وخصائص المفصل الملحوم الميكانيكية اعتمادًا على دورة اللحام الحرارية وفي ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة. كما أنها تشارك في أبحاث أخرى تتعلق بقابلية المواد للحام، ومن الأمثلة على ذلك دراسة إمكانية حدوث التشقق البارد في الوصلات الملحومة للصلب عالي القوة في بناء السفن.