Взрыв 3D-печатного ракетного двигателя

В интернете появилось видео огневых испытаний камеры сгорания, напечатанной на 3D-принтере из медного сплава GRCop-42. Это кадры разрушения одного из прототипов, созданных NASA в рамках проекта LLAMA (Long Life Additive Manufacturing Assembly), направленного на разработку долговечных двигателей для лунных посадочных модулей

Я уже делал пост об этих испытаниях в 2022 году, когда были опубликованы только фотографии и отчёт. Теперь же появилось полноценное видео — и это отличный повод еще раз подробнее рассказать, что именно пошло не так

На видео видно, как сначала откалывается углерод-углеродное сопло, а затем камера сгорания разлетается на части. Причина — накопленные производственные дефекты, возникшие в процессе печати

Что пошло не так:
Материал: GRCop-42
Перспективный медный сплав с добавками хрома и ниобия, разработанный для применения в условиях высоких тепловых потоков и значительных механических нагрузок

Однако при 3D-печати данной камеры были зафиксированы отклонения в химическом составе:
• содержание кислорода — 0.06% вместо допустимых 0.025%
• соотношение Cr/Nb — 1.31 против целевых 1.13–1.18
Эти нарушения привели к снижению термостойкости материала и ухудшению его поведения при термоциклировании

Остановки печати = дефекты
Из-за сбоев (например, переполнение порошком, кратковременные отключения питания) процесс печати камеры неоднократно прерывался. В местах возобновления — накапливались поры и оксидные включения

Детали из анализа:
• пористость в этих зонах достигала 1.9%
• в сравнении: в «здоровых» участках — около 0.5%
• норма для металлической 3D-печати — 0.005–0.05%

Поры снижали прочность материала и становились инициаторами трещин при термической и механической нагрузке

Последствия:
Камера С2 разрушилась после 9 огневых испытаний, общей продолжительностью 83 секунды
Для сравнения — камера С3, изготовленная без критических дефектов, выдержала 51 запуск

Причём даже постобработка не спасла ситуацию:
Высокотемпературное изостатическое прессование (HIP) не устранило дефекты полностью.
Микроструктурный анализ показал:
• несвязанные частицы
• пористые участки
• гранулированные изломы — все признаки хрупкого разрушения

Выводы NASA:
Остановки печати не фатальны, если применяются чёткие процедуры перезапуска — например, защита зон стыка от окисления

Для критичных компонентов необходимо:
• Жёстко контролировать химсостав сплава
• Печатать контрольные образцы вместе с основными деталями
• Соблюдать стандарты, такие как NASA-STD-6030

Что это значит для отрасли?
3D-печать металлами — революционная технология, дающая невиданные возможности в проектировании и производстве.
Но её слабое место — контроль процесса. Даже кратковременная остановка принтера или незначительное отклонение состава сплава может обернуться катастрофой при испытаниях

Да, напечатанная камера выдержала 9 запусков, но могла бы — десятки, если не сотни

А работу можно прочитать тут, и тут

Русский прорыв в субангстремную эру

Привет, друзья! В РФ начнут массово производить 1000-кубитные квантовые компьютеры.

Это станет возможным благодаря достижению мирового уровня, которое совершили ученые из Шухов.Нано совместного центра МГТУ им. Баумана и ВНИИА имени Н.Л. Духова на базе кластера Квантум Парк).

Результаты опубликованы в Science Advances. Научно-популярное описание на русском — в «Известиях».

Исследователи открыли метод и разработали технологию создания логических элементов вычислителей на новых физических принципах с точностью до 0,2 ангстрема (0,02 нанометра).

Таким образом технология открывает дорогу в субангстремную эру создания процессоров — миниатюризации вычислительных элементов и созданию суперкомпьютеров и микроэлектроники нового поколения.

— Ведущие современные процессоры вмещают десятки и даже сотни миллиардов транзисторов (наноразмерных электронных переключателей) на одном кремниевом чипе.

При этом «сжать» транзисторы до размеров атома, что в разы увеличит их количество, — рубеж, к которому стремятся многие разработчики, — рассказал «Известиям» один из создателей технологии, руководитель кластера «Квантум Парк» МГТУ им. Н.Э. Баумана Илья Родионов.

На таком масштабе работают не классические микроэлектронные устройства, а процессоры, использующие квантовые эффекты. В настоящее время в ангстремную эру вступают лишь избранные.

Так в 2025 году Intel представил технологию свою технологию, которая предполагает точность 18 Å (ангстрем). В то же время Samsung создает техпроцесс на 12 Å, а TSMC – на 20 Å.

Как объяснили ученые, в основе современных микроэлектронных устройств — наноструктуры из атомарно тонких слоев металлов, оксидов металлов и полупроводников. Толщина такого «сэндвича» — в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса.

Суть новой технологии — в том, что ученые научились воздействовать на эти слои единичными ионами, не повреждая соседние структуры.

— Технология позволяет контролируемо и с точностью до «доли атома» (±0,2 ангстрема) управлять эффективной толщиной диэлектрического слоя.

В процессе обработки ионы инертных газов ювелирно модифицируют кристаллическую решетку материала, доводя толщину диэлектрика до проектной с субангстремной точностью.

Управление преобразованием слоев осуществляют с помощью внешней электроники. Процесс полностью автоматизирован и занимает секунду на один логический элемент, — уточнил Илья Родионов.

Новая методика получила название iDEA-технология. С ее помощью в России смогут серийно изготавливать сверхпроводящие квантовые процессоры с тысячами кубитов.

Сверхпроводящие квантовые компьютеры, объяснили ученые, — одна из ведущих технологий квантовых вычислений.

В качестве кубитов (логических элементов) они оперируют «искусственными атомами» — крошечными микросхемами, которые ведут себя как настоящие, но дают больше возможностей для управления квантовыми состояниями — суперпозицией, запутанностью и другими.

При этом любое отклонение толщины диэлектрика (вплоть до атома) изменяет спроектированные частоты кубитов — они «уплывают», разрушая расчеты разработчиков квантовых процессоров.

Вместе с тем ошибки, вызванные неверно выставленной частотой кубитов приводят к помехам — потерям энергии или нежелательными обменами энергией между кубитами.

Причем, по мере их увеличения на чипе вероятность помех и ошибок увеличивается экспоненциально. Представленная технология устраняет эти проблемы.

Ранее одинаковые атомы могла создавать только природа, отметили ученые. Это было за гранью доступных технологий. Можно было изготовить хоть 100 кубитов на уровне полупроводниковой фабрики, но даже разброс размеров в 5 нм приводил к недопустимым ошибкам.

В то же время квантовый процессор — это единый механизм, который объединяет десятки сложных процессов. Каждый из них должен работать, как часы. Именно поэтому представленное открытие — это путь к практически полезным квантовым вычислениям.