Как это работает. Промышленный 3D-принтер

Как это работает. Промышленный 3D-принтер

3d-печать Комментарии к записи Как это работает. Промышленный 3D-принтер отключены

Аддитивные технологии постепенно меняют промышленный уклад. Изделия, которые можно изготовить с помощью 3D-печати, становятся функциональнее и крупнее. Растет количество таких деталей в составе сложной техники. Все больше предприятий дополняют свое производство аддитивным оборудованием. 3D-принтеры позволяют экономить средства и время на изготовление деталей, они более экологичны, чем традиционные станки. На примере 3D-печати металлом, которая активно применяется на предприятиях Ростеха, рассказываем о преимуществах промышленных принтеров и принципе их работы.

Слой за слоем

Аддитивное производство на основе металла (от лат. addere «добавлять») – одна из наиболее быстро развивающихся технологий в обрабатывающей промышленности. Это способ создания деталей методом поэтапного добавления материала на основу, также называемый промышленной 3D-печатью. В отличие от традиционного производства (например, токарного или фрезеровочного), где от заготовки отсекается все лишнее, в аддитивном производстве объект, наоборот, постепенно создается из нужного материала, как бы выращивается. Основные сферы применения трехмерной печати металлом – прототипирование, авиакосмическая промышленность, машиностроение, изготовление инструментов, медицинских имплантов и т.д.

Основные преимущества 3D-печати металлом – возможность создания объектов сложных форм, снижение веса деталей без снижения прочности, более короткий срок производства, экономичность и экологичность метода. Действительно, 3D-принтеры работают с минимумом отходов, а специальные технологии очистки позволяют вторично использовать остатки исходных материалов.

Трехмерная печать металлом позволяет создавать сложные цельные конструкции. Это дает возможность исключить многие технологические операции, такие как сварка, сборка. 3D-печать позволяет объединить в одном узле 30-40 элементов без потери функциональности и создавать такие детали, которые получить на обычных станках просто невозможно.

Как работает 3D-принтер

3D-печать металлом – общее определение для ряда технологий. В целом так можно назвать любую технологию, когда металлический объект создается слой за слоем с помощью процессов спекания, плавления или сварки. Распространенным видом 3D-печати металлом является селективное лазерное сплавление (SLM, Selective laser melting), когда металлический порошок сплавляется с помощью мощного лазера. Рассмотрим работу промышленного принтера на примере этой технологии.

При использовании любого вида печати до начала работы с 3D-принтером по металлу нам нужна трехмерная модель изготавливаемой детали. Она создается с помощью программ САПР – систем автоматизированного проектирования. Затем цифровая модель переводится в стереолитографический формат STL и загружается в специальное программное обеспечение, которое делит модель на очень тонкие, толщиной от 20 до 100 мкм, горизонтальные слои, определяет необходимые опоры и проводит другие подготовительные работы.

Далее мы переходим непосредственно к самому принтеру. Камера устройства сначала заполняется инертным газом (например аргоном), чтобы минимизировать окисление металлического порошка, а затем нагревается до оптимальной температуры.

Тонкий слой металлического порошка распределяется по платформе построения, и лазер высокой мощности проходит с заданной скоростью поперечное сечение компонента, сплавляя металлические частицы вместе и создавая слой. Когда процесс сплавления завершен, платформа перемещается вниз на толщину одного слоя, а устройство распределяет еще один тонкий слой металлического порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока деталь не будет построена полностью.

Детали, как правило, прикрепляются к платформе сборки через опорные конструкции − поддержки. Поддержка необходима для уменьшения деформации, которая может возникнуть из-за высоких температур обработки, а также отводит излишки тепла. В 3D-печати металлом поддержка изготавливается из того же материала, что и деталь, и обычно представляет собой ажурную конструкцию, которая удаляется после создания детали.

После завершения печати камера охлаждается до комнатной температуры, излишки порошка удаляются вручную. Затем деталь вместе с платформой извлекается из камеры, подвергается термообработке и механическим способом отделяется от платформы. После этого проводятся все необходимые действия по финишной обработке детали.

О Центре аддитивных технологий Ростеха

3D-печать металлом и другие виды аддитивного производства активно развиваются на предприятиях Госкорпорации. Интеграцией этих процессов в рамках Ростеха занимается Центр аддитивных технологий (ЦАТ), созданный на базе холдинговых корпораций авиационного комплекса. Акционерами организации выступают холдинги ОДК, «Технодинамика», КРЭТ и «Вертолеты России».

Центр работает уже более трех лет и сегодня является крупнейшим в России предприятием, специализирующимся на промышленной 3D-печати полного цикла. Здесь создаются детали для самых масштабных проектов отечественной авиации, таких как двигатели ПД-14, ПД-35, ВК-650В, ВК-1600В, вертолет «Ансат» и др.

Двигатель-демонстратор ВК-1600В на МАКС-2021. Фото: Виктор Молодцов

На недавно прошедшем в подмосковном Жуковском Международном авиакосмическом салоне МАКС-2021 было представлено сразу несколько разработок, использующих созданные в Центре детали. Одной из премьер салона стал двигатель-демонстратор ВК-1600В для вертолета Ка-62, около 10% деталей которого были напечатаны на 3D-принтере. А в двигателе-демонстраторе ВК-650В для вертолета Ка-226Т доля напечатанных в ЦАТ деталей составит уже около 15%. Также на МАКСе были продемонстрированы вертолеты Ми-8/17 и Ми-171А3, заготовки для деталей которых создавались силами Центра. В результате оптимизации удалось добиться сокращения до 30% массы деталей и на 50% уменьшить расчетное время финишной механической обработки в сравнении с традиционными методами.

Источник: https://rostec.ru/news/kak-eto-rabotaet-promyshlennyy-3d-printer

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top