Адаптивни технологии в индустрията. Адитивно производство (AM). Адитивни технологии в образованието

Печат

Части и материали

Адитивни технологии в руската индустрия

AF технологиите са ефективната връзка модерно производство

Адитивните технологии (AF-Additive Manufacturing) или технологиите за синтез на слоеве днес са една от най-динамично развиващите се области на „цифровото“ производство. Те позволяват с порядък да ускорят научноизследователската и развойна дейност и решаването на задачите за подготовка на производството, а в някои случаи вече се използват активно за производството на готови продукти.

В близкото минало, преди 10-15 години, адитивните технологии бяха използвани главно в традиционно технологично напреднали индустрии-автомобилната, авиационната и космическата промишленост, както и в приборостроенето и медицината, където тандемът време-пари винаги е бил от особено значение .

В ерата на иновативна икономика времето, изразходвано за производството на продукт, е най -важният факторуспеха или провала на бизнеса. Дори висококачествен продукт може да бъде непотърсен, ако пазарът към момента на пускане на нов продукт вече е наситен с подобни продукти от конкурентни компании. Следователно все повече области на индустрията активно усвояват AF технологиите. Все по -често те се използват от изследователски организации, архитектурни и дизайнерски бюра, дизайнерски студия и просто отделни хора за творчество или като хоби. В много колежи и университети добавъчните машини, или както често ги наричат, 3D принтерите, са неразделна част от образователния процес за професионално инженерно обучение.

Има много технологии, които могат да се нарекат адитивни, те имат едно общо нещо: моделът е изграден чрез добавяне на материал (от английския add - „add“), за разлика от традиционните технологии, където създаването на част става чрез премахване "излишен" материал.

Класическата и най-точна технология е SLA (от стереолитографски апарат), или стереолитография, послойно втвърдяване на течен фотополимер с лазер.

Съществуват много видове фотополимерни композиции, поради което обхватът на приложение на прототипите, получени по SLA технологията, е много широк: макети и мащабни модели за аеродинамични и хидродинамични тестове, леярски и основни модели, дизайнерски модели и прототипи, функционални модели и т.н.

Селективно лазерно синтероване - SLS -технологията (Selective Laser Sintering), SelectiveLaserMelting) е друга важна област на добавъчните технологии.

Тук строителният (моделен) материал е свободно течащ, прахообразен материал, а лазерът не е източник на светлина, както в SLA машините, а източник на топлина, чрез който праховите частици се сливат. Голям брой полимерни и метални прахове се използват като образцови материали.

Прахообразният полиамид се използва главно за функционално моделиране, прототипиране и производство на контролни възли. Полистиролът се използва за производството на модели от леене под налягане.

Отделна посока е слоево лазерно синтероване (синтез) на метално-прахови състави. Развитието на това направление на AF-технологии стимулира развитието на технологии за получаване на метални прахове. Днес номенклатурата на металните състави има широка гама от материали на базата на Ni и Co (CoCrMO, Inconel, NiCrMo), на базата на Fe (инструментални стомани: 18Ni300, H13; неръждаема стомана: 316L), на база Ti (Ti6-4 , CpTigr1), на базата на Al (AlSi10Mg, AlSi12). Произвеждат се прахове от бронз, специални сплави, както и благородни метали - главно за нуждите на денталната медицина.

От метални прахове се „отглеждат“ заготовки за плесен, специални инструменти, оригинални части със сложна конфигурация, които са трудни или невъзможни за получаване чрез леене или механична обработка, импланти и ендопротези и много други. Дори сега, в случай на парче и дребно производство, често става икономически рентабилно да "отглеждате" малка партида части на SLS машина, вместо да произвеждате леярски или штамповъчни инструменти. В комбинация с HIP (горещо изостатично пресоване) и подходяща термична обработка, такива части са не само толкова добри, колкото отлитите или ковани изделия, но и ги превъзхождат по здравина с 20-30%.

Откриват се много широки перспективи за още една технология за добавяне - технология за мастилено -струен печат - технология InkJet или PolyJet. Тази технология включва прилагане на моделен материал или свързващ състав с помощта на струйни глави. Технологиите InkJet представляват особен интерес за леярството.

Те дават възможност за „отглеждане“ директно на формовете за леене, тоест „негатив“ на детайла, и за изключване на етапите на производство на формовъчното оборудване - основния модел и модела за леене. ExOne (и неговото дъщерно дружество ProMetal GmbH) произвежда машини от типа S-Max, които са позиционирани не като „машини за прототипиране“, а като съвсем „обикновено“ технологично промишлено оборудване, инсталирано в общата технологична верига на производство не само на експериментални, но и на също и серийни продукти ... Почти всички автомобилни компании в света са придобили такива автомобили. Разбираемо е - с тяхна помощ стана възможно не с няколко пъти, а с порядък, да се намали времето, прекарано в НИРД на критични позиции за автомобилостроителите - леярски части: блокове и глави на двигателя, оси и скоростни кутии, части за производството на които в традиционно пилотно производство са били отделени месеци, а като се вземат предвид експерименталната фина настройка и подготовката на производството - много месеци. Сега дизайнерът може да види новия си двигател на тестовия стенд не шест месеца по -късно, а две седмици след завършването на техническия проект.

Днес в Русия има много компании, предоставящи услуги по създаване на прототипи, но най -вече това са малкия бизнесс един или два евтини 3D принтера, способни да отглеждат прости части. Това се дължи на факта, че високотехнологичното оборудване може да осигури високо качествопродуктите са скъпи и изискват квалифициран, специално обучен персонал за работа и поддръжка. Не всяка компания може да си го позволи, защото за закупуване е необходимо ясно да се разбере как и колко ефективно ще се използва това оборудване, дали ще бъде натоварено с работа. Слабостта на такива компании е липсата на сложност при решаването на проблеми. В най -добрия случай бизнесът се ограничава до предоставяне на доста проста услуга - създаване на прототип или модел по един или друг начин. Като има предвид, че AF технологиите са не само и не толкова 3D принтер, но важна част от 3D средата, в която се ражда нов продукт - от идеята на дизайнера до материализирането на идеите му в масовото производство. Средата, в която Нов продуктсъздаден, "живее", експлоатиран, ремонтиран до завършване " кръговат на живота"на този продукт.

Следователно, за пълно използване на AF технологиите, трябва да създадете тази среда: овладяване на 3D проектиране и моделиране, CAE и CAM технологии, технологии за дигитализация и реинженеринг, свързани технологии, включително доста традиционни, но преформатирани за 3D среда. Нещо повече, за да го овладеете не в един университет или голям завод - има такива индустрии като цяло на всички нива - това дори не е в отделна, например авиационна или автомобилна индустрия. Тогава AF-технологиите няма да изглеждат като екзотични изкушения, а напълно естествена и ефективна връзка в общата 3D-среда на създаване, производство и жизнен цикъл на продукта.

На пазара има и големи компании с оборудване на високо ниво, които по правило решават доста сложни производствени проблеми и предоставят по-широк спектър от полезни услуги, придружаващи прототипи, способни да извършват НИРД от началото до края и да контролират качеството на работа на всеки етап. Тези предприятия включват ФГУП "НАМИ", АБ "Универсал", НПО "Салют", ОАО "НИАТ" (Москва), УМПО (Уфа), Научно-изследователски институт "Машиностроителни технологии", (СПбГПУ), ОАО "Тушински машиностроене" строителен завод "и редица други. Такъв интегриран подход обаче не е по силите на всяко предприятие, особено в условията на равнодушна позиция от страна на държавата.

Като цяло ситуацията с въвеждането на AF-технологии в руската индустрия остава изключително неблагоприятна. Учени, инженери и технолози не намериха правилните думи, за да привлекат вниманието на държавата към опасно изоставане в сферата на иновациите, което е абсолютно необходимо за родната индустрия. Те не намериха аргументи, за да убедят властите в необходимостта от разработване на национална програма за развитие на адитивни технологии, за създаване на местна индустрия за AF машини. Русия практически не участва в международни организации, които оказват значително влияние върху развитието на технологиите за AF в света.

Ключовите проблеми при внедряването на AF-технологиите са преди всичко персоналът, който, както знаете, решава всичко; Самите 3D машини, висококачествено оборудване за автофокус, което не може да бъде закупено и не може да бъде създадено без целенасочена подкрепа от правителството под една или друга форма (което, между другото, се прави в чужбина в по-голямата част от случаите); материалите са отделен и сложен проблем с интердисциплинарен характер, чието решаване отново изцяло зависи от качеството на управлението на процесите от държавата. Това са непосилни задачи за конкретна индустрия. Това е проблем, който може да бъде решен само ако има целенасочено взаимодействие между висшето образование, академичната и индустриалната наука.

Леярната ACTech, построена във Фрайбург (близо до Дрезден) в края на 90 -те години по време на ренесанса на Източните територии, е отличен пример за „намесата на пазара“ на държавата при решаването на сложни технологични проблеми. Заводът е доста малък по нашите стандарти - само 6500 кв. метра обща площ, построена с игла, в открито поле и оборудвана с най -модерните технологично оборудване, чиято основна характеристика бяха AF машини за отглеждане на пясъчни форми (от EOS, Мюнхен). Може би това беше първият пример интегриран подход- заводът е оборудван с модерно оборудване за реална работа в 3D среда: AF машини, измервателна техника, CNC машини, топилно, леярско и термично оборудване. В момента там работят около 230 души, 80% от които са инженери и мениджъри. Сега това е една от най -известните фабрики със световна репутация, чиито клиенти са почти всички водещи автомобилни компании в Германия, много европейски и американски авиационни компании. Достатъчно е да изпратите 3D файл на бъдещия продукт във фабриката и да опишете задачата: материал, количество, желано време за производство и това, което искате да получите - отливка или напълно обработена част, времето за изпълнение зависи от това - от 7 дни до 8 седмици. Прави впечатление, че около 20% от поръчките са единични части, около 40% са поръчки за 2-5 части. Почти половината от отливките са чугунени; около една трета е алуминий; останалото е стомана и други сплави. Специалистите на завода активно сътрудничат с фирми - производители на AF оборудване, провеждат съвместни изследвания и разработки с университети, заводът също е успешен търговско предприятие, и полигон за нови технологични процеси.

Жизнен цикъл на нов продукт.
Работата е извършена за ЗАО НПО "Турботехника"

Пазарът на адитивни технологии в Русия се развива, но това се случва много бавно, тъй като за да се изведат тези технологии на правилното ниво, е необходима държавна подкрепа. При надлежно внимание към внедряването на AF технологиите те могат значително да увеличат скоростта на реагиране на нуждите на пазара и икономическа ефективностмного индустрии.

Кирил Казмирчук, заместник-директор на Изследователския институт „Машиностроителни технологии“, СПбГПУ
Вячеслав Довбиш, ръководител на лабораторията за вакуумно леене на метали и полимери, изследователски институт "НАМИ"

Снимки и материали, предоставени от авторите

Както знаете, има няколко метода за 3D печат, но всички те са производни на технологията за адитивно производство. Независимо кой 3D принтер използвате, изграждането на детайла се извършва чрез добавяне на суровини слой по слой. Въпреки факта, че терминът Адитивно производство се използва много рядко от местните инженери, технологиите за синтез на слоеве всъщност заемат съвременната индустрия.

Екскурзия в миналото Добавка Производство

Дигиталното производство намери своето приложение в медицината, космонавтиката, производството Завършени продуктии прототипиране. Въпреки че 3D печатът се смята широко за едно от основните открития на двадесет и първи век, в действителност адитивните технологии се появяват няколко десетилетия по-рано.

Индустрията е пионер от Чарлз Хъл, основател на 3D Systems. През 1986 г. инженерът сглобява първия в света стереолитографски 3D принтер, което прави цифровата технология огромен скок напред. Приблизително по същото време Скот Кръмп, който по -късно основава Stratasys, пуска на пазара първата в света FDM машина. Оттогава пазарът на 3D печат се разраства бързо и се допълва с нови модели уникално печатащо оборудване.

Първоначално и SLA, и FDM технологиите се развиват един до друг изключително в посока индустриално производствоВъпреки това през 1995 г. настъпи повратна точка, която направи методите за производство на добавки общодостъпни. Студентите от Масачузетския технологичен институт Джим Брад и Тим Андерсън са внедрили технологията за синтез на слоеве в корпуса на конвенционален настолен принтер. Така е основана Z Corporation, която отдавна се смята за лидер в областта на битовия 3D печат.

Технология на адитивното производство - ерата на иновациите

Технологиите за автофокус са повсеместни в наши дни: изследователските организации ги използват за създаване на уникални материали и тъкани, индустриалните гиганти използват 3D принтери за ускоряване на прототипирането на нови продукти, архитектурните и дизайнерските фирми са открили безкраен потенциал за изграждане на 3D печат, докато студиото за дизайн буквално вдъхна нов животв проектантския бизнес благодарение на машините за добавки.

Най-точната технология за добавяне е стереолитографията-метод за поетапно лазерно втвърдяване на слой по слой на течен фотополимер. SLA принтерите се използват предимно за прототипиране, макети и високо прецизни дизайнерски компоненти с високо ниво на детайлност.

Селективното лазерно синтероване първоначално се появи като подобрен метод за втвърдяване на течен фотополимер. SLS технологията позволява използването на прахообразни материали като мастило. Съвременните SLS принтери са в състояние да боравят с керамична глина, метален прах, цимент и сложни полимери.

Леярската индустрия наскоро представи машини PolyJet, използващи класическа AF технология. Те са оборудвани с бързо настройващи мастилено-струйни печатащи глави. Днес InkJet 3D принтерите не са широко разпространени, но е възможно след няколко години 3D мастилено -струйният печат да стане толкова широко разпространен, колкото класическите печатащи устройства. ExOne е пионер в тази индустрия със своята прототипна машина S-Max.

Най-евтините все още са FDM принтери-устройства, които създават триизмерни обекти чрез слоева напластена нишка. Най -често срещаните принтери от този тип са машини, които печатат с разтопена нишка. Те могат да бъдат оборудвани с една или повече печатащи глави с нагревателен елемент вътре.

Повечето аддитивни принтери на пластмасова основа могат да произвеждат само едноцветни форми, но наскоро на пазара за 3D печат се появиха машини, които използват няколко вида нишки едновременно. Тази иновация ви позволява да създавате цветни обекти.

Перспективи на технологията за автофокус

В момента пазарът на 3D печат далеч не е пренаситен. Индустриалните анализатори са единодушни, че за адитивните технологии има светло бъдеще. Вече днес изследователските центрове, които подценяват AF разработките, получават огромни финансови инжекции от отбранителен комплекси медицински държавни институции, което не поражда съмнения относно точността на експертните прогнози!

Адитивните технологии са сравнително млад, но много популярен феномен. Името на тази технология идва от английския термин Additive Manufacturing, което буквално означава „производство чрез добавяне“. Адитивна технология означава метод за производство чрез натрупване на суровини послойно.

Най -известният пример за прилагане на адитивни технологии са популярните 3D принтери. Всички видове тези устройства работят, използвайки технология за синтез на слоеве.

Технологиите на адитивно производство са направили революционен пробив в много индустрии - медицинска, строителна, инженерна, инженерна, дизайнерска.

Екскурзия в историята

Технологията за 3D печат се счита за основното откритие на 21 -ви век, но историята на тези иновативни устройства датира от 20 -ти век. Изобретателят на технологията и основателят на нова индустрия е инженер Чарлз Хъл, основател и собственик на 3D-Systems.

През 1986 г. Чарлз създава първия стереолитографски 3D принтер. Приблизително по същото време друг инженер, Скот Тръмп, създава първата в класа FDM машина. Тези две знакови изобретения поставят началото на експлозивното развитие на пазара на 3D печат.

Нов етап на развитие

Следващата стъпка в еволюцията на 3D печата беше въвеждането на технология за синтез на слоеве в тялото на конвенционален настолен 3D принтер, която беше извършена от студентите от MIT Тим Андерсън и Джими Брад. Впоследствие те основават Z Corporation, дългогодишен лидер в индустрията.

Съвременни технологии за добавяне

В днешно време адитивните технологии преминават през период на мощно развитие и широко популяризиране.

Исторически най -първата и най -точна технология за добавяне е стереолитографията. Това е метод на поетапно втвърдяване на полимер с помощта на лазер. Тази технология се използва при създаването на прототипи, при производството на оформления и дизайнерски елементи с високо ниво на детайлност.

Селективното лазерно синтероване е иновативен метод за втвърдяване на течен фотополимер. Тази технология ви позволява да работите с цимент, керамична глина, сложни полимери, метален прах.

Най -популярните в ежедневието са FDM принтерите, които пресъздават обекти чрез наслояване на пластмасова нишка. Преди това принтерите бяха в състояние да създават обекти в една цветова схема, но сега на пазара има устройства, които използват няколко вида цветни пластмасови нишки.

Център за адитивни технологии

На руския пазар има млада компания, специализирана в използването на адитивни технологии. АД "Център за добавени технологии" работи на пресечната точка на проектните, инженерните и изчислителните компетенции, оптимизацията на техническите решения и производството.

Компанията разполага с голям парк индустриални 3D принтери от водещите световни производители: MK Technology GmbH, EOS GmbH, 3D Systems, Stratasys, Envisiontec.

Основната насока на работата на центъра е сътрудничество с предприятия с цел разработване и продажба на нови продукти и уникални технологии. Центърът е специализиран и в проектирането и производството на настолни преносими 3D принтери и скенери. Тези 3D устройства са способни да въплъщават прототипни технологии в домашна среда и са идеални за първо запознаване с адитивните технологии и основите на 3D печат.

Адитивни технологии в машиностроенето

Адитивните технологии се използват активно в автомобилната индустрия. Екипът на американския инженер Джим Кор, основател на Kor Ecologic, работи по проекта Urbee, първият прототип на 3D автомобил, повече от 15 години. Трябва да се каже, че само корпусът и някои детайли са отпечатани на принтера - рамката на колата е метална.

Тази кола развива ниска максимална скорост от 112 километра, но има ниско съпротивление поради дизайна на каросерията и е в състояние да измине около 65 километра с електрически мотор.

Адитивната технология се използва и в прототипа на американската компания Local Motors, която подготвя електрическите си автомобили за масово производство. Прототипите на компанията имат модерен дизайн, голям резерв на мощност и изкуствен интелект.

Адитивни технологии: приложение

В съвременния свят адитивните технологии се използват в много индустрии и потенциално могат да бъдат използвани във всяка. Световните таблоиди периодично шокират новините за това как оръжие, човешки орган, дрехи, къща, кола са отпечатани на 3D принтер.

Потенциалът за развитие на тези технологии е наистина голям и е в състояние да ускори развитието на научно -техническия прогрес с порядък - научните лаборатории създават иновативни материали и тъкани с помощта на 3D принтери. Използването на добавъчни технологии в индустрията позволява на производителите да ускорят създаването на прототипи на нови дизайни и да съкратят пътя от идеята до изпълнението. Архитектурни и строителна индустрияопитвайки се да използва 100%потенциала на адитивните технологии. Дизайнерският бизнес преживява нов етап на развитие благодарение на адитивното производство.

Перспективите за развитие на индустрията са изключително благоприятни. Финансовите анализатори прогнозират експлозивен растеж на пазара на 3D печат. Центровете за научноизследователска и развойна дейност, които се занимават с адитивно развитие, се финансират от отбранителния комплекс и медицинските държавни институции

Сред технологиите, които непрекъснато се появяват в човешкия живот поради постиженията на научния прогрес, има такива, които се наричат ​​„адитивни“. Това определение идва от заимстваната дума „добавка“ или по -точно от английската фраза „additive manufacturing“ (съкратено - AF), която буквално се превежда като „добавено производство“. И така, какво е това и как този тип технологии могат да бъдат полезни за обществото днес?

Същността

Адитивните технологии са клон на дигиталната индустрия и са такъв метод за производство на продукти и различни продукти, при които слоевете на обект се изграждат чрез използването на компютърни устройства за 3D печат. Какви материали запълват? Обикновено това са восък, метални и гипсови прахове, полистирол (безцветен и стъклен полимер, наподобяващ пластмаса), полиамиди (пластмаси), течни фотополимери (заготовки, втвърдени от излагане на светлинни лъчи, най -често ултравиолетови лъчи) и др.

Възникване: как беше

Историята на добавъчните устройства започва през 1986 г., когато представител на ултравиолетовите продукти на име Чарлз Хъл (сега изпълнителен вицепрезидент и главен изпълнителен директор) Технически директорсобствена организация "3D Systems") проектира първия в света стереолитографски принтер за триизмерен печат. Механизмът е произведен предимно за осигуряване на навременни доставки на американския отбранителен комплекс. Хъл обърна внимание на факта, че отнема много време и усилия за създаване на отделни части и след това за тяхното сглобяване. Затова той реши не само да прибегне до помощта на ултравиолетова радиация, но и да изпълни плановете си възможно най -рационално. И така, човекът първо постави няколко хиляди слоя пластмаса един върху друг и едва след това ги фиксира с една ултравиолетова обработка.

По -късно Чарлз напуска фалиралата компания UVP, но не иска да спре да развива собственото си дете - той патентова техническо изобретение през 1983 г. и лично основава компанията, която след това се разраства до мащабите на истинска корпорация. Днес "3D Systems" е един от ключовите играчи на пазара на принтери, продукти и софтуер за създаване на обемни продукти.

Последващо развитие на адитивни технологии, получени благодарение на състуденти от Масачузетския технологичен институт. През 1993 г. Джим Брад и Тим Андерсън решават качествено да допълнят съществуващите разработки със собствени идеи и затова взеха и модифицираха конвенционален 2D принтер в устройство за 3D печат. В модернизираното устройство не са използвани листове хартия, а специален течен състав, подобен на лепило, който се напръсква върху тънки слоеве на основния пълнител (полимер, метал или гипсов прах) и се втвърдява. Брад и Андерсън дадоха на AF световна слава, защото ги направиха по -популярни и универсални. През 1995 г. приятели организираха собствена организация „Z Corporation“, чийто успех не остана незабелязан от „3D Systems“ - през 2012 г. тя придоби по -малка, но не по -малко обещаваща компания и техните авангардни проекти започнаха да се появяват под общо лого.

Цел и приложение

Всичко това означаваше само едно - навлизането в нова ера, качествена промяна в много производствени области и опростяване организационни процеси! Например в автомобилната индустрия етапът на прототипиране значително се ускори, тъй като почти всички компоненти, било то мощни двигатели или обикновени бутони и лостове, започнаха да се създават с пълно или частично използване на технологията за 3D печат.

В допълнение, компаниите започнаха да спестяват значително, тъй като сега производството:

• вече не се изисква такова разнообразие от инструменти, както преди;
• може да се извършва под наблюдението на по -малък брой служители. Всъщност 1-2 инженери са достатъчни за правилното създаване на част. Основното, което се изисква от тях, са пълни и изчерпателни познания по инженерство и дизайн. технически структури, както и разбиране за особеностите на работата с настройките на AF.

Подобни принтери се използват активно ... в медицината! Може да изглежда невъзможно, но дори и днес триизмерните продукти се използват като заместващи и реконструктивни елементи, например, когато става въпрос за лицево-челюстна хирургия. През март 2018 г. в Манчестър беше открита клиника, специализирана в производството на пръчки, протези и пластини на 3D принтери, пълни с пластмасови или метални смеси. Въпреки че само PolyJet струва на болницата 42 000 долара, ръководството изчислява, че инвестирането в собствена лаборатория за 3D печат ще се изплати по -бързо от постоянната употреба на посредници. Персоналът на клиниката прогнозира, че след 5 години подобни центрове ще станат задължителни в лечебните и рехабилитационни институции, особено ако се занимават с онкологични, ортопедични, неврологични и ревматологични заболявания.

Интересен факт! AF се използва и за производството на изкуствени крайници.

Пилотната програма, която започна през 2017 г. в столицата на Йордания, не само продължава да набира скорост, но показва положителни резултати. В Аман се провежда лечение за хора, бягащи от военни действия в Сирия, Йемен и Ирак. И така, вече 5 доброволци са получили „отпечатани“ протези, които, първо, им струват много по -евтино от обичайните (около 20 долара срещу стотици долари) и, второ, са направени, като се вземат предвид индивидуалните характеристики и параметрите на тялото.

Адитивните технологии завладяват и други сфери: архитектура, самолетостроене, производство на спортно оборудване и стоки за деца ... Обхватът на тяхното приложение се разширява, а работната силаи увеличение на заплатите.

Повече за някои видове AT

Няма да е излишно да споменем как във всеки конкретен случай протича създаването на обемен продукт. Най -популярните методи в адитивното производство са:

1. Моделиране с разтопено отлагане, FDM-моделиране чрез слоево отлагане. Обектът е конструиран съгласно предвиденото в софтуерматематически цифров модел от специална пластмасова нишка (въдица), която се топи до определена температура и следователно става достатъчно гъвкава, за да придобие желаната форма. Спомагателните конструкции се отстраняват ръчно или чрез разтваряне в специална течност, а готовият продукт се оставя или в отпечатан вид или се обработва допълнително (боядисване, полиране, шлайфане, лепене и др.). Произведените части винаги са различни добри характеристикикато износоустойчивост и топлоустойчивост.

1. ColorJetPrinting, CJP. Същността на тази усъвършенствана технология се крие в използването на композитен прах на базата на гипс и пластмаса, който не само е подложен на залепване послойно, но и оцветен в най-голяма степен различни цветовепалитра CMYK, включваща до 390 000 нюанса! Досега само CJP осигурява цветен печат. В допълнение, този AT също дава възможност за възпроизвеждане на различни текстури по повърхността на продуктите в висока резолюция... Въпреки средната здравина и леката грапавост на крайните продукти, ColorJetPrinting, характеризиращ се с ниска себестойност, се използва активно за създаване на архитектурни модели, миниатюрни фигури на хора, образци на презентации и други визуални обекти.

1. SelectiveLaserStering, SLS - селективно лазерно синтероване. Тук прахообразните материали (пластмаси и полиамиди) се синтерат с лазерен лъч. Този метод е едновременно подходящ както за големи промишлени продукти, така и за обекти със сложна геометрия и детайлна структура, както и за партиди, които се произвеждат за 1 печатна сесия. SLS технологията често се бърка с SelectiveLaserMelting или SLM. Разликата между тях се крие във факта, че в първия случай сливането е частично и се случва само на повърхността на частиците, докато във втория резултатът е производството на твърд монолит.

Конференции в Русия

Националният пазар на АТ в Русия все още е слабо развит. Потенциалът на сферата не се разкрива поради недостиг на персонал, липса на материали и оборудване и липса на подходяща програма за държавна подкрепа.

Въпреки това някои институции се опитват сами да насърчат запознаването на руското общество с напредналите постижения на AF. Една от тези организации е Всеруският изследователски институт за авиационни материали (VIAM), чиито представители ежегодно организират тематични конференции по адитивни технологии. Доклади правят местни и чуждестранни учени и индустриални работници, които се интересуват от замяната на традиционните форми на производство с иновативни методи. Тази година събитието, което се проведе на 30 март, стана четвъртото поред. Участниците, подали предварителни заявки, имаха възможност да вземат участие в конференцията, която се проведе под мотото „Настоящето и бъдещето“.

Адитивните технологии се използват активно в енергетиката, приборостроенето, авиационната индустрия, космическата индустрия, където има голямо търсене на продукти със сложна геометрия.Много компании в Русия вече са се запознали с адитивните технологии. Предлагаме на вашето внимание материал от алманаха Manufacturing Management, който описва няколко примера за ефективно внедряване на 3D печат.

Адитивните технологии отвориха възможността за производство на части от всякаква сложност и геометрия без технологични ограничения. Геометрията на частите може да бъде променена на етапа на проектиране и тестване.

Подготовката на файловете за печат се извършва на компютри със стандартен софтуер; STL файловете се приемат за работа. Това е широко използван формат за съхранение на 3D обекти за стереолитографски 3D принтери днес. Инвестициите в проекта възлизат на около 60 милиона рубли.

Александър Зданевич, ИТ директор на NPK United Wagon Company: „Технологиите на аддитивния печат напредват и най -вероятно в близко бъдеще те ще променят облика на редица индустрии. Това се отнася главно за предприятия, които произвеждат парче стоки за конкретна поръчка. Масовото производство е по -сложно, въпреки че в тази област вече се използват различни видове 3D принтери.

Има много технологии за насипно синтезиране. Едно от най -обещаващите за индустриално внедряване е. Процесът може да бъде разделен на два етапа. Първо се оформя конструктивен слой под формата на течен фотополимер, равномерно разпределен по повърхността на работната платформа. След това секциите на този слой селективно се втвърдяват в съответствие с текущия раздел на 3D модела, изграден на компютъра.

Прилага се за железопътното инженерство тази технологияможе да се използва на етапа на подготовка на леярната, по -специално при производството на набор от леярско оборудване. Същият набор от инструменти, уникален за всяко леене, се използва за хиляди производствени цикли на съответните леярски форми.

Качеството на крайния продукт директно зависи от точността на всички параметри, предоставени от дизайнерите, наблюдавани в процеса на производство на набор от инструменти. Традиционният метод за създаване на набор от инструменти чрез механична обработка на материали (метал, пластмаса, понякога дърво) е много трудоемък и отнема много време (понякога отнема до няколко месеца) и е чувствителен към грешки.

Други компоненти и възли могат да бъдат вградени в "отпечатаните" модели. 3D печатът напълно се изплаща поради високата скорост на прототипиране, както и поради „преработката на масата“ точно в WGC, което спестява много време и пари, вместо да прави пълномащабни проби в „хардуер“ в производство.

Значителна работа по напредъка на адитивните технологии се извършва от Държавна корпорация "Росатом"... Ръководството е уверено, че скоро държавната корпорация ще разполага с всички компоненти на "цифровото производство" - от разработването на материали, оборудване, технологии до производството на продукти. Индустрията изпълнява програма за адитивни технологии, която се състои от подраздели: технология, суровини, оборудване, стандартизация. Три института се занимават с разработването на технологии за производство на метални прахове за 3D печат в Росатом: Гиредмет, ВНИИХТ, ВНИИНМ. В същото време се работи по създаването прототип 3D принтер за 3D печат на метални и композитни продукти. Росатом планира да представи извадка до края на 2017 г.

3D печатът напълно се изплаща поради високата скорост на прототипиране, както и поради „преработката на масата“ точно в WGC, което спестява много време и пари, вместо да прави пълномащабни проби в „хардуер“ в производство.

„До началото на 2018 г. трябва да затворим целия цикъл на адитивни технологии в рамките на Росатом. Нуждаем се от още една година, за да стартираме собствен пилотен образец на инсталацията, и приблизително същото - да постигнем споразумение с всички страни, които гарантират използвания регулаторен компонент “, каза Алексей Дъб.

В структурата на Росатом се разработват добавъчни технологии в горивната компания ТВЕЛ, която активно си сътрудничи със създадения в УрФУ регионален инженерен център, работещ по създаването на руски 3D принтер. Праховата металургия не е новост за Уралския електрохимичен комбинат и неговите предприятия. Например в завода за електрохимични преобразуватели праховете се използват при производството на филтри за газова дифузия на уран по време на изотопно разделяне, както и за спойки и повърхностно пръскане.

В научно -образователния център „Съвременни производствени технологии“ на Томския политехнически университет

Един от пионерите в областта на лазерните принтери е Научно -образователният център „Съвременни производствени технологии“ Томски политехнически университет... Оборудван е с принтер с електронен лъч (електронен лъч), лазерен принтер, принтери, които печатат с подсилени композити, както и ултразвуков томограф, който извършва тук, „на машината“, неуправляем контролЗавършени продукти. Специалистите на центъра произвеждат AM устройства, разработват софтуер за тях и възнамеряват да излязат извън "лабораторията".

Целият производствен цикъл е настроен в Центъра за добавени технологии на TPU - от идеята до внедряването на готовия продукт. Възможно е производството и изпитването на части за кожата на космически кораби, импланти за черепно -лицева хирургия, продукти със сложна форма за и много други, както и създаване на нови цифрови инсталации, например за отпечатване на инструменти на МКС. „С помощта на нашите уникални технологии можем да създадем продукти, заместващи вноса, които са няколко пъти по-евтини от вносни аналози, докато качеството не е по-лошо“, каза директорът на центъра Василий Федоров.

Развитието на адитивните технологии също има ограничения.

• Първо, високата цена на технологиите (оборудване и материали), но в процеса на технологично развитие цената постепенно намалява.
• Второ, има недостиг на квалифициран персонал, който познава технологията.
• Трето, недостатъчното развитие, липсата на метрологична поддръжка поражда опасения при производството на части с голямо значение.
• AM-процесите (адитивно производство) все още не са интегрирани в производствената технология на продуктите.„Ясно е, че всеки отговорен дизайнер няма да постави част в отговорен продукт, без да знае колко дълго ще продължи“, коментира Алексей Дъб.
• Важна задача е необходимостта от разработване на система за сертифициране и стандартизиране на добавки, технологични процеси, прахове и състави. За да разреши тези проблеми, Rosstandart се формира технически комитет, която работи по създаването на регулаторна документация в областта на адитивните технологии.

3D печатът започва да се разпространява по света и Русия не бива да изостава в тази област. Използването на тези технологии ви позволява да намалите цената на продукта, да ускорите неговото проектиране и производство.

- началник на Министерството на промишлеността и търговията Денис Мантуров

Заключение

Популярността расте непрекъснато. Въпреки че общият обем на световния пазар е сравнително малък (около 6 млрд. Долара), годишните темпове на растеж не могат да не впечатлят - средно 20-30%. Все още обаче няма единодушие в оценката на ролята на адитивните технологии в индустрията: някои казват, че въвеждането на методи за 3D печат ще доведе до упадъка на индустрията в традиционния смисъл, докато други казват, че 3D принтерите ще станат само един от елементите на производствените схеми. Но въпреки всички съществуващи разногласия, голямото обещание за адитивни технологии в индустрията не може да бъде отречено.

Директният растеж на продукти със сложна геометрия и от специфични материали се оказва много печеливш от икономическа гледна точка. Спестява време, материал и намалява риска от грешки. 3D принтерите престанаха да бъдат „скъпа играчка“; днес те заемат пълноправно място сред ключовите технологии