Adaptiv teknik inom industrin. Additiv tillverkning (AM). Additiv teknik inom utbildning

Skriva ut

Delar och material

Additiv teknik i rysk industri

AF -teknik är den effektiva länken modern produktion

Additiv teknik (AF-Additiv tillverkning), eller tekniker för syntes av lager för lager, är idag ett av de mest dynamiskt utvecklande områdena för "digital" produktion. De tillåter en storleksordning att påskynda FoU och lösningen av produktionsförberedande uppgifter, och används i ett antal fall redan aktivt för tillverkning av färdiga produkter.

Under den senaste tiden, för 10-15 år sedan, användes additiv teknik främst i traditionellt tekniskt avancerade industrier-fordons-, flyg- och rymdindustrin, liksom för instrumenttillverkning och medicin, där tandpengatandem alltid har varit särskilt betydelse.

I en innovativ ekonomis tid är tiden som spenderas på produktion av en produkt den viktigaste faktorn företagets framgång eller misslyckande. Även en högkvalitativ produkt kan inte tas ut om marknaden när en ny produkt släpps redan är mättad med liknande produkter från konkurrerande företag. Därför behärskar allt fler industriområden aktivt AF -teknik. I allt högre grad används de av forskningsorganisationer, arkitekt- och designbyråer, designstudior och bara individer för kreativitet eller som en hobby. På många högskolor och universitet är additiva maskiner, eller som de ofta kallas, 3D -skrivare en integrerad del av utbildningsprocessen för professionell ingenjörsutbildning.

Det finns många tekniker som kan kallas additiv, de har en sak gemensamt: modellen är byggd genom att lägga till material (från engelska add - "add"), till skillnad från traditionell teknik, där skapandet av en del sker genom att ta bort " överflödigt "material.

Den klassiska och mest exakta tekniken är SLA (från Stereolithography Apparatus), eller stereolitografi, en lager-för-lager-härdning av flytande fotopolymer med en laser.

Det finns många typer av fotopolymerkompositioner, därför är tillämpningsområdet för prototyper som erhållits med SLA-teknik mycket brett: mock-ups och skalmodeller för aerodynamiska och hydrodynamiska tester, gjuteri- och huvudmodeller, designmodeller och prototyper, funktionella modeller, etc. .

Selektiv lasersintring - SLS -teknik (Selective Laser Sintering), SelectiveLaserMelting) är ett annat viktigt område inom additiv teknik.

Här är byggnadsmaterialet (modell) fritt flödande, pulverformiga material, och lasern är inte en ljuskälla, som i SLA-maskiner, utan en värmekälla, genom vilken pulverpartiklarna smälts samman. Ett stort antal både polymer- och metallpulver används som modellmaterial.

Pulveriserad polyamid används huvudsakligen för funktionell modellering, prototyper och produktion av styrenheter. Polystyren används för tillverkning av gjutna modeller.

En separat riktning är lasersintring (fusion) av lager-för-lager-metall av metallpulverkompositioner. Utvecklingen av denna riktning för AF-teknik stimulerade utvecklingen av teknik för att erhålla metallpulver. Idag har nomenklaturen för metallkompositioner ett brett spektrum av material baserade på Ni och Co (CoCrMO, Inconel, NiCrMo), baserat på Fe (verktygsstål: 18Ni300, H13; rostfritt stål: 316L), baserat på Ti (Ti6-4 , CpTigr1), baserat på Al (AlSi10Mg, AlSi12). Pulver av brons, speciallegeringar och ädelmetaller produceras - främst för tandläkarmedlemmarnas behov.

Formämnen, specialverktyg, originaldelar i komplex konfiguration som är svåra eller omöjliga att få genom gjutning eller bearbetning, implantat och endoproteser och mycket mer "odlas" av metallpulver. Redan nu, när det gäller bit- och småskalig produktion, blir det ofta ekonomiskt lönsamt att "odla" en liten sats delar på en SLS-maskin, snarare än att producera gjuteri eller formverktyg. I kombination med HIP (Hot Isostatic Pressing) och lämplig värmebehandling är sådana delar inte bara lika bra som gjutna eller smidda produkter, utan överträffar dem också i styrka med 20–30%.

Mycket breda möjligheter öppnar upp för ännu en additiv teknik - bläckstråleskrivare - InkJet eller PolyJet -teknik. Denna teknik innefattar applicering av ett modellmaterial eller en bindemedelskomposition med strålhuvuden. InkJet -tekniken är särskilt intressant för gjuteriet.

De gör det möjligt att "odla" direkt gjutformarna, det vill säga delens "negativa", och att utesluta stadierna för tillverkning av formutrustningen - huvudmodellen och gjutmodellen. ExOne (och dess dotterbolag ProMetal GmbH) tillverkar maskiner av S-Max-typen, som inte är placerade som "prototypmaskiner", utan som en ganska "vanlig" teknisk industriutrustning installerad i den allmänna tekniska produktionskedjan av inte bara experimentell, utan även serieprodukter ... Nästan alla bilföretag i världen har förvärvat sådana bilar. Det är förståeligt - med deras hjälp blev det möjligt, inte flera gånger, utan med en storleksordning, att minska tiden som ägnas åt FoU på kritiska positioner för bilbyggare - gjuteri delar: motorblock och huvuden, axlar och växellådor, delar för tillverkning av vilka i en traditionell pilotproduktion tillbringade månader, och med hänsyn till experimentell finjustering och förberedelse av produktionen - många månader. Nu kan designern se sin nya motor på testbänken inte sex månader senare, utan två veckor efter att det tekniska projektet slutförts.

Idag i Ryssland finns det många företag som tillhandahåller prototyptjänster, men de flesta är det små affärer med en eller två billiga 3D -skrivare som kan odla enkla delar. Detta beror på det faktum att högteknologisk utrustning som kan tillhandahålla hög kvalitet produkterna är dyra och kräver kvalificerad, specialutbildad personal för att driva och underhålla. Inte alla företag har råd, för att köpa det är nödvändigt att tydligt förstå hur och hur effektivt denna utrustning kommer att användas, om den kommer att laddas med arbete. Svagheten hos sådana företag är bristen på komplexitet när det gäller att lösa problem. I bästa fall är verksamheten begränsad till att tillhandahålla en ganska enkel tjänst - att göra en prototyp eller modell på ett eller annat sätt. Medan AF -teknik inte bara är och inte så mycket en 3D -skrivare, utan en viktig del av 3D -miljön där en ny produkt föds - från designerns idé till materialisering av hans idéer i massproduktion. Miljön där Ny produkt skapade, "lever", drivs, repareras fram till slut " livscykel"av denna produkt.

Därför måste du skapa den här miljön för att använda AF -tekniken fullt ut: behärska 3D -design och modellering, CAE- och CAM -teknik, digitalisering och omarbetningsteknik, relaterad teknik, inklusive ganska traditionella, men omformaterad för en 3D -miljö. Dessutom, för att behärska det inte på ett enda universitet eller en stor anläggning - det finns sådana industrier i allmänhet på alla nivåer - detta är inte ens i en separat, till exempel flyg- eller bilindustri. Då kommer AF -tekniken inte att se ut som exotiska läckerheter, utan en helt naturlig och effektiv länk i den allmänna 3D -miljön för skapande, produktion och produktlivscykel.

Det finns också stora företag på marknaden med utrustning på hög nivå, som i regel löser ganska komplexa produktionsproblem och tillhandahåller ett bredare utbud av användbara tjänster som åtföljer prototyper, som kan utföra FoU från början till slut och kontrollera kvaliteten på arbeta i varje steg. Dessa företag inkluderar FSUE "NAMI", AB "Universal", NPO "Salut", OJSC "NIAT" (Moskva), UMPO (Ufa), Scientific Research Institute "Machine-building Technologies", (SPbSPU), OJSC "Tushinsky machine- byggnadsverk "och ett antal andra. Men inte alla företag kan en sådan integrerad strategi, särskilt under förutsättningarna för en likgiltig ställning från statens sida.

Generellt sett är situationen med införandet av AF-teknik i den ryska industrin extremt ogynnsam. Forskare, ingenjörer och teknologer hittade inte de rätta orden för att uppmärksamma staten på en farlig eftersläpning inom innovationsområdet som är absolut nödvändigt för den inhemska industrin. De hittade inga argument för att övertyga myndigheterna om behovet av att utveckla ett nationellt program för utveckling av additiv teknik, för att skapa en inhemsk AF-maskinindustri. Ryssland deltar praktiskt taget inte i internationella organisationer som har en betydande inverkan på utvecklingen av AF -teknik i världen.

De viktigaste problemen vid implementeringen av AF -teknik är först och främst personal, som, som ni vet, löser allt; 3D-maskiner själva, högkvalitativ AF-utrustning som inte kan köpas och inte kan skapas utan riktat stöd från regeringen i en eller annan form (vilket förresten görs utomlands i överväldigande majoritet av fallen); material är ett separat och komplext problem av tvärvetenskaplig natur, vars lösning återigen helt beror på kvaliteten på statens processledning. Dessa är överväldigande uppgifter för en viss bransch. Detta är ett problem som bara kan lösas om det finns ett målmedvetet samspel mellan högre utbildning, akademisk och industriell vetenskap.

ACTech -gjuteriet, byggt i Freiburg (nära Dresden) i slutet av 1990 -talet under renässansen av de östra territorierna, är ett utmärkt exempel på statens "marknadsintervention" för att lösa komplexa tekniska problem. Anläggningen är ganska liten enligt våra standarder - bara 6500 kvm. meter total yta, byggd med en nål, i ett öppet fält och var utrustad med de mest avancerade teknisk utrustning, vars huvudsakliga inslag var AF -maskiner för odling av sandformar (från EOS, München). Detta var kanske det första exemplet integrerad strategi- anläggningen var utrustad med modern utrustning för verkligt arbete i en 3D -miljö: AF -maskiner, mätutrustning, CNC -maskiner, smält-, gjuteri- och värmeutrustning. För närvarande arbetar cirka 230 personer där, varav 80% är ingenjörer och chefer. Nu är det en av de mest kända fabrikerna med ett världsomspännande rykte, vars kunder är nästan alla ledande bilföretag i Tyskland, många europeiska och amerikanska flygföretag. Det räcker med att skicka en 3D -fil av den framtida produkten till fabriken och beskriva uppgiften: material, kvantitet, önskad produktionstid och vad du vill få - en gjutning eller en helt bearbetad del, ledtiden beror på detta - från 7 dagar till 8 veckor. Det är anmärkningsvärt att cirka 20% av beställningarna är enstaka delar, cirka 40% är beställningar för 2-5 delar. Nästan hälften av gjutgods är gjutjärn; ungefär en tredjedel är aluminium; resten är stål och andra legeringar. Anläggningens specialister samarbetar aktivt med tillverkare av AF-utrustning, bedriver gemensam forskning med universitet, anläggningen är också framgångsrik. kommersiellt företag och en testplats för nya tekniska processer.

Livscykel för en ny produkt.
Arbetet utfördes för ZAO NPO "Turbotekhnika"

Marknaden för additiv teknik i Ryssland utvecklas, men detta sker väldigt långsamt, eftersom statligt stöd behövs för att få denna teknik till rätt nivå. Med vederbörlig uppmärksamhet på implementeringen av AF -teknik kan de avsevärt öka hastigheten på svar på marknadens behov och ekonomisk effektivitet många branscher.

Kirill Kazmirchuk, biträdande chef för Research Institute "Machine-Building Technologies", SPbSPU
Vyacheslav Dovbysh, chef för laboratoriet för vakuumgjutning av metaller och polymerer, forskningsinstitutet "NAMI"

Bilder och material tillhandahålls av författarna

Som ni vet finns det flera metoder för 3D -utskrift, men de är alla derivat av additiv tillverkningsteknik. Oavsett vilken 3D -skrivare du använder, utförs arbetsstyckets konstruktion genom att lägga till råvaror lager för lager. Trots det faktum att termen additiv tillverkning används mycket sällan av inhemska ingenjörer, har syntestekniker lager för lager faktiskt ockuperat den moderna industrin.

En resa in i den tidigare additiva tillverkningen

Digital produktion har funnit sin tillämpning inom medicin, astronautik, tillverkning färdiga produkter och prototyper. Även om 3D-utskrifter allmänt betraktas som en av de viktigaste upptäckterna under det tjugoförsta århundradet, uppstod i verkligheten additiv teknik flera decennier tidigare.

Branschen var föregångare av Charles Hull, grundare av 3D Systems. År 1986 monterade ingenjören världens första stereolitografiska 3D -skrivare, vilket gjorde digital teknik ett stort steg framåt. Ungefär samtidigt lanserade Scott Crump, som senare grundade Stratasys, världens första FDM -maskin. Sedan dess började 3D -utskriftsmarknaden växa snabbt och fyllas på med nya modeller av unik tryckutrustning.

Till en början utvecklades både SLA- och FDM -teknologier sida vid sida uteslutande i riktning mot industriell produktionÅr 1995 var emellertid en vändpunkt mogen som gjorde additiva tillverkningsmetoder allmänt tillgängliga. Studenterna vid Massachusetts Institute of Technology, Jim Bradt och Tim Anderson, har införlivat lager-för-lager-teknik i kroppen på en konventionell skrivbordsskrivare. Detta är hur Z Corporation grundades, som länge har ansetts vara ledande inom 3D -utskrift för hushåll.

Additiv tillverkningsteknik - Innovationens ålder

AF -tekniken är allestädes närvarande idag: forskningsorganisationer använder dem för att skapa unika material och tyger, industrigiganter använder 3D -skrivare för att påskynda prototyper av nya produkter, arkitekt- och designföretag har hittat oändlig byggpotential inom 3D -utskrift, medan designstudior bokstavligen andas in nytt liv in i designbranschen tack vare additiva maskiner.

Den mest exakta additivteknologin är stereolitografi-en metod för steg-för-steg-laser-härdning av en flytande fotopolymer. SLA-skrivare används främst för prototyper, mock-ups och högprecisionskomponenter med hög detaljnivå.

Selektiv lasersintring framkom ursprungligen som en förbättrad metod för härdning av flytande fotopolymer. SLS -teknik möjliggör användning av pulverformiga material som bläck. Moderna SLS -skrivare kan hantera keramisk lera, metallpulver, cement och komplexa polymerer.

Gjuteribranschen har nyligen introducerat PolyJet -maskiner med klassisk AF -teknik. De är utrustade med snabbinställande bläckstråleskrivare. Idag är InkJet 3D -skrivare inte utbredda, men det är möjligt att om några år kommer 3D -bläckstråleskrivare att bli lika utbredd som klassiska utskriftsenheter. ExOne var banbrytande inom denna bransch med sin S-Max prototypmaskin.

De billigaste är fortfarande FDM-skrivare-enheter som skapar tredimensionella objekt med ett lager för lager smält filament. De vanligaste skrivarna av denna typ är maskiner som skriver ut med smält filament. De kan utrustas med ett eller flera skrivhuvuden med ett värmeelement inuti.

De flesta av de plastbaserade additivskrivarna kan bara producera enfärgade former, men nyligen har maskiner som använder flera typer av filament samtidigt dykt upp på 3D-utskriftsmarknaden. Denna innovation låter dig skapa färgade föremål.

AF -teknikperspektiv

För närvarande är marknaden för 3D -utskrifter långt ifrån övermättad. Branschanalytiker är överens om att det finns en ljus framtid för additiv teknik. Redan idag får forskningscentra som underskattar AF-utveckling enorma ekonomiska tillskott från försvarskomplex och medicinska statliga institutioner, vilket inte ger upphov till tvivel om riktigheten i expertprognoser!

Additiv teknik är ett relativt ungt men mycket populärt fenomen. Namnet på denna teknik kommer från den engelska termen Additive Manufacturing, som bokstavligen betyder "produktion genom tillägg". Additiv teknik innebär en metod för tillverkning genom lager-för-lager-uppbyggnad av råvaror.

Det mest kända exemplet på tillämpning av additiv teknik är de populära 3D -skrivarna. Alla typer av dessa enheter fungerar med syntes-teknik för lager.

Additiv tillverkningsteknik har gjort ett revolutionerande genombrott i många branscher - medicin, konstruktion, teknik, teknik, design.

En utflykt till historien

3D -utskriftsteknologi anses vara 2000 -talets främsta upptäckt, men historien om dessa innovativa enheter går tillbaka till 1900 -talet. Uppfinnaren av tekniken och grundaren av en ny industri var ingenjör Charles Hull, grundare och ägare av 3D-Systems.

1986 byggde Charles den första stereolitografiska 3D -skrivaren någonsin. Ungefär samtidigt skapade en annan ingenjör, Scott Trump, den förstklassiga FDM-maskinen. Dessa två viktiga uppfinningar markerade början på den explosiva utvecklingen av 3D -utskriftsmarknaden.

Nytt utvecklingsstadium

Nästa steg i utvecklingen av 3D-utskrifter var introduktionen av syntesteknik lager för lager i kroppen av en konventionell 3D-skrivare, som utfördes av MIT-studenterna Tim Anderson och Jimmy Bradt. De grundade därefter Z Corporation, en mångårig branschledare.

Modern additiv teknik

Numera går additiv teknik igenom en period av kraftfull utveckling och utbredd popularisering.

Historiskt sett är stereolitografi den allra första och mest exakta additivteknologin. Detta är en metod för stegvis härdning av en polymer med hjälp av en laser. Denna teknik används i prototyper, vid tillverkning av layouter och designelement med hög detaljnivå.

Selektiv lasersintring är en innovativ metod för att stelna flytande fotopolymer. Denna teknik gör att du kan arbeta med cement, keramisk lera, komplexa polymerer, metallpulver.

De mest populära i vardagen är FDM -skrivare som återskapar föremål genom att lägga plastfilament. Tidigare kunde skrivare skapa objekt i ett färgschema, men nu finns det enheter på marknaden som använder flera typer av färgade plastfilament.

Center för additiv teknik

Det finns ett ungt företag på den ryska marknaden som specialiserat sig på användning av additiv teknik. JSC "Center for Additive Technologies" arbetar i skärningspunkten mellan design-, konstruktions- och beräkningskompetenser, optimering av tekniska lösningar och produktion.

Företaget har en stor flotta av industriella 3D-skrivare från världens ledande tillverkare: MK Technology GmbH, EOS GmbH, 3D Systems, Stratasys, Envisiontec.

Centrumets huvudriktning är samarbete med företag för att utveckla och sälja nya produkter och unik teknik. Centret specialiserar sig också på design och tillverkning av stationära bärbara 3D -skrivare och skannrar. Dessa 3D -enheter kan förkroppsligar prototyper i en hemmiljö och är idealiska för en första bekantskap med additiv teknik och grunderna i 3D -utskrift.

Additiv teknik inom maskinteknik

Additiv teknik används aktivt i bilindustrin. Teamet av den amerikanska ingenjören Jim Korr, grundare av Kor Ecologic, har arbetat med Urbee -projektet, den första prototypen av en 3D -bil, i mer än 15 år. Det ska sägas att endast karossen och vissa detaljer är tryckta på skrivaren - bilens ram är av metall.

Denna bil utvecklar en låg toppfart på 112 kilometer, men har låg dragkraft på grund av karossens konstruktion och kan köra cirka 65 kilometer på en elmotor.

Additiv teknik används också i prototypen av det amerikanska företaget Local Motors, som förbereder sina elbilar för massproduktion. Företagets prototyper har en modern design, en stor kraftreserv och artificiell intelligens.

Additiv teknik: applikation

I den moderna världen används additiv teknik i många branscher och kan eventuellt användas i varje. Världens tabloider chockar regelbundet nyheterna om hur ett vapen, ett mänskligt organ, kläder, ett hus, en bil trycktes på en 3D -skrivare.

Potentialen för utveckling av dessa tekniker är riktigt hög och kan påskynda utvecklingen av vetenskapliga och tekniska framsteg med en storleksordning - vetenskapliga laboratorier skapar innovativa material och tyger med hjälp av 3D -skrivare. Användningen av additiv teknik i industrin gör det möjligt för tillverkare att påskynda prototyper av nya mönster och förkorta vägen från idé till implementering. Arkitektoniska och byggbranschen försöker utnyttja potentialen i additiv teknik till 100%. Designverksamheten genomgår en ny utvecklingsfas tack vare additiv tillverkning.

Utsikterna för branschens utveckling är extremt gynnsamma. Finansanalytiker förutspår explosiv tillväxt på 3D -utskriftsmarknaden. FoU -centra som bedriver additiv utveckling finansieras av försvarskomplexet och medicinska statliga institutioner

Bland teknikerna som ständigt dyker upp i människolivet på grund av vetenskapliga framsteg, finns det sådana som kallas "additiv". Denna definition kommer från det lånade ordet "additivitet", eller, närmare bestämt, från den engelska frasen "additiv tillverkning" (förkortad - AF), som bokstavligen översätts som "tillsatt produktion". Så vad är det, och hur kan denna typ av teknik vara användbar för samhället idag?

Kärnan

Additiv teknik är en gren av den digitala industrin och är en sådan metod för tillverkning av produkter och olika produkter, där lagren av ett objekt byggs upp genom användning av datoranordningar för 3D -utskrift. Vilken typ av material fyller de? Vanligtvis är dessa vax-, metall- och gipspulver, polystyren (en färglös och glasartad polymer som liknar plast), polyamider (plast), flytande fotopolymerer (arbetsstycken som härdar under påverkan av ljusstrålar, oftast ultravioletta strålar), etc.

Framväxten: hur det var

Additivutrustningens historia började 1986, då en representant för Ultraviolet Products vid namn Charles Hull (numera Executive Vice President och Chief Executive Officer) Teknisk direktör egen organisation "3D Systems") designade världens första stereolitografiska skrivare för tredimensionell utskrift. Mekanismen producerades främst för att tillhandahålla tidiga leveranser till det amerikanska försvarskomplexet. Hull uppmärksammade det faktum att det tar mycket tid och ansträngning att skapa enskilda delar och sedan montera dem. Därför bestämde han sig inte bara för att tillgripa hjälp av ultraviolett strålning, utan också att genomföra sina planer så rationellt som möjligt. Så, mannen lade först flera tusen lager plast ovanpå varandra och först sedan fixade dem med en ultraviolett behandling.

Senare lämnade Charles det konkursade UVP -företaget, men ville inte sluta utveckla sitt eget hjärnskap - han patenterade 1983 en teknisk uppfinning och grundade personligen företaget, som sedan växte till ett verkligt företags skala. Idag är "3D Systems" en av de viktigaste aktörerna på marknaden för skrivare, produkter och programvara för att skapa volymetriska produkter.

Efterföljande utveckling av additiv teknik mottogs tack vare medstudenter från Massachusetts Institute of Technology. 1993 beslutade Jim Bradt och Tim Anderson att kvalitativt komplettera den befintliga utvecklingen med sina egna idéer och tog därför och modifierade en konventionell 2D -skrivare till en enhet för 3D -utskrift. I den moderniserade enheten användes inte pappersark utan en speciell flytande komposition liknande lim, som sprutades över tunna lager av huvudfyllmedlet (polymer, metall eller gipspulver) och härdades. Bradt och Anderson gav AF världsomspännande berömmelse, eftersom de gjorde dem mer populära och mångsidiga. 1995 organiserade vänner sin egen organisation "Z Corporation", vars framgång inte gick obemärkt förbi av "3D Systems" - 2012 förvärvade den ett mindre, men inte mindre lovande företag, och deras spetsprojekt började dyka upp under en gemensam logotyp.

Syfte och tillämpning

Allt detta betydde bara en sak - inträdet i en ny era, en kvalitativ förändring inom många produktionsområden och förenkling organisatoriska processer! Till exempel inom bilindustrin har prototyperingsstadiet påtagligt accelererat, eftersom nästan alla komponenter, vare sig de är kraftfulla motorer eller vanliga knappar och spakar, började skapas med helt eller delvis användning av 3D -utskriftsteknik.

Dessutom började företagen spara betydligt, eftersom nu produktionen:

behövde inte längre en mängd olika verktyg som tidigare;
skulle kunna utföras under överinseende av ett mindre antal anställda. Faktum är att 1-2 ingenjörer räcker för att en del ska skapas korrekt. Det viktigaste som krävs av dem är fullständig och omfattande kunskap om teknik och design. tekniska strukturer, samt en förståelse för särdragen i att arbeta med AF -inställningar.

Liknande skrivare används aktivt ... i medicin! Det kan tyckas omöjligt, men än idag används tredimensionella produkter som ersättnings- och rekonstruktionselement, till exempel när det gäller maxillofacial kirurgi. I mars 2018 öppnades en klinik i Manchester som specialiserat sig på tillverkning av stavar, proteser och plattor på 3D -skrivare som är fyllda med plast- eller metallblandningar. Även om PolyJet ensam kostade sjukhuset 42 000 dollar, uppskattar ledningen att investeringar i ett eget 3D -utskriftslabb kommer att löna sig snabbare än den ständiga användningen av mellanhänder. Klinikpersonal förutspår att om fem år kommer sådana centra att bli obligatoriska i medicinska och rehabiliteringsinstitutioner, särskilt om de behandlar onkologiska, ortopediska, neurologiska och reumatologiska sjukdomar.

Intressant fakta! AF används också för tillverkning av konstgjorda lemmar.

Pilotprogrammet, som började 2017 i den jordanska huvudstaden, fortsätter inte bara att ta fart, utan visar positiva resultat. I Amman pågår behandling för människor som flyr från fiender i Syrien, Jemen och Irak. Så, redan fem frivilliga fick "tryckta" proteser, som för det första kostade dem mycket billigare än vanliga (cirka 20 dollar mot hundratals dollar), och för det andra gjordes med hänsyn till individuella egenskaper och kroppsparametrar.

Additiv teknik erövrar också andra sfärer: arkitektur, flygplanskonstruktion, tillverkning av sportutrustning och varor för barn ... Omfattningen av deras tillämpning expanderar och arbetskraften och löneökningar.

Mer om vissa typer av AT

Det kommer inte att vara överflödigt att nämna hur skapandet av en omfattande produkt sker i varje enskilt fall. De mest populära metoderna för tillsatsstillverkning är:

Fusionerad deponeringsmodellering, FDM-modellering efter lager-för-lager-deponering. Objektet är konstruerat enligt det som anges i programvara matematisk digital modell från en speciell plasttråd (fiskelinje), som smälter till en viss temperatur och därför blir tillräckligt flexibel för att få önskad form. Hjälpstrukturer avlägsnas manuellt eller genom upplösning i en speciell vätska, och den färdiga produkten lämnas antingen i tryckt form eller efterbehandlas (målning, polering, slipning, limning etc.). Delarna som produceras är alltid olika bra egenskaper, såsom slitstyrka och värmebeständighet.

ColorJetPrinting, CJP. Kärnan i denna avancerade teknik ligger i användningen av ett kompositpulver baserat på gips och plast, som inte bara utsätts för lager-för-lager-limning utan också färgas mest olika färger palett CMYK, inklusive upp till 390 000 nyanser! Hittills är det bara CJP som erbjuder färgutskrift. Dessutom gör denna AT det också möjligt att reproducera olika texturer på ytan av produkter i högupplöst... Trots den slutliga produkternas genomsnittliga styrka och svaga grovhet används ColorJetPrinting, som kännetecknas av en låg kostnad, aktivt för att skapa arkitektoniska modeller, miniatyrfigurer av människor, presentationsprover och andra visuella föremål.

SelectiveLaserStering, SLS - selektiv lasersintring. Här sintras pulvermaterial (plast och polyamider) med en laserstråle. Denna metod är samtidigt lämplig för stora industriprodukter och föremål med komplex geometri och detaljerad struktur och för satser som produceras i en utskriftssession. SLS -teknik förväxlas ofta med SelectiveLaserMelting, eller SLM. Skillnaden mellan dem är att i det första fallet är fusionen partiell och sker endast på ytan av partiklarna, medan i den andra är resultatet produktion av en fast monolit.

Konferenser i Ryssland

Den nationella AT -marknaden i Ryssland är fortfarande underutvecklad. Sfärens potential avslöjas inte på grund av personalbrist, brist på material och utrustning och bristen på ett ordentligt program för statligt stöd.

Vissa institutioner försöker dock på egen hand främja det ryska samhällets bekantskap med AF: s avancerade prestationer. En av dessa organisationer är All-Russian Research Institute of Aviation Materials (VIAM), vars representanter årligen anordnar temakonferenser om additiv teknik. Inhemska och utländska forskare och industriarbetare som är intresserade av att ersätta traditionella produktionsformer med innovativa metoder gör sina rapporter. I år blev evenemanget, som ägde rum den 30 mars, det 4: e i rad. Deltagare som lämnade in preliminära ansökningar kunde delta i konferensen, som hölls under parollen "Present and Future".

Additiv teknik används aktivt inom kraftteknik, instrumenttillverkning, flygindustrin, rymdindustrin, där det finns en stor efterfrågan på produkter med komplex geometri.Många företag i Ryssland har redan lärt känna additiv teknik. Vi uppmärksammar dig material från almanackan Manufacturing Management, som beskriver flera exempel på effektiv implementering av 3D -utskrift.

Additiv teknik har öppnat möjligheten att tillverka delar av vilken komplexitet och geometri som helst utan tekniska begränsningar. Delgeometri kan ändras i konstruktions- och testfasen.

Förberedelse av filer för utskrift utförs på datorer med standardprogramvara. STL -filer accepteras för arbete. Det är ett allmänt använt format för 3D -objekt för stereolitografiska 3D -skrivare idag. Investeringarna i projektet uppgick till cirka 60 miljoner rubel.

Alexander Zdanevich, IT -chef för NPK United Wagon Company: ”Additiv tryckteknik utvecklas, och sannolikt kommer de inom en snar framtid att förändra ansiktet på ett antal branscher. Detta gäller främst företag som tillverkar styckegods för en specifik order. Massproduktion är mer komplicerad, även om olika typer av 3D -skrivare redan används inom detta område.

Det finns många bulk syntes tekniker. En av de mest lovande för industriell implementering är. Processen kan delas in i två steg. Vid det första bildas ett konstruktionsskikt i form av en flytande fotopolymer jämnt fördelad över arbetsplattformens yta. Därefter härdas sektionerna i detta lager selektivt i enlighet med det aktuella avsnittet i 3D -modellen som är byggd på datorn.

Gällde järnvägsteknik denna teknik kan användas vid tillverkningsstadiet av gjuteriet, i synnerhet vid tillverkning av en uppsättning gjuteriutrustning. Samma uppsättning verktyg, unikt för varje gjutning, används för tusentals produktionscykler för motsvarande gjutformar.

Kvaliteten på slutprodukten beror direkt på noggrannheten hos alla parametrar som konstruktörerna tillhandahåller under tillverkningen av verktygssatsen. Den traditionella metoden för att göra en uppsättning verktyg genom mekanisk bearbetning av material (metall, plast, ibland trä) är mycket mödosam och tidskrävande (ibland tar det upp till flera månader) och är känsligt för fel.

Andra komponenter och enheter kan byggas in i de "tryckta" modellerna. 3D-utskrifter betalar sig fullt ut på grund av den höga hastigheten på prototyper, liksom på grund av "omarbetning på bordet" precis i WGC, vilket sparar mycket tid och pengar, snarare än att göra fullskaliga prover i "hårdvara" i produktion.

Betydande arbete med att utveckla additiv teknik utförs av State Corporation "Rosatom"... Ledningen är övertygad om att det statliga företaget snart kommer att ha alla komponenter i "digital produktion" - från utveckling av material, utrustning, teknik till produktion av produkter. Branschen genomför ett program om additiv teknik, den består av undersektioner: teknik, råvaror, utrustning, standardisering. Tre institut arbetar med utveckling av teknik för tillverkning av metallpulver för 3D -utskrift i Rosatom: Giredmet, VNIIKhT, VNIINM. Samtidigt pågår ett arbete med att skapa prototyp 3D -skrivare för 3D -utskrift av metall- och kompositprodukter. Rosatom planerar att presentera ett prov i slutet av 2017.

Tredimensionell utskrift lönar sig fullt ut på grund av prototypernas höga hastighet, liksom på grund av "omarbetning på bordet" precis i WGC, vilket sparar mycket tid och pengar, snarare än att göra fullskaliga prover i "hårdvara" " i produktion.

”I början av 2018 måste vi stänga hela cykeln av additiv teknik inom Rosatom. Vi behöver ytterligare ett år för att lansera vårt eget pilotprov på installationen, och ungefär detsamma - för att komma överens med alla parter som säkerställer den använda regelkomponenten, säger Alexey Dub.

I Rosatoms struktur utvecklas additiv teknik på bränsleföretaget TVEL, som aktivt samarbetar med det regionala teknikcentrum som skapats vid UrFU och arbetar med att skapa en rysk 3D -skrivare. Pulvermetallurgi är ingen nyhet för Ural Electrochemical Combine och dess företag. Till exempel, vid anläggningen av elektrokemiska omvandlare, användes pulver vid tillverkning av filter för gasdiffusion av uran under isotopseparation, liksom för lödare och ytsprutning.

I det vetenskapliga och utbildningscentret "Modern produktionsteknik" vid Tomsk Polytechnic University

En av pionjärerna inom laserskrivare är Scientific and Education Center "Modern Manufacturing Technologies" Tomsk Polytechnic University... Den är utrustad med en elektronstrålefusionsskrivare (elektronstråle), laserskrivare, skrivare som skriver ut med förstärkta kompositer, samt en ultraljudstomograf, som utförs här, "vid maskinen", obromsbar kontroll färdiga produkter. Centrets specialister tillverkar AM -enheter, utvecklar programvara för dem och tänker flytta bortom "laboratoriet".

Hela produktionscykeln sätts upp på TPU Additive Technologies Center - från idén till implementeringen av den färdiga produkten. Det är möjligt att producera och testa delar för rymden på rymdfarkoster, implantat för kraniofacial kirurgi, produkter av komplexa former för och mycket mer, samt skapa nya digitala installationer, till exempel för tryckinstrument på ISS. "Med hjälp av vår unika teknik kan vi skapa importsubstituerande produkter som är flera gånger billigare än importerade motsvarigheter, medan kvaliteten inte är sämre", säger chefen för centret Vasily Fedorov.

Utvecklingen av additiv teknik har också begränsningar.

För det första, den höga kostnaden för teknik (utrustning och material), men i processen för teknikutveckling minskar priset gradvis.
För det andra är det brist på kvalificerad personal som kan tekniken.
För det tredje väcker otillräcklig utveckling, brist på metrologiskt stöd oro för produktion av delar av hög vikt.
AM-processer (additiv tillverkning) är ännu inte integrerade i tillverkningstekniken för produkter."Det är klart att någon ansvarig designer inte kommer att lägga en del i en ansvarsfull produkt utan att veta hur länge det kommer att hålla," kommenterade Alexey Dub.
En viktig uppgift är behovet av att utveckla ett system för certifiering och standardisering av tillsatsprodukter, tekniska processer, pulver och kompositioner. För att ta itu med dessa frågor bildades Rosstandart tekniska kommittén, som arbetar med att skapa regelverksdokumentation inom additiv teknik.

3D -utskrift börjar sprida sig runt om i världen, och Ryssland bör inte ligga efter på detta område. Användningen av denna teknik gör att du kan minska produktens kostnad, påskynda dess design och produktion.
- Chef för industri- och handelsministeriet Denis Manturov

Slutsats

Populariteten ökar stadigt. Även om världsmarknadens totala volym är relativt liten (cirka 6 miljarder dollar) kan de årliga tillväxttakterna inte annat än imponera - i genomsnitt 20-30%. Det finns dock fortfarande ingen enhällighet i bedömningen av tillsatsteknologins roll i industrin: vissa säger att införandet av 3D -utskriftsmetoder kommer att leda till branschens nedgång i traditionell bemärkelse, andra - att tredimensionella skrivare blir bara en av elementen i produktionssystemen. Men trots alla rådande meningsskiljaktigheter kan det stora löftet om additiv teknik i branschen inte förnekas.

Den direkta tillväxten av produkter med komplexa geometrier och från specifika material visar sig vara mycket lönsam ur ekonomisk synvinkel. Det sparar material, tid och minskar risken för fel. 3D-skrivare har upphört att vara en "dyr leksak"; idag intar de en fullvärdig plats bland de viktigaste teknikerna