В рамках предстоящей выставки ИННОПРОМ 2021 представляем Вам ряд статей, касающиеся тематики выставки.
Современные аддитивные технологии могут использоваться не только для объёмной печати неметаллических изделий, но и производства металлопродукции для машиностроения. С помощью послойного формирования материальных объектов удаётся получать элементы практически любой геометрии. Если ранее зубчатые компоненты планетарной механической передачи изготавливались только на фрезерном станке, то сегодня применение аддитивных технологий позволяет решать эту задачу с использованием 3D-принтера. Перечень преимуществ этого способа включает следующие качества:
- высокая производительность;
- простота изготовления сложных изделий;
- быстрая переналадка оборудования;
- безотходность.
Одно из основных достоинств заключается в полной автоматизации процесса. По этому параметру даже самый роботизированный станок проигрывает объёмному печатающему устройству.
Необходимые дефиниции
Термин «аддитивный» происходит от английского слова «add» (прибавлять, добавлять). Родственным ему по смыслу является понятие «additive» — присадка, добавка. Если классическое производство металлопродукции подразумевает снятие «лишнего» металла с заготовки резцом, фрезой, сверлом, абразивом, лазером, то аддитивные технологии предполагают изготовление изделий путём постепенного добавления материала на платформу построения и буквального выращивания на ней геометрического тела нужной конфигурации.
Принцип действия 3D-принтеров по металлу
Принтеры для объёмной печати машиностроительных деталей по методам формирования конечной продукции разделяются на два основных типа — лазерные и нелазерные. Первые из-за простоты эксплуатации получили более широкое распространение. Промышленные аддитивные технологии, при которых используется луч лазера, можно описать следующим образом.
Принтером управляет проектной программное обеспечение AutoCAD. Цифровая модель требуемого объекта последовательно разбивается на слои, информация о которых используются позднее для управления движением лазерной головки. Согласно этой аддитивной технологии, платформа построения помещается в ёмкость, заполняемую строительным материалом — смесью металлического порошка и особой связки, напоминающей песок. Стройматериал должен быть по возможности более мелкодисперсным.
Формирование детали происходит при воздействии лазерного луча на порошковую смесь. Металлические частицы разогреваются и, спекаясь, образуют монолитный металлический слой. Затем платформа опускается на величину шага построения. Далее добавляется (англ. add) порция строительного материала, который разравнивается специальным роликом, после чего снова «работает» лазер. Таким образом, слой за слоем выращивается требуемый объект.
Нелазерное оборудование не получило широкого распространения из-за сложности конструкции, а также неудобства использования. К этим аддитивным технологиям в машиностроении относится экструзионный метод, являющийся развитием традиционного прямого литья. Его недостатком является необходимость разогрева металла и экструдера до высокой температуры. Это ограничивает применение данного метода, позволяя формировать изделия только из сравнительно легкоплавких металлов, например, олова.
Другой нелазерной технологией является послойное построение предмета из тонких металлических плёнок (фольги). Здесь слои буквально свариваются при прохождении через них мощного электрического импульса. Формально этот способ входит в аддитивные технологии, хотя по своей концепции представляет собой аналог контактной сварки, а не объёмную печать в чистом виде.
Аддитивные технологии в России
Российские машиностроительные предприятия проявляют активный интерес к оборудованию для послойного выращивания металлоизделий. Некоторые отечественные заводы при модернизации основных фондов охотнее закупают 3D-принтеры, чем традиционные станки с ЧПУ. Стоимость техники для аддитивных технологий производства сегодня практически сравнялась с ценой обычных металлообрабатывающих машин.
В ближайшем будущем ожидается появление на рынке собственных принтеров. Лаборатории московских, новосибирских и уральских НИИ разрабатывают усовершенствованные методы послойного формирования металлических компонентов, ведут поиск новых строительных материалов, продумывают пути снижения себестоимости объёмной печати металлоизделий.
источник metalworking-expo.com
