Аддитивные технологии в литейном производстве

Инженер Павел Вопиловский о технологии послойного синтеза, 3D-печать и использование новых материалов в литейном производстве

Я бы хотел сказать о сочетании двух на сегодняшний день, может быть, различных вещей, веществ, технологий, которые у всех на слуху (называются технологиями послойного синтеза), и производства точного литья, литейные цеха, которая уже много сотен лет, и которые, как известно, уже давно. Можно найти упоминания о работах литейщиков. Это, скажем, современная вещь, и вещь очень древняя. Мы использовали в своей работе, это новое направление, чтобы показать, что позволяет внести новизну даже в такие старые вещи, как литейное производство. Каким образом? При производстве какой-то продукции, как правило, идут таким образом: или создается вручную макет, или затем на фрезерном станке делается модель мастер-модель. Это, как правило, делают из металлической формы, на которую уходит значительное количество времени. Получают восковые продукты, они идут в так называемую елку, как литейщики говорят, это в несколько слоев, покрыта песком, и это такая керамическая форма, затем воск вытапливают, залить металл, форма бутылки, и это отливка. Отливка далее под механическую обработку или, как uni продукт используется в соответствии с инструкциями.

Что мы сделали? Мы первую часть, где создается мастер-модель, начали использовать 3D-принтеры, которые у всех на слуху. Мастер-модели мы перейдем к трехмерной модели, что дает нам дизайнер или инженер. Если такой модели нет, то мы можем сделать сами — сканировать, если есть какой-то образец, или рисовать на компьютерах. Это тем, что трехмерную модель, мы получим старт для начала работы. Что мы делаем? Мы эту модель распечатать на принтере, принтеры есть много различных вариантов, в любом случае удобно любую свою версию. В этом случае мы распечатать модель на принтере, получили ее объемное изображение уже физически. И далее мы вместо металлических форм, которые, как правило, литейщики вытачивают на фрезерном станке, мы делаем силиконовую форму — это в основном научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (разработки и исследования), как правило, для любого КБ или отдельных вариантов решений. Мы получаем мастер-модель, силикон и залить в форму — мы получим такую силиконовую форму, которую разреза. В конечном итоге у нас получается silicon заготовка вместо металла, куда можно залить, то воск и получить восковой продукт. И дальше, по традиционной технологии литья. Что мы здесь делать нового? Это означает, что мы вместо модели, которая осуществляется вручную или на фрезерном станке, получили модель на 3D принтере, и мы можем сделать это неоднократно. После получения такой формы из силикона, мы можем сделать порядка 20-30 наполнителей в силиконовых.

Этого достаточно для небольших партий, потому что, как правило, на стадии исследований и разработок большого количества не требуется. Или случаи, когда требуется отливок в небольших количествах — скажем, что мы делали ручки для самолетов, которые нужно было сделать всего около 30 штук и больше не надо. Это означает, что опытный в работе. К чему они? Отрабатываются технологии. Это, прежде, чем запустить в массовое производство, где будет большой плюс, snap-in, может занять 2, 3, 6 месяцев, может занять год, и вдруг на последней стадии окажется, что деталь не соответствует каким-то требованиям: не проходит по эргономике, его неправильно подключить какой-то файл или комплекс оборудования — причин может быть огромное количество. Таким образом, для сокращения времени, мы только получили силикон, который можно, при необходимости, повторить. Делали из воска деталь, получили, так называемую, рождественскую елку, как литейщики говорят, обсыпали его песком, и далее весь процесс повторяется — я о нем уже говорил. Показывает, что на начальном этапе, мы в разы сокращаем срок получения готовой отливки. И весь комплекс у нас рассчитывает на то, что мы всю технологическую цепочку выстроились в горизонтальную линию. И преимущество в том, что мы можем в любой момент, и сделать каждую часть отдельно — отдельно сканирования, отдельно литье, отдельно механическую обработку, которая у нас происходит, в конце концов, на модели фрезерных станках.

Но вот еще что интересно: можно вообще обойтись без производства каких-либо металлических изделий, если эти работы выполняются на стадии КБ. Вы можете сделать несколько вариантов увеличения. Пластик мы можем получить: либо напечатать его на принтере или получить с помощью той же силиконовую форму. Очевидно, пластмасс на сегодняшний день, существует огромное количество, с очень разными свойствами, можно получить любые результаты. В чем интерес? Сокращаются термины, появляется многовариантность изготовления различных деталей, и, к сожалению, на сегодняшний день, 3D-печать не очень дешевое удовольствие, так что на массовое производство пока не определены. А вот для получения каких-то отдельных продуктов, технологий добычи, получения небольших тиражей является в настоящее время одним из самых привлекательных вариантов. Оказывается, мы можем объединить довольно старой технологии литья (или литья по выжигаемым моделям) и новые технологии — аддитивную, которая в настоящее время используется довольно широко.

Если в качестве примера привести бутлегеры, которые в Европе, у них каждый новый продукт сопровождается макетированием, это делается какой-то макет или прототип. Каждая бутылочка, из jar-под майонеза обработаны. Но речь идет о защите экономической конкуренции. Каждый новый напиток производится в новой упаковке. Они все одобрены. На этом этапе нет необходимости делать какие-то дорогостоящие металлические формы для пластавтоматов — можно получить прототип, утвердить его, запустить в производство. Приходят вещи — часто в электромеханике, — когда нужно организовать много деталей в каком-то блоке, этот блок подключить в другой блок, который будет частью какого-то большого товара. Создать это все можно на компьютере, можно переместить, но когда дело доходит до некоторые реальные работы, показывает, что там монтажник не может иметь инструмент, может подлезть к какой-то товар, и собрать его. Это делается все в прямом эфире на макет, и, получив распределение, мы можем довольно быстро получить хороший результат. Для этого и существуют аддитивные технологии, как вещь для ускорения производства и какого-то развития. Я сказал только самый простой кусок, но на самом деле аддитивные технологии шагнули гораздо дальше.

Если вы будете иметь технологию получения отливок, когда производится либо керамическая форма, либо песчаная форма, то на сегодняшний день мы можем печатать такой формы, сразу готовые. То есть вариантов может быть несколько. Речь идет о так называемых QCast, когда будущие отливка, напечатанную на 3D-принтере и состоит из такого набора шариков, шариков. Внешняя поверхность — это очень важная деталь, будущая отливка, а внутри заполнена с этими шариками. При выжигании эту форму шара схлопываются внутрь, она обсыпается, то есть форма расширяется, не разваливается, показывает очень маленькая зольность и высокое качество отливки, на поверхности. Это первый вариант развития. Второй вариант — когда печатается не на будущее отливка, и как будто ее негативные. Печатает сама форма прямо из песка. Мы не делаем каких-либо силиконовые формы, не восковок и сразу же распечатать саму форму внутри готовой формы, а вместе с питательным, с доходностью ледниковой системы. Это очень удобно для изготовления сложных деталей, состоящий из огромного количества баров, как это только в литейном производстве. Когда форма состоит из множества полостей, а затем внутреннюю поверхность состоит из стержней. Здесь мы можем получить сразу, в готовом виде, вместе с жезлами распечатать ее, и она прокаливается, заливается металл, форма разбивается, и получается отливка. Таким образом, они, как правило, делают детали для двигателя.

Как правило, фирмы, известные всем производители Audi и Mercedes, их опытные образцы двигателя они делают это таким образом: сбившись в песчаную форму и заливают. Но там, к сожалению, нас никто не пустит, потому что это все закрыто. Тип принтера, кстати, сегодня развиваются наши сотрудники. Здесь догоняют европейцев. Но в результате идея очень хорошая, потому что согласно опросам общественного мнения, людей, которые заняты литейным производством (я говорил со многими крупными металлургами), эта идея вызывает у них радость, потому что такого еще никогда не было. И я сначала показал, как просто внедрить в компании литейного производства присадок технологий, и, таким образом, это не просто норы — она начинает отбирать часть рынка у литейщиков. Но даже так, не в обиду будет сказано людям, которые занимаются 3D-печатью, литейное производство в ближайшем будущем маловероятно, что им удастся заменить. Даже когда появились новые машины, которые этот шаг еще дальше отодвигают. Первый вариант, когда я делаю мастер-модели, прототипы, на них форму, — это один вариант.

Второй вариант — когда я эти формы, в обход мастер-модели, напечатав сразу готовую форму или отливку под выжигание. И есть еще третий этап. Теперь появились машины (тоже слух), которые сразу печатают металлом. И материал может быть совершенно разные: медь, титан, бронза, инконель, нихром — вариантов металлов очень много. Но здесь даже не мастер-моделей, ни металлических форм, — мы здесь и сейчас печатать готовые изделия из металла, как и должно быть. И самое интересное, что в этом случае уже печатный продукт из металла имеет прочностные характеристики выше, чем литых. Это означает, что приближается катанным, почти как кованные. Мы получим новые свойства металла с использованием новых технологий. За этим будущее, потому что эти технологии позволяют создавать очень сложные структуры, со сложной развитой поверхностью, перекрывающихся каналов, которые вы получаете сразу в литейном производстве проблематично. Отпугивает только цена, потому что на сегодняшний день стоимость таких порошков пока кусается, неоправданно высока. Однако новые технологии, шаг за шагом выбранной позиции у старой, но старые технологии тоже, не сдавайтесь.

Директор НТК «Машиностроительные технологии», СПбПУ Петра Великого

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.