Технология 3D-печати в промышленности

Аддитивное производство за последние 7 лет получило невероятный толчок развития. Возможность создавать изделия сложных геометрических конфигураций открыло перед трехмерной печатью дорогу в промышленные и научные сферы. Модели, построенные по цифровым аналогам, не уступают по качеству традиционным деталям. Стоит ли утверждать, что за такой инновационной технологией стоит будущее? Попробуем проанализировать все факты и разобраться о перспективах технологии 3D-печати.

В этой статье будет рассказано о том, где и как применяется 3D-печать в промышленной сфере. Сумеет ли она заменить традиционные механические способы обработки или останется полем для тестирования? Прочитайте статью до конца и получите ответы на эти вопросы.

Какие принципы лежат в основе работы 3D-притнера?

Работа промышленного 3D-принтера строится на обработке трехмерных графических файлов с геометрическими параметрами будущего объекта. Создаются они инженерами вручную на компьютере или путем сканирования реальных прототипов.

Технология 3D-печати в промышленности

Устройство обрабатывает данные с файлов и формирует структуру из слоев жидкого, порошкообразного или листового материала. Будущая деталь образуется последовательным соединением слоев через поперечные сечения. Каждый микрон поверхности соответствует виртуальным параметрам графической модели и сплавляется воедино в цельную модель готовой формы.

В каких отраслях применяется трехмерное производство?

Технология 3D-печати стала противоположностью привычным фрезеровальным и режущим станкам. В стандартном производстве детали формируется путем удаления лишних слоев. В 3D-принтерах ситуация строится противоположным способом. Здесь отсутствуют отходы материалов и достигается максимальная точность изготовления. Именно это позволяет коммерческим предприятиям и заводам обращать все большее внимание на экономически выгодную технологию производства.

Трехмерная печать успешно закрепились в 5 отраслях:

  • строительной;
  • автомобильной;
  • аэрокосмической;
  • медицинской;
  • военной.

Связанно это с тем, что методика позволяет создавать геометрические формы неограниченной сложности. Таких результатов невозможно достичь с ограниченностью стандартного производственного оборудования. Перед инженерами и конструкторами открываются новые возможности и перспективы развития революционных технологий. Но какие материалы получается обрабатывать?

Из каких материалов делаются изделия на 3D-принтерах?

К 2017 году для аддитивного производства в промышленной сфере доступно больше 10 методов. Отличаются они технологией формирования слоев и обрабатываемых материалов. Каждый отдельный способ открывает возможности создания моделей из термопластиков или даже титановых сплавов.

Рассмотрим детально 5 основных методик:

  • Моделирование методом послойного наплавления. Экструзионная методика позволяет использовать для работы термопластики, включая полилактиды.
  • Моделирование форм методом электронно-лучевой плавки. Проволочный и порошковый методы дают возможность создавать изделия из большинства стандартных сплавов металла.
  • Прямое лазерное спекание металлов. Технология порошкового метода позволяет создавать титановые сплавы, которые отличаются высочайшей прочностью и свойствами
  • Выборочная лазерная плавка. Кроме титановых изделий можно создавать объекты из сплавов кобальт-хрома, нержавеющей стали и алюминия. Изделия отличаются высокой плотностью и не уступают механически обработанным аналогам.
  • Выборочное лазерное спекание. Методика вместе с металлами позволяет изготавливать модели из полистирола, армированного стекловолокна, полиамидов и армированного углеволокна.

Технология 3D-печати в промышленности

С 3D-технологией промышленное производство получило возможности значительно ускорить рабочие процессы, а затраты на реализацию готового изделия снизить в разы.

Перспективы и инновационные разработки на 3D-принтерах

Современные гиганты промышленной индустрии давно взяли себе на вооружение технологию 3D-печати. Если останавливаться подробнее, то стоит отметить достижения отдельных компаний.

В 2015 году General Electric успешно запустило производство сопел для ракетных двигателей. Крупногабаритные принтеры выпускают инновационную продукцию для двигателей нового поколения из композитного углеродного волокна и композитов с керамической матрицей (CMC). Этапы тестирований уже доказали, что полученные сопла в 5 раз прочнее предшественников. Достигается это за счет того, что конструкция имеет цельную монолитную форму. Больше не требуется собирать детали из 30 отдельных частей и постоянно добавлять сварные швы и припои.

Британская компания Rolls-Royce использует 3D-технологию для создания авиадвигателей, наравне с другими авиастроителями. С помощью инновационных методик запущен процесс создания отдельных элементов и деталей для двигателей. Руководители проектов видят перспективы и говорят о возможностях экспериментировать с параметрами изготавливаемых конструкций. Принтеры позволяют легко изменить геометрические параметры деталей, не меняя при этом всю производственную линию.

Аналогичным образом используют аддитивные технологии трехмерной печати компании NASA и AirBus. Если последняя использует принтеры для изготовления авиационных деталей, то космический гигант нацелен на покорение космоса. В 2016 году был запущен проект Sinterhab, который позволит «печатать» базы прямо на поверхности луны. В качестве строительного материала будет использоваться лунный реголит, из которого будут создавать цельные строительные блоки. NASA также рассматривает перспективы автономной печати ремонтных частей и деталей прямо с орбиты корабля. В будущем на этом планируется сэкономить миллиарды вместо затратных транспортировок грузовых шатлов.

Будущее уже наступило. Применение 3D-принтеров в коммерческой сфере

Самое главное – технология трехмерной печати уже доступна обычным коммерческим предприятиям. Если раньше позволить себе крупногабаритный 3D-принтер могли только крупные компании, то сейчас стоимость оборудования доступна и обычным фабрикам. Средняя цена промышленного принтера находится в диапазоне от 5000 до 15000$.

Технология 3D-печати в промышленности

На рынке промышленного оборудования в свободном доступе уже представлены свыше 100 моделей. Основные отличия заключаются в размерах печатных изделий, материалах для изготовления, скорости создания и технологии нанесения слоев.

  • 3D-принтеры BetAbram и WinSun. Используются в строительных компаниях для создания настоящих полноразмерных домов. Проекты пользуются большой популярностью в Европе и Америке. Он создает отдельные элементы для каркасных домов со сложной архитектурной формой.Технология 3D-печати в промышленности
  • 3D-принтер Concept Laser X-Line 2000R. Позволяет плавить металл и создавать из него промышленные компоненты для деталей машиностроения. Полученные изделия ничем не отличаются по свойствам от деталей, сделанных на обычных станках. При этом скорость производства увеличивается на 35%.Технология 3D-печати в промышленности
  • 3D-принтер Stratasys Rortus 900mc. С его помощью компании создают сверхточные детали, инструменты и прототипы для других заводов. Методика позволяет изготавливать сверхточные шаблоны для литейного производства, запчасти и прототипы многих устройств.

Если обобщить информацию, то появляется смелый вывод. 3D-печать нашла активное применение в промышленности. Технология была доступна еще 30 лет назад, но высокая себестоимость не позволяла предприятиям в полной мере использовать возможности аддитивных разработок. Результаты 2017 года говорят о том, что промышленная 3D-печать не остановиться на достигнутом, а станет революционным методом в решении сложных инженерных задач.

Видео 3-D печать металлом

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий