В современном производстве все более возрастает роль аддитивных технологий или 3D-печати — нового метода изготовления деталей. Обеспечение долговечности подобных деталей является важнейшей задачей конструкторов и инженеров-расчетчиков.
Использование 3D-печати [1] позволяет снизить стоимость деталей и приводит к сокращению сроков изготовления. Оба этих фактора представляют прикладной интерес для промышленных компаний в условиях высокой конкуренции. Кроме того, аддитивные технологии позволяют создавать детали, изготовление которых традиционными методами производства практически невозможно по технологическим или экономическим причинам.
Изготовленные на 3D-принтере [1] детали имеют предусмотренный срок службы, в течение которого должна быть обеспечена их механическая прочность и надежность. Обеспечение долговечности деталей является важнейшей задачей конструкторов и инженеров-расчетчиков.
Прочность любого изделия, созданного DED методом, в основном зависит от материала, из которого оно напечатано. Если это обычный пластик, то прочность простых изделий будет аналогична прочности изделий, изготовленных классической технологией литья.
Со сложными деталями [2], как правило, метод выигрывает, т. к. изделие печатается без склеек, спаек и лишних соединений. Например, в целях увеличения прочности и ресурса работы, металлические детали для камеры сгорания двигателя SpaceX SuperDraco созданы частично таким методом, иначе их можно получить только сваркой.
Что касается спектра материалов для 3D-печати, то их неограниченное множество и каждый день появляются новые [2].
3D-печать [3] еще несколько лет назад использовалась только для быстрого прототипирования макетов, но сейчас все чаще применяется в серийном производстве деталей в различных областях промышленности: судостроении, авиакосмической отрасли, транспортном машиностроении, оборонно-промышленном комплексе. Использование 3D-печати позволяет снизить стоимость деталей и приводит к сокращению сроков изготовления. Оба этих фактора представляют прикладной интерес для промышленных компаний в условиях высокой конкуренции. Кроме того, аддитивные технологии позволяют создавать детали, изготовление которых традиционными методами производства практически невозможно по технологическим или экономическим причинам.
Аддитивные технологии [3] ( англ. Additive Manufacturing ) — технологии послойного наращивания и синтеза объектов. Широкое применение получили для так называемой фаббер-технологии ( англ. fabber technology , также распространено наименование «3D-печать») — группы технологических методов производства изделий и прототипов, основанных на поэтапном формировании изделия путём добавления материала на основу (платформу или заготовку).
Среди применений [3] аддитивных технологий наиболее востребовано производство функциональных изделий для нужд наиболее заинтересованных отраслей промышленности таких как авиакосмическая отрасль, автомобиле- и машиностроение, ВПК, медицина в части протезирования, то есть там, где существует острая потребность в изготовлении высокоточных изделий и их прототипов в кратчайшие сроки.
Данная технология позволяет изготовить детали с нуля, добавить сложные конструктивные элементы или оперативно осуществить ремонт изношенных частей изделий.
Возможность использования различных материалов
С помощью аддитивных [4] технологий порошки можно изменять или смешивать для создания специальных сплавов. Эту технологию также можно использовать для создания градиента между двумя разными материалами в одной конструкции, что позволяет добиться более высоких свойств материала детали.
Качество деталей
3D производит [5] детали высокой плотности с механическими свойствами, не уступающими или превосходящими характеристики сопоставимых литых или кованых материалов. Детали, изготовленные таким способом, также могут достигать формы, близкой к требуемой, что означает, что они не потребуют серьезной постобработки.
Применяемые материалы
3D-производство [5] обычно используется с металлами в форме порошка или проволоки, тем не менее, можно использовать с полимерами и керамикой. Например, некоторые производители работают с нитью из углеродного волокна для изготовления легких композитных деталей для конечного использования: термопластичная нить расплавляется источником тепла и уплотняется валиком для создания слоев объекта.
Практически любой металл, который поддается сварке, может использоваться в качестве исходного для аддитивных технологий.
К недостаткам технологи можно отнести следующие.
- Отсутствие опорных конструкций
технология не позволяет создавать опорные конструкции, что ограничивает производство деталей с определенной геометрией, например, с выступами.
- Стоимость
Литература:
- Дежина И. Г., Пономарев А. К., Фролов А. С. Новые производственные технологии: публичный аналитический доклад. М.: Издательский дом «Дело» РАНХиГС, 2015. 272 с.
- Назад из виртуальности [электронный ресурс]. URL: https://hi-tech.mail.ru/review/nazad_iz_virtualnosti/ (24.10.2019 г.).
- Антонов А. А., Артемьев А. А., Соколов Г. Н. Разработка порошковой проволоки для дуговой наплавки износостойкого сплава // Сборник материалов VII международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». М.: ИМЕТ РАН, 2015, 953 с.
- Журнал «Аддитивные технологии» № 4–2020.
- Журнал «Упрочняющие технологии и покрытия» № 7–2020.
