Впервые 3D-печать запатентовали 40 лет назад, и новая эпоха открыла потрясающие возможности для создания миниатюр, скульптур, макетов и продуктов под индивидуальные заказы. Технология существует уже несколько десятилетий, но в последние время ее популярность только растет. На 3D-принтерах создаются изделия сложных геометрических форм и конфигураций, это открывает перед трехмерной печатью дорогу в промышленные, научные и еще десяток высокотехнологичных сфер.
Многофункциональные настольные 3D-принтеры и эластичные полимеры позволяют изготавливать высокоточные, функциональные 3D-модели, способные заменить детали и выдержать суровые условия производственного цеха. Детали и модели, созданные на 3D-принтерах, не уступают по качеству обычным деталям, а их количество в составе тяжелой техники только растет. Но можно ли сказать, что за 3D-печатью будущее? Постараемся разобраться!
Промышленные инновации
Чем отличаются промышленные принтеры от бытовых? Чаще всего они работают с более сложными и крупными изделиями.
Работа начинается с трехмерной модели будущей детали. Создается она инженерами вручную на компьютере или с помощью сканирования реальных прототипов. Затем цифровая модель загружается в специальное программное обеспечение, которое делит модель на очень тонкие, толщиной от 20 до 100 микрометров, горизонтальные слои, определяет необходимые опоры и проводит другие подготовительные работы.
В самом принтере тонкий слой материала распределяется по платформе построения, и лазер высокой мощности сплавляет частицы вместе, создавая слой. Когда процесс сплавления завершен, платформа перемещается вниз на толщину одного слоя, а устройство распределяет еще один тонкий слой материала. Процесс повторяется до тех пор, пока деталь не будет построена полностью.
Детали, как правило, прикрепляются к платформе сборки через опорные конструкции − поддержки. Поддержка нужна для уменьшения деформации, которая может возникнуть из-за высоких температур обработки, а также отводки излишек тепла. После завершения печати камера охлаждается до комнатной температуры, излишки порошка удаляются вручную. Затем деталь вместе с платформой извлекается из камеры, подвергается термообработке и механическим способом отделяется от платформы. После этого проводятся все необходимые действия по финишной обработке детали.
Технология 3D-печати — полная противоположность привычным фрезеровальным и режущим станкам. В стандартном производстве детали формируется с помощью удаления лишних слоев, а в 3D-принтерах все ровно наоборот — нет отходов, любой материал можно использовать вторично, что делает производство экологичным.
Чем еще трехмерная печать привлекательна для сферы промышленности?
Меньше времени нужно тратить на изготовление детали. На создание прототипа с помощью 3D-принтера нужно всего несколько часов, а не несколько недель.
3D-принтер в офисе позволяет сохранять все подробности новых разработок внутри компании. Не нужно передавать сведения сторонним заказчикам для производства нужной детали.
Можно быстро и дешево изготавливать столько прототипов, сколько нужно. Тестировать, вносите улучшения — пока идеал не будет найден. А еще создать объект сложных форм, снизить его вес без снижения прочности и выполнить доработку на любой ремонтной площадке. Чтобы сделать то же самое обычными способами обработки металла – фрезеровкой, ковкой, сваркой – потребовалось бы в разы больше техники и специалистов.
Печать быстро
В «Норникеле» понимают преимущества аддитивных технологий — той самой 3D-печати —и активно используют их в производстве. Они повышают эффективность работы целого ряда сотрудников — от технолога до механика. С помощью 3D-печати компания решается важный логистический вопрос: компания объединяет около полусотни предприятий, многие из которых находятся далеко от промышленных центров, и доставка туда оборудования и его комплектующих могла занимать месяцы.
Самые привычные для нас 3D-принтеры, работающие с пластиком, в «Норникеле» используют для быстрой замены мелких, некритичных деталей. Однако обычного пластика не всегда достаточно на высокотехнологичном производстве, поэтому специалисты отрабатывают другие методы 3D-печати для промышленности.
Направление аддитивных технологий в «Норникеле» готовится к интеграции во все производственные цепочки компании, а пока проводит тестовые испытания. Компания ориентируется на поиск ключевых технологических этапов и узлов, от которых зависит эффективность производства.
Параллельно в «Норникеле» работают над созданием собственных материалов для печати. Прежде всего речь идет о порошках на основе жаропрочных никелево-хромовых сплавов, которые отличаются устойчивостью и к высоким температурам, и к агрессивной химической среде.
Цель компании – максимально уйти от внеплановых простоев оборудования и добиться соотношения 70:30 между западными и российскими производителями деталей. С этой точки зрения у 3D-печать есть реальный потенциал еще и для импортозамещения.
Источник: techinsider.ru
3D-печать не единственная новая методика, которую «Норникель» использует в производстве, вы можете также узнать о летающих лабораториях, уникальных продуктах из серы и о целом проекте с РБК, где мы рассказываем о технологиях. А чтобы быть в курсе всех новостей компании, подписывайтесь на наш канал в Дзен.