Одна из областей, где применение аддитивных технологий и 3D-печати оправдано – это изготовление гребных винтов для крупных морских и речных судов. Точнее – заготовок для таких винтов.
Как правило суда изготавливают небольшими сериями и потребность в винтах одного типоразмера составляет несколько штук в год – для каждой серии судов нужен свой винт, который рассчитывают и подбирают индивидуально.
Традиционно заготовки для гребных винтов получают литьем в холоднотевердеющие смеси (ХТС) или в песчанно-глиняные смеси (ПГС). Для изготовления формы необходима модельная оснастка, которая максимально точно бы воспроизводила геометрию лопасти винта, включая его «профиль (сечения)». Вручную изготовить такую модель очень тяжело, поэтому сейчас модели либо фрезеруют на ЧПУ-станках, либо, в последнее время – печатают на 3D-принтерах. Изготовить форму для литья столь сложной заготовки, как гребной винт достаточно тяжело. Поэтому прямая печать формы оказывается экономически выгодной и оправданной – нет необходимости делать индивидуальную модельную оснастку, которая может никогда больше не потребоваться или будет лежать на складе, дожидаясь через год-другой своего часа.
Ниже в галереи показаны примеры модельной оснастки, напечатанной на 3Dпринтере и литейные формы для литься гребных винтов, напечатанные на 3D-принтере:
Но есть и другой способ получения заготовки для изготовления гребного винта – прямое выращивание из металла.
В нашей стране, где традиционно сильны лазерные технологии, используют прямое лазерное выращивание, за рубежом – наплавку проволоки при помощи дуговой сварки (WAAM). Достоинства этой технологии – возможность изготовления полых лопастей для экономии массы гребного винта.
Так в порту Роттердама с 2016 года есть своя лаборатория аддитивного производства RAMLAB, где для выращивания заготовок по технологии WAAM используется 3D-принтер разработки университета Твенте на базе робота-сварщика производства нидерландской компании Valk Welding B.V. Принтер представляет собой робо-руку со сварочным оборудованием и трехосевую платформу для закрепления подложки, на которой происводится выращивание детали размером до 2х2х7 местров.
В 2017 году на нем был «напечатан» гребной винт (точнее заготовку) диаметром 1,35м и весок 400 кг. Винт сделан наплавкой проволоки из трехкомпонентной бронзы (Cu-Ni-Al), после мехобработки винт был установлен на буксир Damen Stan Tug 1606, и после испытаний был выдан сертификат типа на все винты, сделанные на данном оборудовании.
В 2018 году французский кораблестроительный концерн Naval Group напечатал лопасть гребного винта весом 300 кг на своем центре аддитивного производства в Эндре, готовая лопасть, после механическо обработки весит около 200 кг.
В 2020 году лопасти были установлены в гребной винт диаметром около 2,5м на тральщик Andromede класса Tripartite, в декабре 2020г тральщик успешно прошел ходовые испытания.
В 2018 году Санкт-Петербургский государственный морской технический университет (СПбГМТУ, Корабелка) провела опыты по выращиванию пустотелых лопастей гребных винтов, продемонстрировав их на выставках «Металлообработка» и «Иннопром». В 2019 году уже готовый винт был продемонстрирован на выставке и конференции «Нева-2019». В 2022 году появились сведения, что гребные винты, изготовленные по технологии прямого лазерного выращивания проходят испытания в суровых северных водах в Архангельске.
Т.е. на текущий момент по технологии прямого выращивания из металла изготовлены считанное количество гребных винтов, причем только в трех странах (Франция, Нидерланды, РФ), но, учитывая сложность и дороговизну традиционной технологии, подобное выращивание заготовок должно стать популярным.
Путеводитель по каналу: