Обзор современных технологий получения деталей машин от экспертов
Очевидный факт, что развитие технологий в последние десятилетия происходит с неимоверной скоростью. Индустриальная научно-техническая революция конца 20 века, сопряженная с развитием электронных средств, кибернетики, получением атомной энергии уже привела нас к кардинальным изменениям в сфере производства, а следом ик преобразованиям жизни общества: прорывные шаги в развитии цифровых информационных технологий, автоматизация и широкое применение инструментов искусственного интеллекта и т.п.
Если обратиться к истории, то можно выделить несколько временных отрезков с такой серьезной трансформацией реальности ̶ несколько технологических укладов, которые формируют новые средства производства, новые производственные цепочки, задают темп развития экономике. Смена укладов происходит с периодичностью примерно 50 лет и всегда связана с появлением новых технологий. В 18 веке это механизация ручного труда, позже ̶ применение паровых машин, далее ̶ электрическая эра, период широкого развития автомобилестроения, потом ̶ развитие компьютеров и информационных технологий. В настоящем мы видим, что пятый технологический уклад еще не достиг пика своего развития: процессы цифровизации пока не раскрыли свой потенциал в полном объеме. Однако, уже набирает обороты развитие шестого технологического уклада, который приходит в нашу жизнь, становится нашей новой реальностью и в ближайшем будущем будет задавать условия и тренды развития в обществе и в экономике.
Новый технологический уклад строится на широком внедрении в жизнь самых разнообразных технологических достижений человечества, но при этом, выдерживает и жестко сохраняет уже известный тренд, на человекоцентричность и экологичность. Определенная логика в этом есть. Ведь, именно человек управляет всеми машинами, контролирует и направляет процессы их работы, включая и искусственный интеллект. Поэтому, основной фокус развития настроен не только на гибкость и эффективность производств, но и на повышение качества жизни самого человека. Шестой технологический уклад представлен следующими совокупностями технологически сопряженных производств:
Искусственный интеллект (ИИ)
- машинное и глубокое обучение, технологии распознавания и обработки данных,
- генеративный искусственный интеллект (ИИ),
- чат-боты, интеллектуальные системы принятия решений, гибридный интеллект,
- инструменты кибербезопасности,
- умные город, энергосети, завод, дом
Нанотехнологии
- процессоры электронно-вычислительной техники, графические процессоры, изготовленные с использованием технологии ниже 100 нм,
- наночастицы, нанотрубки и другие нанообъекты,
- нанобиотехнологии, нанофотоника и лазеры, умные и специальные материалы
Альтернативные и возобновляемые источники материалов, энергии, новые и улучшенные способы хранения и передачи энергии
- водородная, ветряная, солнечная энергетика,
- биотопливо и синтетическое топливо,
- новые виды аккумуляторов,
- вторичные материалы и обработка отходов для вторичного использования
Высокоточная робототехника
- роботизированные киберфизические производственные системы,
- военные роботы, антропоморфные роботы,
- имплантируемые и носимые устройства, роботизированные хирургические системы,
- роботизированные системы обслуживания, бытовые роботы и др.
Высокотехнологичные медицина и фармацевтика
- точная медицина с использованием цифровых моделей пациентов, телемедицина,
- эпигенетические технологии борьбы со старением и увеличения продолжительности жизни, генная инженерия и терапия,
- инновационное медицинское и фармацевтическое оборудование, технологии и материалы
Биотехнологии
- молекулярная биология, клеточные технологии, тканевая инженерия и выращивание органов,
- генная и эпигенетические технологии, разработка лекарств
Аддитивные технологии, 3D-печать
- 3D-печать пластиком, металлом, керамикой,
- строительная 3D-печать,
- 3D-биопечать
Новые транспортные средства
- электротранспорт, водородный транспорт, транспортные средства на биотопливе,
- беспилотные транспортные средства, индивидуальные летательные аппараты, космический туризм
Новые информационные технологии
- виртуальная и дополненная реальность,
- 3D-моделирование и 3D-сканирование,
- мобильная связь 5G,
- блокчейн и цифровые финансы,
- облачные вычисления, виртуализация оборудования,
- интернет вещей, цифровизация процессов экономической деятельности,
- квантовые технологии, спутниковая связь
Современные технологии получения деталей машин включают традиционные методы, такие как литьё, штамповка и ковка, резание, а также аддитивные технологии, такие как 3D-печать, обработку с помощью лазера и других современных инструментов.
Выбор технологии всегда зависит от конкретной детали, условий ее производства, материала изготовления и требуемых свойств (прочность, точность, шероховатость поверхностей и т.п.), объемов необходимого выпуска, стоимости производства конкретной детали в конкретных условиях.
Традиционные методы
· Литьё: Формирование деталей путем заливки расплавленного материала в форму, чаще всего применяется для получения заготовок
· Ковка: Обработка металла давлением с целью улучшения его механических свойств, получения определенной формы заготовки, для удобства дальнейшей обработки
· Штамповка: Придание заготовке нужной формы с помощью штампа. Существует холодная и горячая, листовая и объемная штамповка
· Обработка металлов резанием: Точение, фрезерование, сверление, протягивание и др., различные их сочетания - это самые распространенные способы получения деталей путем удаления излишков материала заготовки с помощью разнообразных режущих инструментов. Максимально эффективные способы получения стандартных, точных и прецизионных деталей машин различных размеров, с различными формами и свойствами
Современные и аддитивные технологии
· Аддитивное производство (3D-печать): Создание деталей путем послойного нанесения материала на основе цифровой 3D-модели. Это позволяет получать сложные формы, которые трудно или невозможно изготовить другими методами.
· Лазерная резка: Высокоточная обработка материалов с помощью лазерного луча. Эта технология широко применяется для изготовления заготовок кузовных деталей автомобилей и других компонентов из листовых материалов и профиля.
· Гибка и прессование: Создание деталей методом прессования под давлением.
· Гибридные технологии: Комбинация традиционных и современных методов для оптимизации производства. Например, сначала изготавливается черновая заготовка с помощью аддитивной технологии лазерного синтеза, а затем ее доводят до окончательной формы и требований конструкторской документации с помощью технологий резания, в т.ч. и финишной, шлифовальной обработки и т.п. Причем, уже сегодня такая комплексная гибридная обработка может производиться на одном оборудовании, без потери времени на переустановы и переналадки.
Сравнение технологий
Традиционные методы
Высокая производительность при массовом производстве, экономичность при больших партиях. При этом, ограниченные возможности по сложности формы, большая трудоемкость, большее количество отходов в виде стружки.
Аддитивное производство
Возможность создания сложных форм, быстрая переналадка на новую деталь, снижение затрат на прототипирование. При этом, высокая стоимость оборудования и материалов, более низкая производительность при массовом производстве. Сложность процесса и требовательность к высочайшему качеству расходных материалов (металлические порошки), значительная зависимость от этого структуры металла, получаемых деталей.
Лазерная резка
Высокая точность, качество поверхности, возможность обрабатывать сложные контуры. Параллельно высокая стоимость оборудования, возможность обработки только листовых или профильных материалов из-за ограничения глубины резания.
Как можно видеть, каждый из способов имеет свои плюсы и минусы, различные условия для максимально эффективного использования. Все эти факторы обязательно необходимо учитывать при выборе технологии. Таким образом, ответ на вопрос, который мы задали в начале нашей статьи, очевиден. Нельзя отвергать новое, но невозможно и отказаться от старого. Нужно использовать все известные варианты получения деталей, комбинируя их, с учетом конкретных требований, конкретных условий, задач и целей. Только в балансе всех перечисленных факторов, в гармонии сочетания прогресса и традиций, можно найти то самое оптимальное, экспертное решение, которое сделает вашу технологию уникальной и эффективной. Именно такие, прогрессивные и эффективные комбо-варианты обработок рекомендуют наши специалисты-технологи.