Промышленные 3D‑принтеры уже давно перестали быть экзотикой и превратились в полноценный инструмент производства отливок в машиностроительном комплексе. Их возможности меняют привычные подходы к инженерии, сокращают сроки изготовления и открывают новые горизонты для производства деталей для опытных образцов двигателей. В арсенале Минского моторного завода уже несколько лет успешно работает промышленный 3D‑принтер и сегодня он прочно занял место среди ключевых технологий, без которых невозможно представить изготовление отливок в максимально короткие сроки.
В интервью с главным металлургом Минского моторного завода Русланом Колчиным поговорили о растущей значимости технологии 3D‑ печати на промышленных предприятиях, особенностях работы современного 3D‑принтера на ММЗ, его ключевых производственных задачах и почему его роль в индустрии становится всё более значимой.
Руслан Леонидович, расскажите об особенностях модели 3D-принтера, который установлен на Минском Моторном заводе, какие производственный задачи он помогает решать сегодня?
Зачастую обыватель, человек не инженерной специальности и не производственник, под самим понятием промышленного 3D-принтера понимает абстрактное оборудование, способное напечатать из любого материала любую деталь. В действительности, существует большое количество моделей 3D-принтеров. Каждая из них разработана и применяется в своей достаточно узкой области.
На Минском моторном заводе с 2022 года установлен и работает промышленный 3D‑принтер FHZL PCM1800. Это оборудование для печати песчаных форм и стержней, применяемых в литейном производстве для изготовления отливок. Он работает по технологии PCM, которая позволяет создавать сложные песчано-полимерные формы используя 3D‑ модель формы, исключая необходимость изготовления традиционной деревянной, пластиковой или металлической оснастки. Данный принтер отличается внушительной областью построения, высокой скоростью печати, точностью и возможностью работать с различными типами песка, но с требованием по однородности и размеру зерна. Управление осуществляется через специализированное программное обеспечение.
Технология PCM обеспечивает точность изготовленных форм и как следствие литых изделий, сокращает производственный цикл в несколько раз и позволяет повторно использовать «несвязанный» песок. Это делает процесс более экономичным и гибким.
Применение данной технологии особенно актуально для машиностроительных заводов, он используется для изготовления сложных литейных форм, прототипирования и ускорения подготовки производства.
С 2022 года все НИОКР на заводе, связанные с изготовлением алюминиевого или чугунного литья, выполнены с использованием форм, изготовленных на 3D-принтере.
Опишите, пожалуйста, подробно цикл работы принтера, в производстве каких моделей двигателей на сегодняшний день 3D-принтер незаменимый помощник?
Важно понимать, что принтер не печатает сами детали и комплектующие двигателя, а песчано-полимерные формы. Далее в формы заливают необходимый жидкий сплав и в итоге получают необходимую отливку. В частности, сейчас мы печатаем формы для получения отливок к опытным образцам двигателей V16 и 14D6. Принтер печатает формы для изготовления отливок как из чугуна, так и из алюминия.
Сам процесс происходит следующим образом: конструктор проектирует форму, которую в дальнейшем и напечатает принтер. Далее- передает в лабораторию электронную модель спроектированной формы в определенном формате, который принимает принтер. Начальник 3D лаборатории или инженер компонует в программе по бункеру части формы, производится печать. Затем напечатанные части формы отверждаются, извлекаются из бункера печати, очищаются от «несвязанного песка» и после упаковки отправляются заказчику (в литейный цех).
Весь цикл печати полного бункера построения занимает около 24-х часов. Необходимо понимать, что на выходе мы можем иметь не одну форму, а несколько- в зависимости от габаритных размеров печатаемой формы. Максимальный размер области печати составляет 1800×1000×700мм.
Что касается технологии- принтер изготавливает песчано-полимерные формы без использования технологической оснастки. Состав формы— это кварцевый песок с определенной зернистостью и однородностью, с использованием активатора и смолы. Как это происходит? Песок смешивается с активатором в специальном смесителе, затем поступает в сам принтер и ракелем наносится в область построения равномерным тонким слоем. Далее печатная головка, распыляет смолу на каждый слой песка с активатором. Потом песок с активатором и смолой взаимодействуют и за счет химической реакции происходит процесс отверждения.
Сколько человек сегодня задействовано в организации работы оборудования?
В работе 3D‑принтера сегодня задействованы всего три человека — начальник лаборатории и два рабочих. Когда оборудование только запускали, обучение проводила российская компания‑поставщик, в первую очередь готовили инженеров, чтобы они могли управлять принтером и контролировать технологию. А уже затем именно инженеры передавали знания формовщикам и обучали их на практике.
В чем заключаете экономическая эффективность использования промышленно 3D‑принтера?
Основное преимущество применения промышленного 3D‑принтера заключается в возможности максимально быстро изготовить форму для последующего изготовления отливки. Возможно изготовление практически любой геометрии, которую в серийных условиях выполнить невозможно. А также и в максимально сжатые сроки внести изменения в 3D-модель формы. Если инженер, после анализа конструкции или технологической обработки видит необходимость внесения изменений, корректировки выполняются непосредственно в 3D‑модели. Уже на следующий день, а иногда и в тот же день, можно начать печать обновлённой 3D‑модели формы.
Таким образом, процесс от идеи до готового опытного образца сокращается в разы. В традиционном варианте требовалось разработать проект оснастки, изготовить её в инструментальном цеху или на стороннем предприятии, что занимало значительное время и требовало значительных дополнительных затрат. Использование 3D‑печати позволяет избежать этих этапов и расходов.
В результате срок получения опытных образцов сокращается минимум на три месяца, что делает технологию особенно эффективной для опытно-конструкторских и экспериментальных работ.