Formnext–2018: впервые на выставке
В середине ноября во Франкфурте состоялась очередная выставка современных промышленных технологий formnext—2018 [1], главная европейская выставка для аддитивных технологий (АМ). Вопрос: «АМ — это технологии будущего?» уже не стоит, так как АМ-технологии уже используются в промышленности. Например, в Германии 27% промышленных компаний используют их в своем производстве, а среди крупных компаний их доля составляет 45%. Потребность в квалифицированных кадрах в области АМ вырастет в ближайшие годы значительно, считает 61% опрошенных среди 4000 компаний Германии, и 26% подтверждают рост спроса и зарплат для АМ-специалистов. Так, зарплаты опытных работников сервиса в АМ составляют в Европе 65000 евро, в США 85000 евро и в Азии около 40000 евро. Компания представила оборудование для печати металлическими порошками, включая керамические добавки, на основе технологии холодного газодинамического нанесения материалов (ХГН) в сверхзвуковой струе газа с использованием 6-осевого робота. Titomic запатентовала сам технологический процесс — Titomic Kinetic Fusion (TKF) — для промышленного изготовления крупногабаритных изделий со скоростью, сопоставимой с традиционной металлообработкой. Это рассматривается как «значительный шаг в развитии следующего поколения цифрового металлургического производства изделий с заданными механическими свойствами» — это мнение управляющего директора компании Jeff Lang. Рис. 1. Титановая рама велосипеда Рис. 2. Принтер 3D 9000 Оборудование позволяет изготавливать также детали в виде тел вращения диаметром до 2 м и длиной до 5 м. При этом практически нет ограничений на форму деталей и их размеры в пределах рабочей зоны. Изделия могут строиться либо «с нуля», либо с использованием оправки. На большом стенде компания представила действующие 3D-принтеры, объединенные в линию с роботизированным участком выгрузки готовых изделий и их постобработки. Представлено семейство рабочих материалов для различных приложений. Наиболее впечатляет совместный проект компании с обувным гигантом Adidas [2], в рамках которого полностью меняется идеология изготовления обуви для спорта, фитнеса и повседневного использования. Вместо изготовления огромных партий обуви на азиатских фабриках компания объявила переход на кастомизацию обуви, то есть выпуск обуви для конкретного покупателя. Рис. 3. Печать подошвы по технологии Carbon Компания представила две свои технологии. LENS — прямое лазерное нанесение порошков металлов и сплавов как для ремонта изношенных деталей, так и для выращивания новых изделий. Новая гибридная установка LENS 860 (рис. 4) позволяет не только наплавлять материалы, но и проводить финишную обработку как больших, так и среднего размера деталей, используя CNC-блок металлообработки. Герметичная камера размерами 860×600×610 мм, 3 кВт волоконный лазер для наплавки, поворотный стол (3, 4, 5 осей для металлообработки), шпиндель (до 10000 оборотов в минуту) дают возможность работать со сплавами титана, инконеля, нержавеющей стали. Рис. 4. Гибридная установка LENS 860 Рис. 5. Система AJ_5x Наиболее интересной является технология AerosolJet (рис. 5) — нанесение покрытий из проводящих материалов, диэлектриков на любые подложки. Материал в виде аэрозоля, предварительно подготовленный в специальном блоке-атомайзере, направляется в струе газа на подложку. При этом сфокусированная (на глубину до 5 мм) струя аэрозоля позволяет наносить материал на объемные поверхности. Толщина слоя может изменяться от 100 нанометров до десятков микрон мм, а ширина от 10 микрон до миллиметров. Технология предназначена для нанесения проводящих дорожек в электронике, для печати антенн на любой подложке со сложной геометрией, для печати датчиков и т. д. Можно использовать практически любые материалы, если их возможно перевести в состояние аэрозоля. Рис. 6. Печать антенн Компания в 2015 г. предложила метод изготовления изделий из металлического порошка с использованием связующего с последующим спеканием в печи при температурах чуть ниже температуры плавления металла [3]. При этом связующее, которое позволяет напечатать объемное изделие при обычной температуре, затем выгорает в печи, а металлический порошок сплавляется в единое изделие. Метод позволяет изготавливать изделия любой формы с внутренними полостями, сочетая различные материалы (металлы, керамику) — рис. 7–9. Рис. 7. Металлический коллектор Рис. 8. Принтеры ProductionSystem и Studio System Рис. 9. Отпечатанная деталь Промышленная система для массового производства использует процесс SPJ — нанесения слоя материала толщиной в 50 микрон за один проход с помощью матрицы с 32 000 сопел, что обеспечивает построение со скоростью до 8200 см3/час. Это в 100 раз быстрее, чем дают 3D-системы с лазерным спеканием. Проект Audi совместно с компанией e.GO Mobile AG по производству городского компактного четырехместного электрического седана e.GO Life с ценой в 15900 евро (значительно ниже электрических аналогов от VW e‑up!, KIA Soul EV, Nissan Leaf) — рис. 10. Рис. 10. Автомобиль e.GO-Life Литература Н.М. Максимов, ООО «Ника-Рус» журнал «Аддитивные технологии» № 1-2019
Данная статья в основном о новых участниках, впервые представляющих свои прорывные технологии на этой европейской выставке.Titomic, Австралия
Поскольку процесс построения изделия не связан с расплавлением металла, то устраняются проблемы, связанные с термическим окислением и температурным короблением в процессе изготовления. Поэтому нет необходимости иметь камеру с ваку-
умом или с инертным газом.
Технология TKF предназначена для работы со сплавами металлов на основе титана, никеля, меди, скандия, а также — нержавеющей сталью, карбидом вольфрама и другими.
Технология позволяет соединять между собой различные материалы, которые невозможно соединить традиционными способами. Это открывает широкие возможности для пользователей. Например, нанесение защитных покрытий из углеродных волокон; ремонт и восстановление изношенных деталей; нанесение антикоррозионных покрытий на ответственные поверхности изделий (трубопроводов, вентилей).
Производительность оборудования — до 45 кг/час, степень использования материалов — до 97%, а также имеется возможность создавать гетерогенные или гибридные структуры из разных материалов — все это делает технологию и оборудование востребованным во многих отраслях промышленного производства. Титановая рама велосипеда на 50% дешевле, на 34% прочнее, в 4 раза быстрее традиционной технологии изготовления из титановых труб (рис. 1).
В 2018 г Titomic запустила производство самого большого в мире металлического 3D-принтера с рабочей зоной объемом в 40,5 м3 и размерами зоны построения 9,0×3,0×1,5 м (рис. 2).
Другой 3D-принтер TKF 1000 с размерами рабочей зоны 1,0×1,0×0,75 м, оснащенный роботом, предназначен для изготовления небольших серий изделий, а также для исследовательских работ.Carbon3d, США
Программа рассчитана на годы вперед, и реальные шаги уже сделаны: 1000 пар обуви по новой технологии в 2017 г., 100 000 пар в 2018 г. и миллионы пар, начиная с 2019 г. (рис. 3).Optomec, США
Оборудование, включающее несколько рабочих постов, позволяет автоматически печатать антенны разного назначения на мобильных устройствах с огромной скоростью (рис. 6).Desktop metal, MIT, USA
Недорогой порошок, который уже широко используется для порошковой металлургии, высокая производительность, несложная постобработка обеспечивают в итоге себестоимость изготовления единичного изделия, сопоставимую с традиционным производством, и до 20 раз дешевле современных 3D-систем для печати металлом.Audi и e.GO Mobile AG
При производстве авто широко использовались АМ-технологии: шасси из алюминиевых сплавов; крыша, двери, капот сделаны из цветного пластика вместо металла. Поэтому нет необходимости иметь дорогостоящее прессовое и покрасочное оборудование, как на традиционных автозаводах. На машине установлен привод компании Bosh с напряжением 48 вольт. Вес привода вместе с батареей 810 кг.
В целом выставка подтверждает обозначенный несколько лет назад тренд на создание технологий и оборудования для прямого использования в промышленном производстве. Прототипирование как самостоятельный этап в производстве изделий перестало быть основным применением аддитивных технологий и сохраняется только как необходимый элемент в конструировании. При этом новые технологии, о которых идет речь в статье, полностью отвечают двум главным требованиям промышленности: высокое качество изделий, не уступающее традиционным технологиям, и высокая скорость изготовления изделий, как правило, значительно выше традиционных технологий. Все остальные преимущества (возможность создавать легкие структуры, готовые узлы вместо отдельных деталей, экономия материалов, времени и средств и т. д.) дополняют набор аргументов в пользу применения аддитивных технологий, где это возможно. ■
1. Видео:
2. Видео: )
3. Видео:
