Программные продукты для моделирования

От

-

28.07.2023

Рынок аддитивного производства в России расширяется и в зависимости от этого растет потребность в профессиональных программных продуктах для инженеров, которые создают детали сложной конфигурации для 3D-печати. Определить, какой инструмент автоматизированного проектирования (CAD) подходит для профессионального применения, может быть непросто, поскольку необходимо учитывать особенности всего производства, такие как обмен файлами в облаке, лицензирование и совместимость применяемых форматов.

Лучшие современные программные инструменты сосредоточены на творческом подходе к проектированию и 3D-визуализации, в то время как другие используются для механического анализа с использованием мощных инструментов моделирования. Некоторые из них сосредоточены на конкретных отраслях, в то время как другие могут похвастаться конкретными решениями, такими как топологическая оптимизация и генеративное проектирование. Давайте познакомимся с некоторыми программными продуктами, которые востребованы профессиональными инженерами для проектирования.

ПО SolidWorks 2023

Программа SolidWorks разработана для использования в различных отраслях промышленности.

Особенности

Разработчик: Dassault Systèmes;
Поддерживается: Windows;
Форматы файлов: SLDPRT, SLDASM;
Лучше всего подходит для использования в промышленных секторах, особенно в аэрокосмической, тяжелой, медицинской и энергетической отраслях;

SolidWorks программное обеспечение для твердотельного моделирования и автоматизированного проектирования (CAE), которое работает исключительно на платформе Windows. Первоначально она была создана выпускником Массачусетского технологического института в начале 90-х годов, а в настоящее время разрабатывается и поставляется французской компанией Dassault Systèmes (3DS).

Это, несомненно, одна из самых популярных программ для 3D-моделирования. В отличие от других продуктов 3DS, программа SolidWorks была разработана с учетом использования ее в различных отраслях, включая судостроение, промышленное оборудование, архитектуру и даже медицинские и энергетические секторы. Конечно, чтобы максимально использовать весь потенциал этого программного продукта, требуется серьезная подготовка и знания в проектировании.

Программа постоянно обновляется с учетом новых потребностей, так в новые обновления на 2023 год включены оптимизация рабочего процесса монтажа и сборки узлов, которые помогают работать быстрее и эффективнее. Они облегчили использование программы, чтобы упростить работу со сложными структурами при проектировании. Новая версия также ограничивает геометрические допуски для улучшения стандартизации чертежей.

ПО Fusion 360 2023

В новой версии программы Fusion 360 улучшено создание сетчатых поверхностей, для того чтобы упростить преобразование сетчатых тел в твердотельные тела.

Особенности

Разработчик: Autodesk
Поддерживается: Windows, MacOS
Форматы файлов: F3D
Лучшее решение для профессионалов любой отрасли, которым необходимо объединить проектирование и производство на единой программной платформе.

ПО Autodesk Fusion 360 надежное инструмент автоматизированного проектирования (CAD), решение для профессионалов, включающее в себя новейшие технологические решения, такие как топологическая оптимизация и генеративный дизайн. Это также облачная программная платформа для 3D-моделирования, автоматизированного производства (CAM), автоматизированного проектирования (CAE) и печатных плат для проектирования и производство деталей.

В программе Fusion 360 улучшено поверхности нанесения сетчатых структур, что упрощает преобразование сетчатых тел в твердые тела

Программное обеспечение автоматически сохраняет все файлы и исследования в учетной записи Autodesk пользователя. В отличие от других инструментов автоматизированного проектирования (CAD), в этой собственные файлы F3D содержат все, что связано с проектом, от проектирования до сборки узлов, включая сгенерированное автоматизированного производства (CAM) моделирование работы оборудования и симуляции процесса. Кроме того, программа Fusion 360 выполняет сложные задачи, такие как визуализация и генеративное проектирование в облаке.

ПО CATIA R2023x 2023

Программа CATIA, что является аббревиатурой от Computer Aided Three-Dimensional Interactive Application, представляет собой платформенный инструмент с несколькими функциями: сначала как программное обеспечение инструмент автоматизированного проектирования 3D-CAD, затем как программное обеспечение автоматизированного производства (CAM) и, наконец, как автоматизированного проектирования (CAE).

Особенности

Разработчик: Dassault Systèmes
Поддерживается: Windows
Форматы файлов: CATPart, CATProduct, CATDrawing
Лучше всего подходит для инженеров проектировщиков, особенно в автомобилестроении, аэрокосмической промышленности и строительстве.

Этот программный пакет также разработан французской компанией Dassault Systèmes, он специально разработан для обработки деталей с высокой степенью детализации и сборки узлов, необходимых для таких секторов промышленности, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность. Также программное обеспечение позволяет производить симуляцию построения созданных моделей. Фактически, программное обеспечение CATIA является первым выбором как инструмент автоматизированного проектирования (CAD) для большинства автомобильных компаний, включая Ford, Honda, Renault и даже Tesla. Этот программный продукт использовался компанией Boeing для разработки своих авиалайнеров Boeing 777 и более новой серии Boeing 787.

Можно с уверенностью сказать, что это лучший продвинутый инженерный инструмент и один из лучших вариантов программного обеспечения инструмент автоматизированного проектирования (CAD) на рынке.

Эта статья об экосистеме аддитивного производства, которая состоит не только из промышленного 3D-принтера, но в первую очередь от выбранного продукта программного обеспечения для работы над дизайном и проектированием деталей или узлов 3D-печати.

3D-сканеры для процесса производства и 3D-контроля

От

-

26.07.2023

0

Когда дело доходит до внедрения аддитивного производства, часто компании сосредотачиваются на 3D-принтерах, не беря во внимание весь рабочий процесс 3D-печати. Тем не менее, выбор программного обеспечения CAD, решения для постобработки или инструмента контроля 3D-печати деталей является важным звеном с точки зрения повышения производительности и эффективной интеграции в производство.

Метрология-наука об измерениях, как правило, на производстве осуществляющая контроль геометрии 3D-печати деталей. По мере того, как аддитивное производство все чаще использует 3D-печать деталей сложной геометрии, которые очень сложно проверять на контроль качества. Проверка таких деталей обычно выполняется КИМ (координатно-измерительными машинами), где робот используется для измерения формы детали путем многократного прикосновения к ней с помощью зонда. Хотя этот метод уже давно доказал свою эффективность, он имеет некоторые ограничения, такие как необходимость написания программы проверки перед началом анализа данных. Однако уже несколько лет рынок предлагает более продвинутые решения, позволяющие пользователям экономить время и получать более точные результаты. Это 3D-сканеры метрологического класса, которые могут быть особенно полезны в сочетании с аддитивным производством.

3D-сканеры метрологического класса идеально подходят для контроля деталей 3D-печати

Метрология и инспекция

Одним из наиболее распространенных применений метрологических 3D-сканеров в аддитивном производстве является контроль деталей 3D-печати. По мере того, как детали 3D-печати в основном сложной конфигурации, то 3D-сканеры являются более гибкими в использовании, чем другие методы контроля. При использовании КИМ необходимо заранее точно знать, что и как нужно измерить. Затем нужно написать соответствующую программу проверки, а затем начать сбор данных об этих полученных данных. С помощью 3D-сканера просто сканируется вся деталь и этого достаточно для получения всех данных детали в любое время. Даже если, на пример после трех месяцев использования пользователь поймет, что новая характеристика детали окажется критически важной, то можно обновить весь отчет о проверке, даже если деталь уже давно покинули производство. Оператор сканирует детали и сразу создает отчет о контроле интересующих областей, что обеспечивает более гибкую и эффективную работу.

Реверс-инжиниринг с использованием 3D-сканера

Внедрение 3D-сканера метрологического уровня также облегчает реверс-инжиниринг. Этот процесс используется для понимания того, как была изготовлена деталь: ее свойства, функции и структура анализируются, чтобы воспроизвести деталь, а также возможно модифицировать ее. В начале сканируется деталь, затем создается ее копия, которую затем можно перепроектировать в новую версию. Во многих отраслях промышленности, таких как автомобилестроение или аэрокосмическая промышленность, реверс-инжиниринг становится все более популярным, особенно для производства запасных частей, которые сегодня больше не производятся или для которых оригинальные чертежи больше не доступны.

Благодаря 3D-сканерам легко отсканировать интересующую деталь для получения 3D-модели. Полученная 3D-модель может быть использована для 3D-печати на 3D-принтере, либо ее можно импортировать в программу CAD для дополнительного проектирования. Сочетание 3D-сканирования и аддитивного производства может значительно повысить производительность в таких проектах.

Данные 3D-сканирования торцевой мельницы, напечатанной на 3D-принтере

Анализ и оптимизация

Одним из преимуществ аддитивного производства является возможность быстрой итерации для получения идеальных деталей, отвечающих всем требованиям и критериям. Можно легко настроить переменные, поработать с параметрами и изменить дизайн, чтобы в полной мере использовать преимущества 3D-печати. При этом, эти возможности уже давно используются на рынке аддитивного производства, но, что происходит с анализом этих итераций? Эта итеративная фаза может генерировать десятки или даже сотни различных деталей 3D-печати, поэтому как производства могут быстро оценить свою производительность? Именно в решении этих вопросов поможет 3D-сканер, который облегчит этот процесс анализа. 3D-сканеры метрологического уровня можно использовать для создания полуавтоматических процедур контроля для быстрого и эффективного приема данных из десятков итераций деталей 3D-печати.

Сбор данных прототипирования и итераций деталей на протяжении всего процесса проектирования может быть дорогостоящим и трудоемким процессом. Использование 3D-сканера позволяет быстро и точно считывать эти данные и предоставлять надежную историю детали для будущего анализа и уточнения.

3D-сканеры также способствует лучшей оптимизации этапа 3D-печати. Отсканированные данные могут быть интегрированы в программное обеспечение для оптимизации, которое используется для доработки проектирования детали. Это позволяет оптимизировать деталь, чтобы избежать ошибки 3D-печати, которые могут повлиять на деталь в процессе 3D-печати.

Программное обеспечение с внесенными изменениями в модель торцевой мельницы на основе сканирования

Несмотря на то, что моделирование позволяет получать точные данные о процессах 3D-печати используя симуляцию процесса, тем не менее импорт данных сканирования с деталей 3D-печати, позволяет программному обеспечению соответствующим образом корректировать ошибки в геометрии построения, возникшие во время 3D-печати.

Интеграция 3D-сканера метрологического уровня помогает оптимизировать весь процесс 3D-печати от моделирования до оптимизации и контроля 3D-печати. Включение этой опции в производственную экосистему может значительно улучшить успех компании с внедрением аддитивного производства. Если вы хотите узнать больше, обращайтесь к специалистам команды i3D, которая окажет вам профессиональную консультацию в этом процессе!

Российский бренд AM.TECH и его технологии. Технология SLA, 3D-принтер AM.TECH SLA-600

От

-

21.07.2023

0

Российский бренд AM.TECH предлагает шесть различных технологий аддитивного производства, в том числе технологию стереолитографической 3D-печати (SLA).

В преддверии официального открытия Московского Цифрового Завода, которое пройдет 3 августа в Москве, расскажем вам о 3D-принтере AM.TECH SLA-600, который находится там в демо-зале в Москве.

Данная технология 3D-печати хорошо изучена, но тем не менее, этой статьей мы хотим познакомить читателей с историей появления технологии, а также рассмотрим ее практическое применение.

История создания технологии SLA

Рис.1 Первый 3D-принтер SLA-1

Технология 3D-печати SLA является старейшей технологией аддитивного производства. Она на протяжении многих лет остается самой популярной и широко применяемой технологией в различных отраслях промышленности.

Технология и термин были созданы в 1986 году Чаком Халлом, основателем компании 3D Systems. Сам Чак Халл, характеризует технологию SLA, как метод создания 3D-объектов путем последовательной 3D-печати слоев, под которыми он подразумевает отверждение светочувствительного материала слой за слоем.

Технология 3D-печати SLA была первой, которую стали использовать для быстрого прототипирования в 1980-х годах, но и в наши дни технология продолжает развивается, оставаясь самой востребованной технологией в аддитивном производстве.

В 1992 году компания 3D Systems создала первый в мире 3D-принтер технологией SLA, который позволил производить 3D-печать деталей сложной конфигурации за короткий промежуток времени, в сравнении с традиционными технологиями. Несмотря на то, что 3D-печать технологией SLA является первым процессом аддитивного производства на рынке, он остается процессом, который позволяет получать детали с высокой детализацией и гладкой шероховатостью поверхности.

3D–печать SLA

Процесс 3D-печати по технологии SLA начинается, когда лазер повторяет срез детали в ванне, называемый слоем. Куда бы ни попал луч лазера, жидкость затвердевает. Лазер и жидкий пластик являются двумя компонентами, необходимыми для этой фото полимеризации, причем лазер обеспечивает фотонный аспект. Обычно лазер направляется в соответствующие координаты с помощью управляемой компьютером системы зеркал, называемой «гальванометром» или сокращенно «гальво». После нанесенного первого слоя и завершения работы луча лазера по заданной траектории, платформа опускается в соответствии с толщиной слоя (которая обычно составляет около 0,1 мм, но может быть настроена), а лезвие загрузчика выполняет один проход по поверхности. Затем луч лазера так же затвердевает следующий слой, а процесс повторяется до тех пор, пока 3D-печать детали не будет завершена. Смола, к которой не прикасается лазер, остается в ванне и может быть использована повторно.

Постобработка 3D–печати

После завершения процесса 3D-печати платформа поднимается из ванны. Деталь 3D-печати аккуратно снимают с платформы построения, промывают от излишков смолы спиртом, затем помещают в камеру УФ(UV) для дозасветки. После этого процесса деталь достигает максимально возможные прочностные характеристики для данного вида материала.

3D-принтеры по технологии SLA российского бренда AM.TECH

С истечением срока действия некоторых патентов, которые ограничивают производство 3D-принтеров, можно с уверенностью ожидать увеличение конкуренции в мире по их производству технологией стереолитографической 3D-печати.

На рынок 3D-печати выходят как новые стартапы, так и традиционные компании производители оборудования аддитивного производства. Существуют компании и бренды, которые уже зарекомендовали себя хорошо и сейчас выходят на рынок. Одним из таких брендов является российский бренд AM.TECH, который поставляет линейку промышленных 3D-принтеров.

Оборудование обладает открытой архитектурой, что позволяет использовать его, как универсальный инструмент, печатая выжигаемые модели для литья, мастер модели, функциональные изделия или осуществлять прототипирование с точностью 0,01 мм.

На Российский рынок поставляется 8 различных конфигураций.

6 машин промышленного класса:

и 2 машины профессионального класса для получения высокоточных изделий:

SLA-300,

SLA-400.

Рассмотрим внимательно один из широкоформатных 3D-принтеров бренда AM.TECH SLA- 600, который позволяет производить детали сложной геометрии из различных типов пластика с различными свойствами.

Его рабочий объем построения 600x600x400 мм. И не смотря на то, что он способен к печати деталей крупных размеров,

точность составляет около 0,1 мм.

Все 3D–принтеры совместимы с фотополимерными смолами, чувствительными к длине волны 335-380 нм, что позволяет использовать в них материал любого производителя, который подходит под эти параметры.

Программное обеспечение позволяет подбирать настройки для осуществления качественной 3D-печати вне зависимости от используемого материала.

Рис.2 Массивная гранитная плита внутри SLA- 600

Одной из интересных особенностей 3D-принтера SLA-600 является гранитная плита, которую можно увидеть сзади машины. Гранитная плита обеспечивает стабильность процесса 3D-печати, виброзащищенность и устойчивость 3D-принтера.

Серия 3D-принтера SLA-600, также включает в себя автоматический насос для заправки смолой в дополнение к обычному ручному методу. Это означает, что 3D-принтер способен работать дольше и изготавливать более крупные детали 3D-печати в автоматическом режиме. Все 3D-принтеры поставляются с одним годом гарантийного обслуживания.

Рис.3 Деталь 3D-печати SLA-600 предназначена для литья металлом по выжигаемым моделям

Одно из интересных применений – использование напечатанных на 3D-принтере моделей для последующего получения металлических деталей методом литья по выжигаемым моделям. Напечатанная 3D–модель из специального фотополимерного материала с минимальной зольностью, погружается в специальную суспензию для образования многослойной керамической оболочки. Затем напечатанная 3D-модель будущей детали выжигается, для последующей заливки металла в керамическую оболочку. Так мы получаем заготовку будущей металлической детали.

Рис.4 Металлизированная пластиковая деталь SLA-600

Технология стереолитографической 3D-печати (SLA) чаще всего используется для прототипирования во всех областях промышленности из-за скорости 3D-печати и возможности создания функциональных деталей. Также технология используется для производства пресс-форм для литья под давлением, особенно в мире ювелирных изделий и стоматологии.

Литье по выплавляемым моделям является примером косвенного производственного процесса с использованием технологии стереолитографической 3D-печати (SLA). Эта тысячелетняя техника теперь основана на 3D-печати точной копии конечной детали (также называемой мастер-моделью) в кальцинируемом воске. После 3D-печати его оборачивают огнеупорным материалом, создавая форму. Затем расплавленный металл заливается в форму, после остывания металлическую деталь можно использовать после извлечения ее из формы.

<#pcat#1979#10#3#0#>

Топ 12 производителей металлических промышленных 3D-принтеров для рынка России

От

-

12.07.2023

0

Использование 3D-печати в различных промышленных отраслях продолжает расти, потому что главным преимуществом аддитивного производства является быстрое создание нового продукта, а также быстрый вывод его на рынок. Не смотря на уход многих зарубежных производителей с Российского рынка АТ, тем не менее происходит эволюция, которая только набирает обороты к использованию технологии аддитивного производства в промышленном секторе.

В рамках импортозамещения появляются российские производители промышленных 3D-принтеров, что, несомненно, является приоритетом для суверенитета страны от зарубежных поставщиков оборудования аддитивного производства. В этой статье мы рассмотрим обзор рынка российских производителей металлических 3D-принтеров и поставщиков оборудования из дружественного КНР, а также рассмотрим важные вопросы, которые помогут вам выбрать правильное оборудование для своего производства. И так:

1. Российский бренд AM.TECH, компании ООО «НПО «3Д-Интеграция», имеет 3D-принтеры технологий SLM, EBM, MBJ различных конфигураций:

АМТ-16 – 3D-принтер технологии селективного лазерного плавления (SLM) с областью построения ø160 мм и высотой 250 мм, мощность лазера 500 Вт;
АМТ-32 – 3D-принтер технологии селективного лазерного плавления (SLM) с областью построения 300х300х420 мм, мощность лазера 500 Вт (с возможностью установки 2-х лазеров);
АМТ-64 – 3D-принтер технологии селективного лазерного плавления (SLM) с областью построения 600х600х600 мм, мощность лазера 4х500 Вт;

Подробнее о 3D-принтерах можно посмотреть по ссылкам: АМТ-16 , АМТ-32 , АМТ-64

MBJ-400 PRO – 3D-принтер технологии струйного нанесения связующего (MBJ), технология для массового производства, с областью построения 400х220х200 мм;
MBJ-500 PRO – 3D-принтер технологии струйного нанесения связующего (MBJ), технология для массового производства, с областью построения 500х450х400 мм;

Подробнее о 3D-принтерах можно посмотреть по ссылкам: MBJ-400 PRO и MBJ-500 PRO

EBM-150 – 3D-принтер технологии электронно-лучевого плавления (EBM) с областью построения 170х170х180 мм, мощность электронного луча 3000 Вт;
EBM-200 – 3D-принтер технологии электронно-лучевого плавления (EBM) с областью построения 200х200х450 мм, мощность электронного луча 6000 Вт;
EBM-400 – 3D-принтер технологии электронно-лучевого плавления (EBM) с областью построения 400х400х400 мм, мощность электронного луча 6000 Вт;
Подробнее о 3D-принтерах можно посмотреть по ссылкам: EBM-150, EBM-200, EBM-40

2. Компания AddSol – производитель 3D-принтеров по технологии SLM, компания разработала несколько 3D-принтеров различных конфигураций:

AddSol S90 с областью построения 90х90х90 мм с мощностью лазера 100/200 Вт;
AddSol D250 с областью построения ø250 мм и высотой 400мм с мощностью лазера 400 Вт (опционально с установкой 2-х лазеров);

3. Компания ONSINT – производитель 3D-принтеров по технологии SLM. На данный момент производит два различных конфигурации 3D-принтеров:

Onsint AM150 – оптимальный вариант для мелкосерийного производства с областью построения ø150мм и высотой 200 мм, мощность лазера 200/300 Вт;
Onsint AM300 – промышленный 3D-принтер с областью построения 320х320х420 мм с возможностью исполнения с двумя лазерами 500/700 Вт;

4. Илист – Институт лазерных и сварочных технологий – производитель 3D-принтеров технологии прямого лазерного выращивания (DMD) для 3D-печати крупногабаритных деталей различных конфигураций:

ИЛИСТ-L-3D-принтер технологии прямого лазерного выращивания с областью построения ø1300 мм и высотой 600 мм, мощность лазера 3 кВт;
ИЛИСТ-М- 3D-принтер технологии прямого лазерного выращивания с областью построения ø600 мм и высотой 400 мм, мощность лазера 1,5 кВт;
ИЛИСТ-L+- роботизированный 3D-принтер технологии прямого лазерного выращивания с областью построения ø1500 мм и высотой 1000 мм, мощность лазера 3 кВт;
ИЛИСТ-2ХL- роботизированный 3D-принтер технологии прямого лазерного выращивания с областью построения ø2200 мм и высотой 1000 мм, мощность лазера 4 кВт;

5. Компания АО Лазерные системы – производитель 3D-принтеров для серийного производства технологии SLM, имеет 3D-принтеры двух конфигураций:

М250 с областью построения 250х250х250 мм с двумя каналами сканирования, мощностью лазера 500 Вт, с возможностью установки лазера с мощностью 1000 Вт;
М350 с областью построения 350х350х350 мм, 2 канала сканирования с мощностью лазера 500 Вт, с возможностью установки лазера с мощностью 1000 Вт;

6. Компания ГК Лазеры и Аппаратура – производитель 3D-принтеров по технологии SLM:

3D-принтеры Селективного лазерного плавления серии МЛ6 с областью построения 100х100х200 мм и 250х250х250 мм ;

7. ООО Русатом-Аддитивные Технологии– производитель серийных промышленных 3D-принтеров технологий селективного лазерного плавления (SLM), прямого лазерного выращивания (DMD), электронно-лучевого аддитивного производства с использованием проволоки (EBAM), различных конфигураций:

RusMelt-3D-принтер технологии селективного лазерного плавления (SLM), с областью построения 300х300х370 мм, мощность лазера 500 Вт;
RusMelt-3D-принтер технологии селективного лазерного плавления (SLM), с областью построения 600х600х600 мм, мощность лазера 4х500 Вт;
3D-принтер технологии прямого лазерного выращивания (DMD), с областью построения 1500х1500х900 мм, мощность лазера 4000 Вт;
3D-принтер технологии электронно-лучевого аддитивного производства с использованием проволоки (EBAM), с областью построения 1500х1200х1400 мм, мощность луча 60 кВт;

8. АО «НПО «ЦНИИТМАШ» – разработчик 3D-принтеров технологии селективного лазерного плавления (SLM):

MeltMaster 550 – 3D-принтер технологии селективного лазерного плавления (SLM) с областью построения 550х450х450, мощность лазера 1000 Вт;

9. Компания 3DLAM – производитель 3D-принтеров по технологии SLM. На данный момент производит три различных конфигурации 3D-принтеров:

3DLAM Mid c цилиндрической формой построения ø150мм и высотой 220 мм, мощность лазера 300/500 Вт;
3DLAM Mini c цилиндрической формой построения ø 90- мм и высотой 100 мм, мощность лазера 300 Вт;
3DLAM Maxi c цилиндрической формой построения ø315 мм и высотой 350 мм, мощность лазера 300 Вт;

Подробнее о 3D-принтерах можно посмотреть по ссылкам: 3DLAM Mid и 3DLAM Maxi

10. Компания 3DSLA.RU-Российские 3D-принтеры – производитель 3D-принтеров по технологии SLM, модельный ряд машин представлен 3D-принтерами линейки RussianSLM (RussianSLM 125/150, RussianSLM 200 и RussianSLM PRO) и 3D-принтерами линейки ProM спроектированными и изготовленными по индивидуальным особенностям и улучшенным характеристикам.

Производители 3D-принтеров из КНР на Российском рынке

11. Компания Epuls-3D – производитель 3D-принтеров из КНР, имеет широкий спектр 3D-принтеров различных конфигурации области построения и применения: EP-M450 с областью построения 400х400х450 мм, EP-M300 с областью построения 300х300х450 мм.

12. Компания Farsoon Technologies – производитель промышленных 3D-принтеров различных конфигураций и применения с областью построения от 120х120х100 мм до 720х420х420 мм, от одного лазера до 8.

Как мы видим в России уже сформировался рынок металлических 3D-принтеров, но как разобраться в этом разнообразии. Какой металлический 3D-принтер нужен для вашего аддитивного производства или центра быстрого прототипирования? Для того, чтобы сузить круг возможных вариантов, нужно задать себе вот эти вопросы:

Из какого металлического материала вы планируете производить 3D-печать?

Это важно знать заранее, так как металлические сплавы имеют различные свойства, также и металлические 3D-принтеры имеют различные применение для 3D-печати. В этом случае важно понимать, что выбранное оборудование использует те материалы, которые вы будите использовать в будущем.

Какими механическими свойствами должны обладать детали после 3D-печати?

Металлические 3D-принтеры имеют различные методы производства, например: технология лазерного селективного плавления (SLM) во время 3D-печати имеет закрытую рабочую камеру построения с использованием нейтральных газов азота или аргона, технология электронно-лучевого плавления (EBM) имеет закрытую камеру, но 3D-печать происходит в вакуумной среде, технология струйного нанесения связующего (MBJ) имеет открытую камеру построения, а 3D-печать происходит в открытой атмосфере. Все эти нюансы влияют на получение механических свойств деталей 3D-печати и их качества, поэтому важно знать какими механическими свойствами должны обладать ваши конечные детали.

Насколько важна производительность и размер рабочей камеры построения?

Как вы уже знаете, 3D-принтеры имеют разные размеры камеры построения, мощность лазера или луча. Это важно знать изначально, потому что габариты детали на платформе построения должна полностью размещаться. Если для вас важна производительность, то есть варианты рассмотрения 3D-принтеров с использованием нескольких лазеров для увеличения производительности, если вы, к примеру выбираете 3D-печать технологией SLM.

Сертифицированы ли конечные металлические детали 3D-печати для отрасли, в которой они будут использованы?

Для определенных отраслей промышленности важно иметь сертифицированное 3D-оборудование, материалы и конечные детали, но в основном это не важно для большинства промышленных предприятий.

Может ли имеющийся персонал работать на 3D-принтере или нужно дополнительное обучение, новые специалисты?

Конечно, надо оценивать возможности существующих работников для принятия решения проводить дополнительное обучение или приглашать опытных операторов 3D-принтеров.

Предлагает ли производитель или дистрибьютор 3D-принтера послепродажные консультации и поддержку?

Это очень важный вопрос, потому что, если на вашем производстве не использовались промышленные 3D-принтеры, то на первое время вам будут нужны консультации по применению, а также сервисное обслуживание.

Теперь вы знаете, как выбрать промышленный 3D-принтер, а если у вас есть дополнительные вопросы, то вы можете проконсультироваться у профессиональных специалистов Группы компаний i3D – системного интегратора промышленных 3D-решений.

Металлическая 3D-печать технологией струйного нанесения связующего (Metal Binder Jetting)

От

-

11.07.2023

0

Технология струйного нанесения связующего (BJ) была разработана около 30 лет назад, но технология металлического струйного нанесения связующего (MBJ) появилась довольно недавно. На территории РФ 3D-принтеры технологии металлического струйного нанесения связующего (MBJ) установлены на Московском цифровом заводе российского бренда AM.TECH, а мы продолжаем знакомить наших клиентов с данной технологией.

Технология струйного нанесения связующего (BJ) — это метод аддитивного производства, при котором порошкообразный материал распределяется в слой и выборочно соединяется в желаемую конфигурацию с помощью связующего, которое обычно представляет собой полимерную жидкость. Во время 3D-печати слои «слой за слоем» склеиваются вместе, в результате получается 3D-печать детали с желаемой геометрией из порошка со связующим веществом, расположенная на платформе построения. Затем рабочую камеру построения нагревают для отверждения или «схватывания» связующего, если это необходимо, а затем произведенная деталь (детали) 3D-печати вынимаются из порошкового слоя в процессе отчистки от порошка. На этом этапе произведенные детали 3D-печати считаются заготовкой (green parts) или, другими словами, неготовыми для конечного использования. Затем происходит постобработка, такая как спекание или инфильтрация (заполнение пор), для достижения требуемых механических свойств.

Технология струйного нанесения связующего была первоначально разработана в Массачусетском технологическом институте (MIT) и запатентована в 1993 году Эмануэлем Саксом, который разработал процесс с использованием порошка гипсового типа и связующего глицерина / воды, нанесенного через термопузырьковые струйные печатающие головки. Технология была коммерциализировала компанией Z Corporation (Z Corp.), которая добавила полноцветные возможности на свою платформу и назвала технологию 3D-печатью. Технологию Z Corp. для прототипирования использовали в архитектурной и машиностроительной отрасли. Также проводились исследования в области использования металлической порошковой 3D-печати. Детали Z Corp. имели ограниченную структурную целостность, поэтому для повышения прочности детали погружали в отвердитель древесины или другие смолы с низкой вязкостью, которые затем проникали в детали по капиллярам. В 1996 году компания Extrude Hone лицензировала патенты Массачусетского технологического института, чтобы начать производство металлических деталей по технологией струйного нанесения связующего. В 2005 году компания ExOne отделилась от Extrude Hone, сосредоточившись на струйном нанесении связующего из нержавеющей стали, пропитанной бронзой, а также песка для 3D-печати литейных форм. Бронзово-стальной метало-матричный композит (MMC) производится путем 3D-печати порошка из нержавеющей стали в чистовую форму и бронзы с последующем нагревом этой детали в печи до температуры около 1100 ◦C. Бронза расплавлялась при этой температуре и проникала в заготовку из нержавеющей стали с помощью капилляр, образуя полностью плотный композит металлической матрицы из бронзы и нержавеющей стали. На Рис.1 показан весь процесс струйного нанесения связующего для исходной системы материалов бронзы и стали, который включает отверждение после печати и последующую постобработку для получения почти полностью плотных деталей. Система материалов из бронзы и стали по-прежнему предлагается сегодня компанией ExOne, но недавние разработки ExOne и других компаний привели к тому, что отдельные сплавы быстро вытесняют бронзовую сталь для компонентов конечного использования. На протяжении десятилетий было проведено множество исследований аддитивного производства технологий PBF (например, плавления и затвердевания) на конструкционных материалах, но было мало проведено исследований по использованию струйного нанесения связующего при 3D-печати аналогичных материалов.

Рис.1 Иллюстрация 3D-печати деталей металлического струнного нанесения связующего (MBJ) с последующими этапами отверждения, удаления порошка и уплотнения (инфильтрации).

Поскольку струйное нанесение связующего на металлический порошок берет свое начало из технологии порошкового плавления, спекания и прототипирования, в опубликованных работах в основном представлены исследования микроструктуры и плотности, а не характеристики поведения таких свойств, как механические, тепловые и магнитные. Кроме того, по сравнению с другими методами аддитивного производства, струйное нанесение связующего (BJ) быстро развивается, поэтому периодическая оценка нашего понимания струйного нанесения связующего (BJ) представляется жизненно важным. Несмотря на отсутствие исследования свойств 3D-печати деталей по технологии струйного нанесения связующего (BJ), полезность этой технологии становится очевидной. Исследования показало преимущества струйного нанесения связующего (BJ) по сравнению с аналогами PBF (SLM, EBM) с точки зрения серийного производства и трудозатрат оператора. Стратегия производства сделала технологию струйного нанесения связующего (BJ) превосходящим лазерные технологии (SLM) или электронно-лучевые (EBM) технологии для использования в серийном производстве. Некоторые другие преимущества струйного нанесения связующего (BJ) включают в себя:

В отличие от технологий PBF (SLM, EBM), струйное нанесение связующего (BJ) совместима практически с любым порошкообразным материалом, а поскольку многие порошкообразные металлы и керамика спекаются до полной плотности во многих современных отраслях промышленности, технология струйного нанесение связующего имеет реальный потенциал, чтобы превзойти технологии PBF (SLM, EBM) и как итог иметь самый широкий спектр материалов из всех процессов аддитивного производства.
Еще одно достоинство струйного нанесения связующего (BJ) по сравнению с другими методами аддитивного производства заключается в том, что процесс 3D-печати происходит при комнатной температуре и атмосфере, что позволяет избежать проблем, связанных с окислением, остаточным напряжением, элементарной сегрегацией и фазовыми переходами, что делает порошок вокруг деталей в платформе построения (область, где порошковый слой находится во время 3D-печати) легко перерабатываемыми для повторного применения. Кроме того, благодаря отказу от использования дорогостоящих герметичных камер, как вакуумная или использование инертного газа, объем платформы построения 3D-принтеров технологии струйного нанесения связующего (BJ) являются одним из самых больших по сравнению со всеми технологиями аддитивного производства (до 2200×1200×600 мм), сохраняя при этом высокое разрешение деталей, обеспечиваемое 3D-печатью. Важными особенностями процессов аддитивного производства являются максимальный размер и сложность производимых деталей, сроки производства и качества деталей, такие как точность размеров и дефекты конечных деталей.
В технологиях PBF (SLM, EBM) для создания поддержек при 3D-печати используется тот же материал, что и для 3D-печати детали, Поддержки крепятся к платформе построения для обеспечения стабильности во время 3D-печати, поэтому требуется больше времени и материала, чем при 3D-печати струйным нанесением связующего (BJ), где деталь поддерживается сыпучим порошком в рабочей камере. Кроме того, для любой геометрии детали, произведенной технологией струйного нанесения связующего (BJ) во время 3D-печати, не требуется поддерживаемая конструкция, в то время как при других технологиях аддитивного производства в конечном итоге требуются поддерживающие конструкции для нависающих элементов.
В процессах аддитивного производства PBF (SLM, EBM) используется источник тепла для плавления слоев порошка, что приводит к остаточным напряжениям в изготовленной детали. При струйном нанесении связующего (BJ) некоторое количество тепла используется в процессе 3D-печати для легкого отверждения связующего, однако этот нагрев минимален. Таким образом, поскольку во время 3D-печати не происходит значительного нагрева или плавления, связующие детали не испытывают термически индуцированных напряжений и искажений, поэтому изготовление нависающих элементов с помощью технологии струйного нанесения связующего (BJ) может быть более практичным, чем в технологиях PBF (SLM, EBM).
По сравнению с процессами аддитивного производства технологии PBF (SLM, EBM), в которых скорость производства деталей низкая из-за ограничений скорости сканирования, технология струйного нанесения связующего (BJ) имеет высокую производительность и может производить большие объемы деталей более экономично, чем другие методы аддитивного производства. Кроме того, некоторые геометрические формы и тонкие элементы деталей лучше подходят для 3D-печати струйного нанесения связующего, чем в технологиях PBF (SLM, EBM) или других технологиях аддитивного производства.
В отличии от аддитивного производства технологиями PBF (SLM, EBM), технология струйного нанесения связующего (BJ) позволяет получать различные плотности с контролируемой пористостью по форме и размеру в зависимости от температуры и времени спекания.

К основным недостаткам струйного нанесений связующего (BJ) можно отнести:

Струйное нанесение связующего (BJ) представляет собой многоступенчатый процесс, который состоит из этапов последующей обработки (отверждение и уплотнение).
3D-печать деталей показывают более низкую относительную плотность (~ 50%) по сравнению с процессами аддитивного производства PBF (SLM, EBM), а уплотнение из этого состояния обычно приводит к значительному искажению геометрии.
Более высокая шероховатость поверхности и более низкое разрешение получается при струйном нанесении связующего (BJ) (от 0,5 до 50 мкм) по сравнению с процессами аддитивного производства PBF (SLM, EBM).
Для большинства материалов по-прежнему необходима разработка стратегий постобработки.

Наиболее важным аспектом процесса струйного нанесений связующего (BJ), который в настоящее время ограничивает этот потенциал, является неспособность предсказать количество искажений, возникающих при спекании отдельных сплавов до полной плотности, что снижает общую точность процесса при 3D-печати, размер которых намного больше, чем при литье металлов под давлением (MIM).

Однако в настоящее время разрабатываются инструментальные средства для решения этой проблемы. Несмотря на недостатки этого процесса, интерес по поводу использования струйного нанесения связующего (BJ) уже начался для академических исследований, особенно в области конструкционных материалов, биосовместимых материалов, композитов и функциональных материалов. Причиной такого интереса является обширная история исследований и технологических знаний, которые были выполнены и разработаны в традиционном производстве с использованием порошковой металлургии и процесса спекания, которые могут быть непосредственно использованы для создания сплавов, используемых при 3D-печати технологией струйного нанесения связующего (BJ). Однако предстоит еще много работы. Во-первых, необходимо изучить характеристики порошка, такие как морфология порошка, средний размер и распределение частиц по размерам (PSD), химический состав порошка, а также особенности поверхности и их влияние на процесс струйного нанесения связующего (BJ). Кроме того, взаимодействие порошка со связующим во время 3D-печати и параметры струи нанесения связующего, такие как толщина слоя, насыщенность связующим, время сушки, ориентация и скорость 3D-печати, являются важными параметрами, влияющими на плотность и прочность деталей, полученных струйным нанесением связующего (BJ), что в конечном итоге влияет на качество конечной детали. Наконец, постобработка для достижения желаемой плотности материалов и чистоты поверхности играет важную роль в получении результата нужных свойств в конечных продуктах.

Таким образом, существующая база знаний порошковой металлургии, литья и другие методы 3D-печати аддитивных производств (лазерные или электронно-лучевые) полезны для новых разработок. Однако необходимы дальнейшие исследования для понимания важных особенностей струйного нанесения связующего (BJ), включая:

контроль и квалификацию характеристик порошка;
выбор связующего, метод его осаждения и совместимость с 3D-печатью, взаимодействие порошка со связующим, стабильность и характеристики выгорания;
спецификации параметров процесса 3D-печати (например, скорость 3D-печати, толщина слоя, время высыхания, скорость порошка);
спецификации и корреляция кинетики уплотнения со сложной геометрией и требуемыми процедурами последующей обработки (например, спеканием, инфильтрацией, последующей термообработкой, отделкой поверхности).

В этом обзоре особое внимание уделяется пониманию технологии аддитивного производства струйным нанесением связующего (BJ) и его будущих возможностей в производстве сложных деталей, а также дорожной карте для будущего развития в этой области.

Рис. 2. Детали, изготовленные технологией (BJ):

(a) деталь турбины, SS 420, инфильтрацией бронзой (дизайн: Airbus Deutschland GmbH); (b) вставка пресс-формы из инструментальной стали X190CrVMo20, (слева) «зеленая» заготовка и (справа) спеченная до полной плотности;

(c) серьга, SS 316L;

(d) гаечный ключ, SS 420;

(e, g) 3D-печатные детали, демонстрирующие возможности струйного нанесения связующего;

(f) антенна-рефлектор из SS 316 с инфильтрацией меди;

(h) песчаная форма с оболочечной структурой.

Производители оборудования – Основными компаниями, производящими коммерческие 3D-принтеры (BJ), являются:

ExOne (США, в 2021 году выкупила компания Desktop Metal), которая имела множество 3D-принтеров для 3D-печати крупными и мелкими порошками, начиная от литейного песка и заканчивая порошками размера MIM для таких металлов, как сплавы на основе никеля, нержавеющие стали, бронзы и золота;
Voxeljet (Германия) имеет 3D-принтеры на основе песка для литья в литейные формы и технологию на основе полиметилметакрилата (ПММА) для пластиковых деталей;
Z Corp. (США, приобретена 3D Systems в 2012 году) также имеет 3D-принтеры на основе песка для литья в литейные формы, а также 3D-принтеры для композитных или эластомерных деталей;
Digital Metal (Швеция), которая производит 3D-принтеры для 3D-печати порошков размера MIM.

Также, компании Desktop Metal, General Electric (GE), 3DEO и Hewlett-Packard (HP), российский бренд AM.TECH имеет две установки металлической 3D-печати технологией струйного нанесения связующего MBJ 400 Pro и MBJ 500 Pro.

И так, уже сейчас на Московском цифровом заводе установлен 3D-принтер металлического струйного нанесения связующего (MBJ) российского бренда AM.TECH MBJ 400 Pro.

Портативная система SCANTECH TrackProbe

От

-

04.07.2023

0

На Российском рынке измерительных устройств для проведения высокоточных контактных измерений система TrackProbe китайского производителя SCANTECH зарекомендовала себя как высокотехнологическое цифровое 3D-оборудование. SCANTECH TrackProbe — это портативная измерительная система, которая поставляется с оптической системой слежения (E-Track) и щупом (i-Probe) для получения размеров объектов, таких как опорные отверстия и скрытые точки сложной геометрии. Она может широко использоваться для измерения креплений, штамповки деталей и разметки для фактического припуска на механообработку. Система имеет одноточечную повторяемость до 0,025 мм и объемную точность до 0,049 мм. Скорость измерения может достигать 60 измерений/сек, что обеспечивает эффективное и точное измерение деталей различных типов.

До конца июля компания i3D на эту систему предоставляет скидку в 10%. Оборудование TrackProbe в наличии на складе в Москве. Получить полную информацию можно по почте 3d@i3d.ru или по телефону +7 (495) 108 60 68.

Фото: Оптическая система слежения и беспроводной измерительный щуп

Оптическая система слежения представляет собой устройство с двумя встроенными камерами, которое используется для определения положения и ориентации в пространстве беспроводного измерительного щупа и контрольных маркеров с помощью нанесённых на них оптических рефлекторов, и их преобразования в пространственные координаты. Оптическая система слежения может устанавливаться на штатив, стойку или настенный кронштейн.

Беспроводной измерительный щуп представляет собой измерительное устройство, используемое для контактного измерения необходимых точек. Контрольные маркеры используются для динамической привязки. При этом во время измерения нужно получать дополнительные данные, по крайней мере, с трех контрольных маркеров. Если контрольные маркеры имеют фиксированную привязку к объекту измерения, опорная точка между объектом измерения и оптической системой слежения может перемещаться во время измерения без изменения локальной системы координат.

Фото: Применение в авиации беспроводного измерительного щупа

Изготовленный из углеродного волокна измерительный щуп имеет небольшой вес всего 450 г. Его портативная и эргономичная ручка удобна для измерений любой сложности. Щуп поддерживает возможность быстрой замены и предусматривает возможность обновлений. Пользователи могут работать с ним в течение длительного времени, не чувствуя усталости.

Принцип действия систем заключается в определении пространственного положения точек на поверхности измеряемых объектов контактным методом с помощью беспроводного измерительного щупа, положение в пространстве которого определяется оптической системой слежения методом триангуляции по размещённым на корпусе щупа оптическим рефлекторам, и дальнейшем построении по полученным данным трёхмерной модели в виде облака точек. Между любыми из определённых точек можно провести линейные измерения. Система работает под управлением персонального компьютера пользователя с установленным специализированным программным обеспечением TViewer, предназначенного для обеспечения взаимодействия узлов приборов, выполнения сканирования, сохранения и экспорта измеренных величин, а также обработки результатов измерений, входящим в комплект поставки. Данная система испытана в аккредитованной лаборатории РФ и внесена в реестр СИ.

Фото: Измерения с помощью беспроводного измерительного щупа

Эксклюзивным дистрибьютором продукции производства компании SCANTECH на территории РФ является i3D (ООО «НПО «3Д-Интеграция»), которая уже много лет реализует сложные проекты по внедрению 3D-решений в автомобильной промышленности, авиационно-космической отрасли, РЖД и судостроении, энергетической промышленности и многих других.

Поставка оборудования на TrackProbe, что очень важно, происходит в комплексе с программным обеспечением, обучением и последующей поддержкой. Потенциальные клиенты могут ознакомиться с оборудованием в демо-зале компании.

Пресс-релиз: Открытие «Московского Цифрового Завода»

От

-

03.07.2023

0

3 августа 2023 г. произойдет значимое событие в мире аддитивного производства. На карте города Москвы компания ООО «НПО «3Д-Интеграция» открывает «Московский Цифровой Завод» общей площадью 1000 кв.м., открытие которого с нетерпением ожидают многие компании из различных отраслей промышленности. На «Московском Цифровом Заводе» размещаются три предприятия: «AM.TECH» – производство отечественных промышленных 3D-принтеров; «СПИН» – цифровое производство полного цикла, которое оказывает услуги 3D-печати, 3D-сканирования и обратного проектирования; «FHZL RUS» – совместное российско-китайское предприятие по производству промышленных 3D-принтеров «FHZL» для печати песчаных форм для литья.

Российский бренд «AM.TECH» – производит промышленные 3D-принтеры 5 технологий, а также занимается разработкой линейки отечественных промышленных 3D-принтеров по технологии селективного лазерного плавления (SLM). Это проект компании «3Д-Интеграция» при поддержке МИНПРОМТОРГ РФ, в котором реализуется субсидия ПП 1649. Оборудование «AM.TECH» планируется выпускать серийно для рынка РФ и стран БРИКС++.

«СПИН» – оказывает услуги 3D-печати от тестовых до производства серийных деталей технологий таких как: MBJ, EBM, SLM, FDM, FGF, керамические 3D-принтеры технологии DLP и оказывает услуги обратного проектирования с использованием метрологического оборудования: 3D-сканеров и КИМ.

Российско-китайское предприятие «FHZL RUS» – совместное российско-китайское предприятие, организованное китайской компанией «FHZL» и российским интегратором i3D. «FHZL RUS» планирует выпуск всех 12 серий промышленных песчаных 3D-принтеров, роботизированных комплексов. В рамках данного проекта будет создан большой склад запасных частей, что позволит поддерживать гарантированно высокий уровень сервисного обслуживания наших клиентов.

Столь масштабный проект является беспрецедентным событием в Российской Федерации по развитию аддитивных технологий частной компанией.

Предприятие «Московский цифровой завод» находится по адресу: г. Москва, Дмитровское шоссе 9, стр. 3.

Революция в 3D-печати микро-газотурбинных двигателей, будущее энергетики.

От

-

30.06.2023

0

Компания ООО «НПО «3Д-Интеграция» в скором времени запустит «Московский цифровой завод», на котором будут представлены прорывные технологии аддитивного производства российского бренда «AM.TECH». Также, компания является резидентом «Аэрокосмической Инновационной Долины», где планирует дальнейшее развитие технологий аддитивного производства в аэрокосмической промышленности, а пока мы предлагаем интересное применение аддитивного производства в 3D-печати микро-газотурбинных двигателей с использованием технологии селективного лазерного плавления (SLM) и керамического 3D-принтера. Все эти технологии представлены у российского бренда «AM.TECH» на «Московском цифровом заводе».

В Израильском технологическом институте используя технологии аддитивного производства, сконструировали микро-газотурбинный двигатель, тем самым сделав огромный шаг к производству силовых установок для выработки электроэнергии. Эта революционная разработка основана на гениальном подходе в проектировании для аддитивного производства, которая бросает вызов традиционным производственным парадигмам.

Геометрический демонстратор 3D-печати микро-газотурбинного реактивного двигателя

В данном проекте аддитивное производство было использовано как основная технология производства. Поэтому изначально микро-газотурбинный двигатель был спроектирован с применением 3D-печати для пропорционального производства электроэнергии с возможностью генерировать электроэнергию с мощностью менее 300 киловатт и тягой ниже 2 Кн.

Команде разработчиков удалось создать микро-газотурбинный двигатель в масштабе 5 см, который потенциально обеспечивает мощность в 300 Вт для беспилотников, тем самым увеличивая его время полета, благодаря более высокой плотности энергии по сравнению с обычными батареями.

Функциональная схема газовых и топливных выходов

Эти возможности при создании микро-газотурбинного двигателя с использованием аддитивного производства команда использовала еще во время кризиса COVID-19. Они внедрили инновационную конструкцию предварительно собранного самонесущего турбо-машинного оборудования для медицинских аппаратов искусственной вентиляции легких. «Мы перенесли это ноу-хау, разработанное нами в области самонесущих турбомашин, на газовые турбины» — сказал руководитель проекта профессор Бени Цукурель.

В этой разработке были задействованы Институт гидродинамики фон Кармана, Измирский университет Катипа Челеби и компания разработчик программного обеспечения «PTC». Институт фон Кармана предоставил высокоточное моделирование аэродинамики и горения, Измирский университет Катипа Челеби предоставил свои навыки вычислительной гидродинамики для оценки несущей способности гидростатических подшипников, а компания «PTC» предоставила свои обширные знания в области технологий аддитивного производства, в частности, мощную CAD систему для проектирования и программу для симуляции процесса «Creo».

Самонесущий ротор (турбина-вал-компрессор) и охватывающий автономный стационарный корпус (регенератор, направляющие лопатки сопла, корпус подшипника, камера сгорания, диффузор)

Оптимизация производительности с помощью аддитивного производства

Рассматривая ограничения при проектировании для аддитивного производства, они начали с разработки уменьшенной модели. Проще говоря, это оптимизированная модель, которая сохраняет важнейшие аспекты исходной системы, но упрощает ее для более легкого анализа и использования.

При проектировании реактивных двигателей традиционно центральное место занимает аэродинамика. Цель состоит в том, чтобы достичь максимальной производительности с точки зрения термодинамики, что переводится на тяговооруженность и удельный расход топлива или, другими словами, в мощность и плотность энергии. Однако этот подход не работает, когда речь идет о миниатюрных двигателях.

Эта уменьшенная модель отражает все аспекты присутствующие в двигателе, как аэродинамика, теплопередача, динамика ротора, горение. Они убедились, что каждый слой, созданный в процессе 3D-печати имеет ограничения аддитивного производства, которые включают в себя, в частности, учет углов наклона консолей, минимальной толщины и пористости и т.д. Так, в производстве металлической части использовался 3D-принтер EOS M 290, а керамические компоненты были произведены на 3D-принтере «Lithoz». Керамические компоненты более сложные в производстве, однако они обладают такими преимуществами, как высокая прочность и гладкая шероховатость поверхности, что позволяет улучшать аэродинамические характеристики. Это приводит к значительной экономии расхода топлива, отсюда и потенциальная привлекательность использования керамики для конкретных компонентов.

Таким образом, цель концептуального проектирования показывает, что отклонение всего на 5% может повлиять на экономию топлива или тягу почти на такую же величину. В мире проектирования реактивных двигателей даже самые маленькие процентные отклонения могут привести к серьезным изменениям. Аэродинамические характеристики компрессора с керамическими деталями были на 3-4 % выше по производительности, звучит незначительно, но многие конструкторы иногда для получения 1% идут на многие жертвы в проектировании для получения таких результатов.

3D-печать монолитного ротора из нитрида кремния, микро-газотурбинного двигателя, рассчитанный на работу с оборотами 500 000 об/мин

Есть ли будущее энергетики произведенного на 3D-принтере?

Будущее энергетики может быть заново изобретено исследователями с использованием технологии 3D-печати. Проект, ориентированный на применение микро-газотурбинных двигателей в производстве энергии, меняет традиционное понимание энергоэффективности и создает новые возможности для устойчивого развития.

Профессор Бени Цукурель предложил два различных применения этой технологии. Во-первых, он подчеркнул военное использование, в частности для беспилотных летательных аппаратов. Второе, более убедительное применение, как распределенное производство энергии. Обычные централизованные электростанции имеют предел энергоэффективности около 65%, это означает, что 35% вырабатываемой энергии просто тратится впустую. Он предложил решение, использования комбинированного производства тепла и электроэнергии с распределенными микро-газотурбинными двигателями в населенных пунктах.

Микро-газотурбинный двигатель в масштабе 5 см, рассчитанная на мощность 300 Вт.

Далее он пояснил: «Возобновляемые источники энергии — это источники с перебоями. Вы же не хотите полагаться на то, будет ли сегодня ветер или нет, верно? Или будет ли сегодня солнце. Вы хотите, чтобы ваше производство работало, несмотря ни на что. Так как же тогда иметь гибкую и надежная сеть, даже если возобновляемые источники энергии могут производить или не производить энергию?»

Быстрота в этом контексте не означает спринтерский бег по беговой дорожке. Это относится к способности быстро адаптироваться и реагировать на изменения спроса на энергию. В данном случае эти изменения — это непредсказуемая отдача от возобновляемых источников энергии. Традиционные централизованные электростанции не совсем Усэйн Болт в этом спринте — они не созданы для быстрых изменений. В небольших микро-газотурбинных двигателях есть такая возможность.

Профессор выразил свое восхищение потенциальным социальным воздействием их работы, особенно в том, что касается возможности микро-газотурбинных двигателей сжигать аммиак, который может выступать в качестве возобновляемого, зеленого, без углеродного топлива — это прорыв.

Аммиак использовался в качестве топлива и раньше, особенно во время Второй мировой войны в Бельгии, но с тех пор конструкции камер сгорания для газовых турбин значительно изменились. Технология, разработанная его командой, имеет пористую камеру сгорания, которая особенно подходит для сжигания аммиака. Хотя не они изобрели пористую камеру сгорания, они первыми ее применили.

Пористая среда из карбида кремния обеспечивает широкую стабильность соотношения топлива и воздуха.

Устойчивое развитие энергетики с использованием аммиачных двигателей

Двигатели, работающие на аммиаке, времен Второй мировой войны представляли собой ряд проблем, в первую очередь за их чувствительность к качеству топлива и отсутствие гибкости в этом вопросе, поэтому разработчики сочли газотурбинные двигатели более подходящей технологией для своего проекта.

В газотурбинных двигателях в большинстве конструкций камер сгорания используют совершенно другую технологию. Они оптимизированы для испарения с помощью разделительной трубки для дозирования топлива и впрыска горячих газов в турбину.

В отличие этого команда использовала уникальное применение особой технологии пористой камеры сгорания. Это первый раз, когда эта технология была применена в микро-газотурбинных двигателях, работающие на аммиаке, что делает эту разработку новаторской.

Давайте разберем термин «пористая камера сгорания». Это особый тип камеры сгорания, в которой топливно-воздушная смесь сжигается в пористой среде, создавая высокоэффективное сгорание с низким уровнем выбросов. Однако, это не дает никакого контроля над пористостью и тем, как она распределяется в направлении потока.

Прорыв заключается в применении аддитивного производства. Такая камера сгорания создана с применением био-дизайна и имеет форму пончика с сетчатой структурой, похожей на пузырьки, внутри. Пористость этой структуры изменяется в направлении потока, которое в данном случае радиально направлено внутрь. Именно здесь и проявляется полезность 3D-печати, поскольку она позволяет контролировать градиент пористости, чего невозможно достичь при использовании традиционных технологий производства.

Пористая камера сгорания, работающая с предварительно смешанными топливно-воздушными смесями

Эти революционные концепции и их будущее применение могут изменить мир, каким мы его знаем. Поскольку мы сталкиваемся с экзистенциальной угрозой изменения климата, подобные инновации не просто интригуют, они могут иметь решающее значение для нашего выживания.

О «Московском цифровом заводе»

На площадке «Московского цифрового завода» размещается опытно-конструкторское производство «AM.TECH», демо-зал российского бренда «AM.TECH», аддитивное производство, совместное Российско-Китайское предприятие ООО «FHZL RUS».

Опытно-конструкторское производство «AM.TECH» разрабатывает линейку отечественных промышленных 3D-принтеров по технологии «Селективного лазерного плавления» (SLM). Это проект компании ООО «НПО «3Д-Интеграция» при поддержке «Министерства промышленности и торговли РФ», в котором реализуется субсидия ПП 1649 в 280 млн. рублей с общим объемом инвестиций в 425 млн. рублей. Созданную продукцию планируется выпускать серийно для рынка РФ и в странах БРИКС+ для выполнения 3D-печати высокоэффективными сплавами для различных отраслей промышленности.

Демо-зал представлен российским брендом «AM.TECH» с 3D-принтерами различных аддитивных технологий таких как: MBJ, EBM, SLM, FGF, керамические 3D-принтеры технологии DLP и собственное производство 3D-сканеров и КИМ.

Аддитивное производство полного цикла, которое оказывает услуги 3D-печати различных технологий и применений, от тестовых деталей до серийного производства и услуг обратного проектирования с использованием метрологического оборудования.

Совместное Российско-Китайское предприятие ООО «FHZL RUS», на котором происходит сборка 12 различных серий промышленных песчаных 3D-принтеров.

Предприятие «Московский цифровой завод» находится по адресу: г. Москва, Дмитровское шоссе 9, стр. 3.

ООО «НПО «3Д-Интеграция» на сессии «Интеграция промышленных аддитивных и метрологических систем. Обратный инжиниринг»

От

-

23.06.2023

0

22.06.2023 года на предприятии «Московский цифровой завод» с Программой «Интеграция промышленных аддитивных и метрологических систем. Обратный инжиниринг» состоялась совместная выездная сессия Ассоциации производителей оборудования «Новые технологии газовой отрасли» и компании ООО «НПО «3Д-Интеграция», на которую были приглашены члены Ассоциации крупнейших производственных предприятий в газовой отрасли.

Целью данного мероприятия было знакомство с компетенциями и технологиями аддитивного производства представленных на «Московском цифровом заводе», с дальнейшим интегрированием их на производства газовой отрасли в рамках импортозамещения. Открывая сессию, выступили Исполнительный директор Ассоциации производителей «Новые технологии газовой отрасли» Андрей Кириленко и Генеральный директор ООО «НПО «3Д-Интеграция» Михаил Родин. В своем приветственном слове к участникам сессии Андрей Кириленко сказал:

Фото: Исполнительный директор Ассоциации производителей «Новые технологии газовой отрасли» Андрей Кириленко

«Находясь в стенах «Московского цифрового завода», мы видим собственными глазами, какие большие усилия вложены в это новое производство, и мы рады уникальной возможности быть здесь до официального открытия. От души поздравляю коллег с новосельем, с переездом на эту производственную площадку и со значительным расширением своей деятельности. Мы в курсе широкого технического оснащения предприятия, его возможностей эффективного решения проблем по импортозамещению. Желаю ООО «НПО «3Д-Интеграция» провести нашу совместную сессию максимально продуктивно и ответить участникам на все их каверзные вопросы».

Генеральный директор ООО «НПО «3Д-Интеграция» Михаил Родин в ответном слове, сделал презентацию «Группа компаний i3D-интегратор и производитель аддитивного оборудования в России» в которой раскрыл основные бизнес-проекты компании: «МЦЗ» – ООО НПО «3Д-Интеграция», «СПИН», Российский бренд «AM.TECH», Российско-Китайское предприятие песчаных 3D-принтеров ООО «FHZL RUS». Рассказал о развитии рынка АТ в мире, где, в частности, он отметил:

Фото: Генеральный директор ООО «НПО «3Д-Интеграция» Михаил Родин

«Развитие аддитивных технологий в мире до 2022 увеличивалось каждый год на 30%, в 2023 году этот показатель составил 18%. Рынок АТ в РФ вырос в 10 раз за последние 8 лет, но тем не менее Россия отстает в этом развитии и ее доля составляет всего лишь 1,6% от глобального рынка аддитивных технологий, поэтому компания развивает и локализует только промышленное оборудование для аддитивного производства, что на данный момент является «Трендом № 1». Главная цель сегодняшней сессии совместить теоретическую и практическую часть воедино, где в первой части наши инженеры расскажут о технологиях аддитивного производства и возможности обратного проектирования, а во второй части для участников сессии проведут осмотр оборудования на производственной площадке центра «СПИН»».

Фото: Руководитель продуктового направления селективного лазерного плавления Павел Ладнов

С первым докладом выступил Руководитель продуктового направления селективного лазерного плавления Павел Ладнов, в котором рассказал о производственном применению аддитивных технологий в нефтегазовой отрасли и представил пример разработки отраслевого стандарта учитывая европейский опыт внедрения. Ведущий специалист по 3D-решениям Антон Лихтер рассказал о практическом применении 3D-печати керамикой технологией цифровой обработки светом (DLP) российского бренда «AM.TECH». Руководитель направления прямой 3D-печати металлами и керамикой Георгий Казакевич сделал обзор технологий металлической 3D-печати струйного нанесения связующего (MBJ) и технологии электронно-лучевого плавления (EBM) российского бренда «AM.TECH». Первую часть сессии своим выступлением завершил Руководитель направления литейного оборудования отдела 3D-технологий Алексей Ембулаев, в которой он рассказал о промышленных песчаных 3D-принтерах и о практическом применении 3D-печати в создании литейных форм.

Фото: Совместная выездная сессия Ассоциации производителей оборудования «Новые технологии газовой отрасли» и компании ООО НПО «3Д-Интеграция»

Вторую часть сессии открыл своим выступлением Руководитель направления метрология Дмитрий Екимов, который сделал обзор современных средств цифровой метрологии и провел мастер-класс в применении в обратном проектировании и контроле измерений. Специалист по аддитивным технологиям Дмитрий Мяснянкин сделал доклад по применению полимерной 3D-печати гранулами. Руководитель центра производства Евгений Копылов рассказал о технологиях, которые будут оказывать услуги 3D-печати и обратного сканирования.

Фото: Совместная выездная сессия Ассоциации производителей оборудования «Новые технологии газовой отрасли» и компании ООО «НПО «3Д-Интеграция»

После выступления всех участников выездной сессии, в дискуссии «вопрос-ответ», сформировалось желание членов Ассоциации производителей «Новые технологии газовой отрасли» об организации индивидуальных встреч на предприятиях для получения лучшего результата в применении аддитивного производства.

Фотоотчет о Совместной выездной сессии Ассоциации производителей оборудования «Новые технологии газовой отрасли» и компании ООО «НПО «3Д-Интеграция»

О «Московском цифровом заводе»

На площадке «Московского цифрового завода» размещается опытно-конструкторское производство «AM.TECH», демо-зал российского бренда «AM.TECH», аддитивное производство, совместное Российско-Китайское предприятие ООО «FHZL RUS».

Опытно-конструкторское производство «AM.TECH» разрабатывает линейку отечественных промышленных 3D-принтеров по технологии «Селективного лазерного плавления» (SLM). Это проект компании ООО «НПО «3Д-Интеграция» при поддержке «Министерства промышленности и торговли РФ», в котором реализуется субсидия ПП 1649 в 280 млн. рублей с общим объемом инвестиций в 425 млн. рублей. Созданную продукцию планируется выпускать серийно для рынка РФ и в странах БРИКС+ для выполнения 3D-печати высокоэффективными сплавами для различных отраслей промышленности.

Демо-зал представлен российским брендом «AM.TECH» с 3D-принтерами различных аддитивных технологий таких как: MBJ, EBM, SLM, FGF, керамические 3D-принтеры технологии DLP и собственное производство 3D-сканеров и КИМ.

Аддитивное производство полного цикла, которое оказывает услуги 3D-печати различных технологий и применений, от тестовых деталей до серийного производства и услуг обратного проектирования с использованием метрологического оборудования.

Совместное Российско-Китайское предприятие ООО «FHZL RUS», на котором происходит сборка 12 различных серий промышленных песчаных 3D-принтеров.

Предприятие «Московский цифровой завод» находится по адресу: г. Москва, Дмитровское шоссе 9, стр. 3.

«AM.TECH»-технология 3D-печати Электронно-лучевого плавления (EBM) (EBDM)

От

-

16.06.2023

0

Отраслевой портал «INDUSTRY3D» продолжает серию публикаций посвященных технологии ЭЛП (EBM). В предыдущей статье мы познакомили наших подписчиков с российским брендом «AM.TECH», который представил 3 промышленных 3D-принтера технологией ЭЛП (EBM) для Российского рынка. В этой статье мы рассмотрим историю появления технологии ЭЛП (EBМ) и ее технические возможности. Расскажем о реальном применении данной технологии на примерах, также познакомим с технологией Прямого электронно-лучевого производства (EBDM),

Технические общие сведения

Электронно-лучевое плавление (Electron Beam Melting, EBM), изобретенная компанией «Arcam», является одним из способов аддитивного производства с использованием металлических порошков. Технология ЭЛП(EBM) была исследована и разработана для быстрого прототипирования, использовании в аддитивном производстве, для производства оснастки и биомедицинской инженерии. Технология ЭЛП (EBM) использует энергию электронного луча для расплавления металлического порошка «слой за слоем» для 3D-печати деталей.

Благодаря способности 3D-печати создавать сложные геометрические формы, процесс ЭЛП (EBM) подходит для серийного производства небольших партий деталей. Этот процесс позволяет производить индивидуальные детали, оптимизированные в CAD со сложной геометрией, которые не могут быть произведены традиционными технологиями производства. Процесс напрямую использует данные CAD и завершается за один шаг, поэтому скорость производства деталей очень высока. После завершения проектирования дизайнер может получить спроектированную деталь в течение 24 часов после 3D-печати. С помощью этого процесса значительно сокращается время выполнения заказа по сравнению с литьем в песчаные формы или литьем по выплавляемым моделям. В производственном процессе ЭЛП (EBM) и вакуумная технология объединяются для получения высокой мощности, что обеспечивает отличные механические свойства материалов. Кроме того, электронно-лучевая технология также способствовала разработки еще одной технологии прямого электронно-лучевого производства (Electron Beam Direct Manufacturing, EBDM).

История развития технологии EBM

Технология была получена из известной технологии электронно-лучевой сварки. В электронно-лучевой сварке используются электронные лучи большой мощности для непосредственного расплавления сварочного материала в вакуумной среде или почти в вакуумной среде. Используя электронный луч для быстрого сканирования, чтобы сформировать зону плавления куда подаётся металлическая проволока, чтобы шаг за шагом помещать ее в зону плавления в соответствии с линией сканирования электронно-луча. Электронный луч расплавляет металлическую проволоку тем самым образуя отложение расплавленного металла. Эта технология разработана совместно с Массачусетским технологическим институтом (MIT) и «Pratt & Whitney» в 1990-х годах и используется для производства больших дисков турбин.

Основа технологии электронно-лучевого плавления (EBM) заключается в том, что развитие электронно-лучевой сварки в то время было хорошо изучена. Электронный пучок промышленного класса может достигать десятков киловатт и может плавить и сваривать металлические пластины толщиной более 40-100 мм. Электронные лучи могут сваривать алюминиевые сплавы, титановые сплавы, жаропрочные сплавы на основе никеля и т. д.

Из-за большого диаметра точки фокусировки электронного пучка тепловой эффект при сварки сильный, а точность производства деталей ограничена. Электронно-лучевое плавление (EBM) позволяет получить более точную заготовку детали, чем прецизионное литье, что может сократить рабочее время и затраты на механическую обработку примерно на 70-80%.

Также с момента п мощной электронно-лучевой технологии в конце 1990-х годов, Китай также начал активно проводить исследования в области аддитивного производства. После 2006 года было официально создано научно-исследовательское подразделение для применения быстрого прототипирования по технологии электронно-лучевого плавления (EBM). Используя различные типы материалов для изучения быстрого и стабильного плавления с последующим затвердеванием и контролем структурной деформации. В настоящее время эта технология используется для производства деталей самолетов и применяется при разработке новых деталей.

Технология быстрого прототипирования ЭЛП(EBM) все еще имеет некоторые технические трудности, которые требуют дальнейшего изучения, такие как высокая теплоотдача в процессе 3D-печати, также есть трудности контролирования металлографической структуры металлических компонентов, когда 3D-печать происходит достаточно длительно по времени, а первые слои затвердевшей части находятся в зоне высоких температур. Имеются трудности в контролировании роста металлических кристаллов, что приводит к внутреннему напряжению больших деталей и так далее. Формирование электронного пучка не эффективно для 3D-печати внутренних полостей, торсионных тел, тонкостенных полостей и т.д. Точность поверхности сетчатой решетки находится на миллиметровом уровне, поэтому после 3D-печати по-прежнему требуется традиционная прецизионная обработка, а также традиционная термическая обработка или даже ковка.

Не смотря на текущие проблемы, скорость 3D-печати ЭЛП(EBM) в настоящее время является самой высокой в сравнении с другими технологиями аддитивного производства, которая может достигать 15 кг / час. Индустриализация оборудования является востребованной, а цена создания производственной линии остается невысокой, а с появлением российского бренда «AM.TECH» отраслевой портал «INDUSTRY3D» ожидает большую заинтересованность потенциальных клиентов на Российском рынке. Технология ЭЛП(EBM) также обладает определенной сварочной способностью, поэтому используется для ремонта поверхности металлических деталей и тем самым имеет широкую перспективу применения. В области двигателестроения США и Китай в настоящее время активно исследуют технологию 3D-печати металлами почти с чистой формой монокристаллического металла с электронно-лучевым управлением. Уже сейчас достигнут прорыв, который снизил проблемы дорогостоящего производства традиционных монокристаллических лопаток турбин. Также произошли значительные улучшения характеристик авиационного двигателя, что дало большой толчок к развитию и совершенствованию авиационных газотурбинных двигателей.

Технология ЭЛП (EBM)

Металлические детали после 3D-печати, полученные селективным лазерным плавлением (SLM) или технологией металлической 3D-печати струйного нанесения связующего (MBJ), очень качественные и могут использоваться в различных отраслях промышленности. Однако не все детали, произведенные 3D-печатью, имеют характеристики с плотностью 100%. Технология электронно-лучевого плавления (EBM) решает эту потенциальную проблему. Она аналогична принципу DMLS и SLM, за исключением того, что источником тепловой энергии является не лазерная установка, а электронный луч и 3D-печать происходит в вакуумной среде.

Во время 3D-печати происходит бомбардировка металлического порошка высокоскоростными электронами и при этом генерируемая кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию для расплавления металлического порошка.

Электронный пучок генерируется электронно-лучевой пушкой, расположенной в верхней части вакуумной камеры. Электронная пушка неподвижна, в то время как электронный пучок может управляться контролируемым образом, чтобы достичь всей рабочей зоны 3D-печати. Когда нить накаливания нагревается до определенной температуры, то начинает испускать электроны. Электроны ускоряются до половины скорости света в электрическом поле. Затем электронный пучок управляется двумя магнитными полями. Первое магнитное поле действует как электромагнитная линза и отвечает за фокусировку электронного пучка до нужного диаметра. Затем второе магнитное поле направляет сфокусированный электронный пучок в желаемую рабочую точку на рабочую платформу построения.

Прежде чем электронный пучок начнет сканировать и расплавлять первый слой металлического порошка, ракель для нанесения порошка на рабочую платформу построения равномерно распределяет материал, подаваемый из бака, где находится порошок, в соответствии с высотой первого слоя. После того, как распределение порошка завершено, электронная пушка испускает электронный пучок, а расплавленный металлический порошок выборочно сканируется в соответствии с толщиной первого слоя и трехмерной модели. После того, как порошок сканируется электронным пучком, он быстро плавится и затвердевает. Когда происходит сканирование электронным лучом, порошок в сканируемой области расплавляется, затем порошок наносится повторно и процесс снова повторяется, так слой за слоем происходит 3D-печать детали.

Часто в настоящее время технология ЭЛП (EBM) в качестве сырья использует титановые сплавы. Рассмотрим базовый процесс на принципиальной схеме: Основной процесс технологии ЭЛП(EBM) с использованием сплава Ti-6Al-4V. Перед началом электронно-лучевого плавления (EBM) помещаем в камеру построения платформу (7), плашмя на слой порошка кладем загрузчик подачи порошка (5), равномерно распределяем металлический порошок в баке подачи порошка (4) на платформу построения (на котором первый слой порошка) электронный луч испускаемый электронной пушкой (1), проходит через фокусирующую линзу (2) и отражающую пластину (3) проецируемый на слой порошка, в соответствии с информацией профиля первого слоя и заданной модели детали. Далее область порошкового слоя выборочно расплавляется с образованием двумерного поперечного сечения детали в горизонтальном направлении. Поршень цилиндра с платформой построения опускается на высоту слоя следующего построения. Поршень порошкового цилиндра поднимается на такое же расстояние, а загрузчик снова распределяет второй слой порошка и электронный луч начинает сканировать расплавленный порошок в соответствии с CAD второго слоя для 3D-печати. Таким образом, повторяющийся процесс слой за слоем (6) может, наконец, получить форму производимой детали. После завершения 3D-печати и полного остывания в камере построения, деталь вынимается для дальнейшей постобработки.

Основные преимущества технологии ЭЛП(EBM)

Технология ЭЛП (EBM) обладает такими преимуществами, как эффективность, отличные показатели чистоты и плотности материала, возможность 3D-печати материалами, которые не могут быть использованы традиционными процессами.

(1) Эффективность

Если одновременно обрабатывается много деталей, то ПО системы ЭЛП (EBM) будет управлять электронной пушкой и делить электронный пучок, испускаемый электронной пушкой, на несколько электронных пучков. Площадная 3D-печать для обеспечения эффективности работы. По сравнению с однократным электронно-лучевым сканированием, время сканирования каждого слоя очень быстрое, что обеспечивает высокую эффективность.

(2) Высокая чистота материала

Чистка в камере построения проводится пылесосом перед началом 3D-печати технологией ЭЛП (EBM). Весь процесс 3D-печати осуществляется в вакуумной среде и заполняется инертным защитным газом гелием, чтобы избежать окисления порошка во время 3D-печати, поэтому после работы оборудования почти не образуются родственные оксиды, а загрязнение материала низкое.

(3) Высокий коэффициент использования сырья

По окончании 3D-печати платформа построения автоматически опускаться до тех пор, пока не соприкоснется с радиатором. Радиатор передает тепло от детали к стенке полости, чтобы сократить время, необходимое для охлаждения, а затем деталь очищается от неиспользованного порошка, который после просеивания используется повторно.

(4) Равномерное уплотнение детали

На уплотнение материалов влияют многие факторы, такие как текучесть частиц порошка и стратегия построения материала. 3D-печать технологией ЭЛП (EBM) позволяет достигать равномерного уплотнения материалов с отличной плотностью.

(5) 3D-печать материалами, которые не могут быть использованы в традиционных методах производства

Из-за недостатков, таких как хрупкость при комнатной температуре и плохой технологичности сплавов на основе TiAl, традиционные методы производства этого сплава не удовлетворяют потребностям промышленности. В данном случае технология ЭЛП (EBM) предпочтительней для использования в качестве процесса 3D-печати с использованием сплава TiAl.

Текущие исследования и разработки сосредоточены на производстве деталей для автомобильной промышленности, авиационно-космической отрасли и 3D-печати биомедицинских имплантатов. Типичными областями применения являются небольшие партии деталей со сложной геометрией, которые часто требуют слишком длительного времени для выполнения заказа и времени производства с использованием литья и механической обработки, или коэффициент использования материала в традиционных процессах слишком низок.

В авиационно-космической отрасли эта технология используется для 3D-печати деталей, геометрия которых недоступна для производства другими технологиями.

Например: сложные конструкции с применением био-дизайна, предназначенные для снижения веса, облегченная конструкция с внутренними полостями, оптимизированная конструкция для распределения веса и управления потоком, оптимизация распределения материала и напряжений, конформная конструкция каналов охлаждения.

В индустрии профессиональных гонок, команды используют эту технологию для создания деталей с высокой продуктивностью или прототипов.

В настоящее время при проектировании транспортных средств нового поколения в основном учитывается экономия топлива, снижение массы и соответствие экологическим требованиям. В соответствии с этим требованием, основным материалом для применения будущих автомобилей будут титановые сплавы. По мере быстрого развития технологии быстрого прототипирования из титанового сплава текущее применение 3D-печати технологией ЭЛП (EBM) в области автомобилестроения в основном включает в себя пять аспектов:

Непосредственное производство сложных конструкционных деталей;
Производство легких конструкционных деталей для автомобилей;
Настройка специальных заготовок и испытательных инструментов;

Производство моделей транспортных средств. Шасси, приборная панель, сиденья, некоторые детали двигателя и внешние детали кузова автомобиля могут быть изготовлены по технологии ЭЛП (EBM).

В области медицины ортопедические имплантаты, изготовленные на заказ, могут использоваться для эффективного замещения искусственных костей произвольной формы с использованием металлов, таких как коммерчески чистый титан или титановые сплавы. Специфическая для пациента искусственная коленная или седалищная кость является более адаптируемой и долговечной, а большинство процедур ортопедической имплантации является 3D-печать индивидуальных протезов.

Конкретные примеры применения

1.Технология 3D-печати для производства двигателя LEAP

Компания Avio, входящая в состав GE Aviation, разработала новую технологию 3D-печати металлом для нового двигателя LEAP. Газотурбинные лопатки реактивного двигателя, изготовленные этим процессом, где используется новый электронный пучок в десять раз мощнее, чем традиционное лазерное плавление, а толщина слоя при 3D-печати порошка титана увеличена в 4 раза. Тем самым увеличив эффективность производства, теперь для производства 8-лопастной турбины требуется всего 7 часов, что позволяет ежегодно экономить1,6 миллиона долларов США на затратах на электроэнергию.

Семейство двигателей LEAP уже коммерчески доступно. Среди них LEAP-1a используется для Airbus A320neo, LEAP-1b используется для Boeing 737MAX, а LEAP-3c используется для больших самолетов C919 китайского производства.

2.Индивидуальное протезирование (имплантаты)

В мире существуют исследовательские программы, связанные с технологией протезирования на заказ. Области исследований включают в себя: оптимизацию интерфейса кость-протез для повышения производительности, уменьшение ре-моделирования кости из-за лучшего распределения нагрузки, индивидуализацию протезов из-за различий в размерах и форме требуемых большеберцовой и бедренной костей, 3D-печать протезов из титана технологией ЭЛП (EBM).

Статистические данные говорят, что каждый год в США более полумиллиона человек нуждаются в имплантатах тазобедренного или коленного сустава для восстановления повреждений суставов. Основная проблема с этим типом хирургии заключается в том, что каждый из нас индивидуален, поэтому типичный протез не будет идеально подходить к телу большинства людей, что значительно сокращает продолжительность жизни и функцию костных протезов. Чтобы устранить недостатки обычных костных протезов, Университет штата Северная Каролина работает над разработкой индивидуальных костных протезов для конкретных пациентов на основе компьютерной томографии (КТ). Результаты компьютерной томографии преобразуются в CAD-модель сустава пациента, что позволяет спроектировать индивидуальный костный протез, который идеально подходит телу пациента по форме и геометрии. Нестандартные имплантаты могут быть изготовлены методом литья по выплавляемым моделям с использованием RP-шаблона в качестве мастер-шаблона, но это занимает значительное время и является трудоемким процессом. Это может привести к непомерно дорогим имплантатам. Благодаря технологии ЭЛП (EBM) и недавно разработанному титановому сплаву, производство имплантатов может быть завершено всего за несколько часов и не требует небольшого труда для выполнения той же ручной очистки, что и традиционные имплантаты.

3.Пластины для тяжелых переломов

Костные пластины из титана и нержавеющей стали часто используются для восстановления и укрепления тяжелых переломов у людей или животных. Стандартные пластины обычно бывают разных размеров и, как правило, плоские с отверстиями, равномерно расположенными через них. Во время операции хирург использует ручные инструменты для придания костной пластине формы конкретной костной структуре пациента. Этот итеративный процесс значительно продлевает время операции и увеличивает риск травм и инфекций. Во многих хирургических случаях трудно выровнять кость с равномерно расположенными отверстиями в костной пластине и установить винты. В новом проекте в Университете штата Северная Каролина технология ЭЛП (EBM) используется для разработки индивидуальных костных пластин на основе компьютерной томографии для конкретного пациента. Хирург решает, где разместить отверстия для винтов для достижения наилучших результатов, и пластина будет спроектирована так, чтобы идеально подходила к кости.

EBDM: Технология Прямого электронно-лучевого производства

Технология прямого электронно-лучевого производства (EBDM, Electron Beam Direct Manufacturing) — это технология, разработанная компанией «Sciaky) в 2009 году. В отличие от технологии электронно-лучевого плавления (EBM), представленной ранее, уникальность технологии (Sciaky) заключается в том, в головку 3D-печати в качестве материала подается проволока, а электронный луч используется для непосредственного плавления и 3D-печати материала на головке. Таким образом, можно сказать, что технология ПЭЛП (EBDM) производит 3D-печать металлических деталей по каплям. Точность и качество 3D-печати очень высокие. Что еще более важно, он в основном технология не производит никаких отходов, происходит экономия сырья. Учитывая цену на металлы, это оказывает большое влияние на снижение затрат.

Технический принцип EBDM (Источник: thre3d.com)

США планируют использовать технологию ПЭЛП (EBDM) для производства нескольких частей истребителя-невидимки пятого поколения F35 и в настоящее время проводят различные испытания. Предполагая, что будет произведено около 3000 F35, технология ПЭЛП (EBDM) может сэкономить 100 миллионов фунтов стерлингов только для элеронов. Ожидается, что детали из титанового сплава будут использовать технологию ПЭЛП (EBDM), так как эта технология станет ключом к снижению затрат без ущерба для качества в производстве. В настоящее время для 3D-печати используются сплавы титан, тантал, индий-никелевый сплав и другие, которые могут быть непосредственно применены технологией ПЭЛП (EBD). Максимальный размер 3D-печати, составляет около 5,7 м х 1,2 м х 1,2 м. В прошлом году «Sciaky» произвела в общей сложности более 10 000 деталей, а ее клиентами являются Министерство обороны США, Air Force, Boeing и т. д.

Эпилог

Технологии ЭЛП (EBM) не только восполняет недостатки традиционных процессов, но и позволяет изготавливать металлические изделия сложной формы, которые раньше невозможно было произвести. Конечно, технология ЭЛП (EBM) не является панацеей для всего производства деталей, так как подходит для производства небольших партий и деталей малого объема. В процессе ее применения еще существует множество проблем, но технология 3D-печати ЭЛП (EBM) имеет много преимуществ и очень подходит для разработки новых продуктов. В будущем технология 3D-печати ЭЛП (EBM) будет все более востребована с развитием новых материалов и процесса 3D-печати.

Этой статьей отраслевой портал «INDUSTRY3D» хочет не только познакомить своих подписчиков с технологией ЭЛП (EBM) на примере зарубежного опыта, но используя их опыт показать перспективные возможности применения этой технологии в Российской федерации. Также мы хотим привлечь внимание к российскому бренду «AM.TECH», который имеет три различных по конфигурации рабочей камеры и функционального применения 3D-принтеров технологии ЭЛП (EBM): «AM.TECH»- 150, 200, 400. Уже скоро откроется «Московский цифровой завод», который будет оказывать услуги 3D-печати, в том числе и ЭЛП (EBM).

Подписывайтесь на наш портал, чтобы не пропустить интересные публикации.

Программные продукты для моделирования

3D-сканеры для процесса производства и 3D-контроля

Российский бренд AM.TECH и его технологии. Технология SLA, 3D-принтер AM.TECH SLA-600

История создания технологии SLA

3D–печать SLA

Постобработка 3D–печати

3D-принтеры по технологии SLA российского бренда AM.TECH

Топ 12 производителей металлических промышленных 3D-принтеров для рынка России

Металлическая 3D-печать технологией струйного нанесения связующего (Metal Binder Jetting)

Портативная система SCANTECH TrackProbe

Пресс-релиз: Открытие «Московского Цифрового Завода»

Революция в 3D-печати микро-газотурбинных двигателей, будущее энергетики.

ООО «НПО «3Д-Интеграция» на сессии «Интеграция промышленных аддитивных и метрологических систем. Обратный инжиниринг»

«AM.TECH»-технология 3D-печати Электронно-лучевого плавления (EBM) (EBDM)

Популярные Новости

Вещи для 3D-печати и продажи – юридическое руководство

Инновационные всходы на ультразвуковом поле

Новый отчет CONTEXT: спад продаж в 3D-печати достиг 24%

Популярные блоги

Алюминиевые сплавы в 3D-печати: технологии и инновации для промышленности

Ferrari врывается в аддитивное производство

Новые 3D-печатные барражирующие боеприпасы проходят испытания

Популярные категории

О нас

Подписывайтесь