3D-Печать в Машиностроении

Статья

Все крупные машиностроительные компании мира последние 2 года начали широко использовать 3D-печать для производства своей продукции

Все крупные машиностроительные компании мира последние 2 года начали широко использовать 3D-печать для производства своей продукции. Многие из них предпочитают говорить о "аддитивных технологиях", а не "3D-печати". Одной из причин является то, что термин “печать” не полностью отражает суть революционной технологии. В отличие от простых домашних 3D принтеров, которые создают детали, послойно запекая пластик, промышленная технология использует селективное лазерное спекание (SLS). В этом случае лазер спекает послойно наносимый металлический или композитный порошок .


Еще одна причина использования термина «аддитивные технологии» крупными машиностроительными компаниями – это желание подчеркнуть "производственный" аспект: технология вышла за пределы лабораторий и опытных образцов продукции и в настоящее время используется на производстве при изготовлении  сложнейших металлических деталей.


В современных газовых турбинах лопатки движутся со скоростью звука и при температурах  до 1400 °С.  Детали газотурбинных двигателей имеют сложнейшую конструкцию и их производство очень дорогостоящее. Поэтому такие лидеры машиностроения как Siemens и General Electric первыми начали массово использовать металлические 3Д-принтеры для выпуска мелкосерийных изделий и ремонта двигателей, чтобы сократить расходы и время, необходимое для замены лопаток турбин. В конечном итоге, время от получения заказа до поставки сократилось в 11 раз, с 44 недель  до четырех! 

Для более простых механических деталей, производство с использованием аддитивных технологий постепенно отвоевывает все большую часть у таких традиционных технологий как литье и сварка. Но главное преимущество 3D-печати состоит в том что конструкторы могут закладывать в проект “идеальные” конструкции деталей , которые было бы невозможно создать с помощью традиционных технологий. Кроме того, время запуска опытного образца лопатки и других, сложных с позиции аэродинамики деталей газотурбинных двигателей, значительно ускорилось - от 18-22 недель до всего 40-46 часов (Siemens).

Аддитивные технологии снижают стоимость оснастки и материалов: понятие заготовки отсутствует, отпадает необходимость сверлить отверстия, фрезеровать фаски и т.п. – т.е., полностью отсутствует механообработка. Все элементы детали выполняются с самой высокой точностью, так как деталь строится из порошка и только размер частиц порошка ограничивает точность элементов детали. Уже сегодня Siemens сократил стоимость многих деталей на 30-35%.

После внедрения аддитивных технологий кардинально меняется политика компании относительно поставщиков и субподрядчиков. Отпадает необходимость мелкосерийных заказов практически любых металлических деталей - 3D-печать с этим легко справится. Кроме того, имея CAD-файл изделия,  компания сама может изготовить прототип любой детали за 12-30 часов.


Технология еще совершенствуется. Например, некоторые детали после 3D-печати все еще требуют постобработки, например от коррозии. Тем не менее, рынок быстро растет. Доходы производителей 3D-печати оборудования и материалов по всему миру выросли почти на 80% за 2015 год, что побило рекорды большинства аналитиков.


Неожиданным следствием внедрения новых технология явилось поглощение успешных компаний. Так, General Electric и Siemens, внедрив у себя новые технологии и имея большую капитализацию поглотили  небольшие  успешные  фирмы-производители  турбин,  таких  как,  например,  компанию Alstom.

Настоящая революция произошла в производстве авиационных двигателей, имеющем самые высокие стандарты надежности в сфере производства газотурбинных двигателей. General Electric начала использовать аддитивные технологии в производстве форсунок двигателей следующего поколения (сделанные в сотрудничестве с 3DSystems), которые используются на новых версиях Boeing 737 и Airbus A320. В результате применения новых технологий на GE сопла стали на 25% легче и в пять раз более долговечны, чем их предшественники. Экономический эффект внедрения значительно повысил конкурентные преимущества компании.
Airbus при помощи аддитивных технологий уже делает многие детали своих самолетов, таких как монтажные кронштейны, и планирует в один прекрасный день "напечатать" целый фюзеляж.
 
3D-печать металлом стала новым методом скоростного производства сложных металлических деталей. В отличие от традиционных методов спекания металла, детали,  выращенные  по аддитивной технологии, имеют равномерную плотность без пустот и обладают одинаковой прочностью в любом сечении.

©  «Evolution 4»

Продолжение следует …