Af-технологии. Проблемы и перспективы развития Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1

УДК 664.62

AF-ТЕХНОЛОГИИ. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Е. Е. Корольков, А. Д. Хламцов, А. Ю. Смирнов, Н. А. Амельченко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: Jonichello [email protected]

Проведен анализ состояния и перспектив развития аддитивных технологий. Выявлены области их эффективного применения. Установлены основные причины, сдерживающие широкое внедрения аддитивных технологий в машиностроении.

Ключевые слова: аддитивные технологии, порошковые материалы, оборудование, области применения.

AF-TECHNOLOGIES, PROBLEMS AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT

E. E. Korolkov, A. D. Khlamtsov, A. Iy. Smirnov, N. A. Amelchenko

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Jonichello [email protected]

The analysis of the state and prospects of the development of additive technologies is carried out. Areas of their effective application are revealed. The main reasons for restraining the widespread introduction of additive technologies in machine building are established.

Keywords: Additive technologies, powder materials, equipment, applications.

Существует множество технологий, которые можно назвать аддитивными, объединяет их одно: построение модели происходит путем добавления материала (от англ. аdd - добавлять) в отличие от традиционных технологий, где создание детали происходит путем удаления «лишнего» материала.

Классической и наиболее точной технологией является SLA-технология (от Stereolithography Apparatus), или стереолитография, - послойное отверждение жидкого фотополимера лазером.

Существует много видов фотополимерных композиций, поэтому спектр применения прототипов, полученных по SLA-технологии, очень широк: макеты и масштабные модели для аэро-и гидродинамических испытаний, литейные и мастер-модели, дизайн-модели и прототипы, функциональные модели и т. д.

Селективное лазерное спекание - SLS-технология (Selective Laser Sintering, Selective Laser Melting) - еще одно важное направление аддитивных технологий.

Здесь строительным (модельным) материалом являются сыпучие, порошкообразные материалы, а лазер является не источником света, как в SLA-машинах, а источником тепла, посредством которого производится сплавление частичек порошка. В качестве модельных материалов используется большое количество как полимерных, так и металлических порошков.

Отдельным направлением является послойное лазерное спекание (сплавление) металлопо-рошковых композиций. Развитие этого направления AF-технологий стимулировало и развитие технологий получения порошков металлов. На сегодняшний день номенклатура металлических композиций имеет широкий спектр материалов на основе Ni и Co (CoCrMO, Inconel, NiCrMo), на основе Fe (инструментальные стали: 18Ni300, H13; нержавеющая сталь: 316L), на основе Ti (Ti6-4, CpTigr1), на основе Al (AlSi10Mg, AlSi12).

Секция « Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»

Из металлических порошков «выращивают» заготовки пресс-форм, специальные инструменты, оригинальные детали сложной конфигурации, которые затруднительно или невозможно получить литьем или механообработкой, импланты и эндопротезы и многое другое. Уже сейчас при штучном и мелкосерийном производстве зачастую становится экономически выгодным «вырастить» небольшую партию деталей на 8Ь8-машине, чем изготавливать литейную или штампо-вую оснастку.

В мире аддитивное производство уже перестало быть «зарождающейся технологией», а стало ведущей промышленной инновацией. Применение аддитивных технологий позволяет осуществить переход на стадию нового индустриального развития, к цифровому производству -«обогнать» традиционное производство по основным параметрам: в разы сократить длительность цикла от идеи, чертежа до изделия, сократить трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость, обеспечить экологически чистое производство. При использовании аддитивных технологий все стадии реализации проекта от идеи до материализации (в любом виде - в промежуточном или в виде готовой продукции) находятся в единой технологической цепи, где каждая технологическая операция также выполняется в цифровой СЛО\СЛМ\СЛЕ-системе.

Аддитивные технологии произвели настоящую революцию именно в высокотехнологичных отраслях - авиационной и аэрокосмической области, атомной индустрии, медицине и приборостроении, в отраслях, где характерным является мелкосерийное, иногда штучное (в месяц, год) производство. Именно здесь уход от традиционных технологий, применение новых методов послойного синтеза изделий радикально сократило время на создание новой продукции. Последние достижения в области порошковой металлургии позволили существенно расширить возможности аддитивных технологий по непосредственному «выращиванию» сложных деталей из металлов и получению новых конструкционных материалов с уникальными свойствами [1-3].

Вместе с тем, широкого применения ЛБ-технологии пока не получили по ряду причин. Во-первых, это касается машиностроения. Здесь возникают сложности создания готовых изделий из металлических порошков и их композиций. Основным препятствием является их высокая стоимость и потребность в больших объемах даже при создании деталей малых размеров.

Следующей причиной является опять же высокая стоимость и сложность оборудования. Однако в этой области наметились хорошие перспективы развития и новые модели станков. Идет создание региональных центров аддитивных технологий в разных регионах России.

Основной причиной, конечно, является отсутствие хорошо подготовленных специалистов для работы по данному направлению, дальнейшего развития и совершенствования ЛБ-технологий. Поэтому появление подобного оборудования в вузах страны может способствовать подготовке квалифицированных кадров для развития данного направления.

Библиографические ссылки

1. Зленко М. А., Попович А. А., Мутылина И. Н. Аддитивные технологии в машиностроении [Электронный ресурс] : учеб. пособие для вузов по напр. подготовки магистров «Технологические машины и оборудование» / Санкт-Петерб. гос. политех. ун-т. СПб., 2013. 183 с.

2. Технологии селективного спекания для авиастроения / Е. А. Шестакова [и др.] // Ползу -новский альманах, 2014. № 1. С. 21-24.

3. Кулиш А. М. Использование аддитивных технологий для получения деталей машиностроения // Молодежный научно-технический вестник. 2015. № 5. С. 1.

© Корольков Е. Е., Хламцов А. Д., Смирнов А. Ю., Амельченко Н. А., 2017