CC BY
52
ОСОБЕННОСТИ 3Д ПЕЧАТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
А.М. Дожделев, канд. техн. наук, доцент А.Ю. Лаврентьев, канд. техн. наук, доцент Тверской государственный технический университет (Россия, г. Тверь)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-6-1-18-20
Аннотация. В статье описаны технологические особенности 3D печати металлических изделий. Рассмотрены основные возможности, которые может предоставить внедрение данной технологии в производство. Целью статьи является призыв к осторожному внедрению аддитивных технологий и борьба с заблуждениями, связанными с 3D печатью. Подобные заблуждения могут стать причиной неоправданной покупки оборудования, которое либо не сможет обеспечить требуемых свойств изделия, либо будет неэффективн ым.
Ключевые слова: 3D печать, аддитивные технологии, производство.
В настоящее время темпы появления и развития производственных технологий находятся на крайне высоком уровне. Это приводит к возникновению трудностей при выборе оборудования для выполнения производственной задачи. При необходимости освоить новый технологический способ изготовления изделий или заготовок, такой как 3Б печать металлических изделий, специалисты неизбежно столкнутся с обширным разнообразием моделей оборудования и фирм-производителей. Выбор также будет осложнен так называемыми «детскими болезнями» относительно новой технологии 3Б печати металлом, а также целым рядом «мифов», бытующих в обществе. Проблема в том, что из-за довольно агрессивного маркетинга производители или продавцы оборудования зачастую используют эти факторы в свою пользу. Именно поэтому важно трезво оценивать новые технологии и не идти на поводу у маркетологов.
3Б печать, как и любой другой технологический процесс, имеет свои преимущества и недостатки относительно прочих способов изготовления заготовок или даже готовых изделий, что определяет области применения 3Б печати металлом. Ниже будет приведен ряд примеров особенностей аддитивной технологии при изготовлении металлических изделий.
Часто в СМИ или даже фильмах культивируется идея замены классического
производства аддитивным. Предполагается, что можно будет практически в домашних условиях изготовить сложное изделие, к примеру, двигатель, ювелирные украшения или даже оружие. Профессионалы в области 3Б печати прекрасно знают, что это не так, однако подобные слоганы слышны даже на выставках производственного оборудования. Стоит отметить, что на отечественных предприятиях, как это ни печально, новые технологии часто внедряются после посещения топ-менеджментом подобных мероприятий. Опасность кроется в том, что после покупки и запуска дорогого оборудования зачастую становится очевидно, что данный метод неэффективен и не может заменить типовую технологию. В результате оборудование либо слабо загружено, либо вовсе простаивает.
Роль ведущего технического специалиста на производстве в данном случае состоит в том, чтобы грамотно и аргументированно обосновать необходимость освоения новой технологии либо отказ от её внедрения.
Важно понимать, что 3Б печать сама по себе не заменяет собой типовые технологии, она их дополняет и расширяет возможности производства. В настоящее время стоимость такого оборудования и материалов для печати снижается, а само оборудование становится все более совершенным. Некоторые металлические изде-
лия имеют настолько сложную форму, что изготовить их «традиционными методами» практически невозможно (рис. 1) [1]. Однако основной проблемой 3Б печати оста-
ется низкая производительность, что не позволяет внедрять ее в крупносерийное и массовое производство.
Рис. 1. Пример металлических изделий, которые возможно выполнить при помощи 3Б
печати
Второй особенностью 3Б печати, которую часто озвучивают на выставках, является возможность изготовления практически любого изделия. Как было сказано выше, аддитивные технологии позволяют получать крайне сложные изделия, однако нужно учитывать необходимость предварительного моделирования и последующей слесарной обработки изделия. К тому же важно понимать нерентабельность изготовления на подобном оборудовании изделий с простой геометрией.
Также часто можно услышать мнение, что для изготовления изделий аддитивным методом достаточно просто загрузить 3Б модель в программу нажать кнопку и дождаться результата. Иными словами, технология позволяет получить результат крайне без высоких трудозатрат. Эта особенность 3Б печати является скорее заблуждением, так как помимо трудно-
стей, возникающих при самой печати, есть еще крайне важный фактор: при изготовлении изделий высокой точности необходимость в механической обработке точных поверхностей остается. Частично эту проблему решают путем интеграции 3Б принтера с станком с ЧПУ, однако подобные гибридные системы крайне дороги при приобретении и обслуживании, а также требуют «редких» специалистов.
Важной особенностью 3Б печати является возможность удешевления себестоимости изделий при единичном или мелкосерийном производстве. Тем не менее, при таком уровне производства требуется проанализировать целесообразность использования 3Б печати. Также важно отметить, что по мере увеличения производства затраты на изготовления изделий при 3Д печати остаются неизменными (рис. 2) [2].
ЭЛИЧССТВО (
Рис. 2. Зависимость затрат на производство единицы продукции от серийности
Также важно учитывать разнообразие способов 3D печати металлических изделий: системы сплавления порошкового слоя (Fusion Powder Bed), куда могут быть включены системы лазерной плавки порошкового слоя (Laser Powder Bed Fusion) и системы электронно-лучевой плавки порошкового слоя (Electron Beam Powder Bed Fusion); системы послойной плавки материала с прямым использованием энергии (Directed Energy Deposition), Каждая тех-
нология имеет свои особенности, к тому же они непрерывно развиваются и возможно появление новых систем 3Б печати металлом [3].
3Б печать неизбежно будет внедряться в производство, так как она существенно расширяет технологические возможности предприятия, однако выбору и обоснованию подобного метода изготовления изделия должно удалятся повышенное внимание.
Библиографический список
1. Болдов С.Е. 3Б-печать металлических конструкций и изделий [Текст] / С.Е. Болдов, А.А. Межорин, Н.Н. Карпушина // Новые технологии в учебном процессе и производстве. - 2019. - С. 195-197.
2. 10 заблуждений о 3D печати металлом [электронный ресурс] / Адрес в сети Интернет: https://i3d.ru/blog/brend-3d-printery-materialy/farsoon/10-zabluzhdeniy-o-3d-pechati-metallom/
3. Осколов А.А. Передовые технологии аддитивного производства металлических изделий / А.А. Осколов, Е.В. Матвеев, И.И. Безукладников, Д.Н. Трушников, Е.Л. Кротова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2018. - С. 90-105.
FEATURES OF 3D PRINTING OF METAL PRODUCTS
A.M. Dozhdelev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor A.Yu. Lavrentiev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Tver State Technical University (Russia, Tver)
Abstract. The article describes the technological features of 3D printing of metal products. The main possibilities that the introduction of this technology into production can provide are considered. The purpose of the article is to call for the cautious implementation of additive technologies and to combat the misconceptions associated with 3D printing. Such misconceptions can lead to an unjustified purchase of equipment that either will not be able to provide the required properties of the product, or will be ineffective.
Keywords: 3D printing, additive technologies, manufacturing.
