Аддитивное производство Когда покрытие становится частью конструкции - Балдаев Сергей Львович - Sk.ru

Аддитивное производство
Когда покрытие становится
   частью конструкции

        Балдаев Сергей Львович
            s.baldaev@tspc.ru

        ООО «Технологические системы
            защитных покрытий»

Содержание

1. Перспективные направления аддитивных технологий

2. Внедрение аддитивных технологий в производство

3. Примеры применения аддитивных технологий

                                                     2

Селективное лазерное сплавление и прямой
                      лазерный синтез

          Селективное лазерное сплавление
     Предварительное формирование слоя построения в
виде равномерно распределенного по всей поверхности
рабочей платформы порошкового металлического
материала, а затем селективное отверждение фрагментов
сформированного слоя в соответствии с текущим
сечением CAD-модели путем лазерного сплавления.

               Прямой лазерный синтез
     Предполагает подачу порошкового металлического
материала с подведением энергии непосредственно в
точку      в      зоне     построения       фрагмента
детали. Производители используют разные конфигурации
применяемых технологии в зависимости от целей и задач.
Различаются они по таким критериям, как: химический
состав     материала,    количество      одновременно
используемых материалов, тип подачи материала
(одноканальные, многоканальные, коаксиальные), тип и
параметры лазерной установки, количество осей и пр.
                                                         3

Селективное лазерное сплавление
     На данный момент технология постоянно
совершенствуется и обладает развивающимися
инновациями, такими как:
     -    явление значительного     снижения
пористости       изготавливаемых     изделий,
реализуемое увеличением мощности излучения;
     - увеличение скорости построения изделий
за счет повышения количества источников
лазерного излучения;
     - применение гибридной технологии
построения деталей – сочетание СЛС-
технологии и механообработки (в рабочей
камере ведется послойное построение детали,
через каждые 10 слоев производится чистовое
фрезерование выращенной части детали);
     - активное внедрение методов пост-
обработки деталей, таких как горячее
изостатическое прессование (метод пост-
обработки     синтезированных    изделий,   в
частности, из алюминиевых и титановых
сплавов с целью устранения микропористости)
и отжиг.

Селективное сплавление

Особенности:
• Неограниченная конфигурация
  получаемых изделий
• Возможность производства
  одновременно нескольких деталей

Недостатки:
• В структуре изготовленной детали
  присутствует остаточная пористость
• Ограниченный ассортимент
  используемых материалов
• Ограничение габаритов создаваемых
  изделий
• Ограничение мощности
  используемых источников лазерного
  излучения, вследствие
  использования подвижных зеркал

                                            5

Прямой лазерный синтез

     Последние достижения и совершенствования в данной технологии:
     - развитие технологии Free form (изготавливаемая деталь получается с очень большой
плотностью и механическими свойствами, сравнимыми с коваными материалами. Максимальный
размер детали, изготовленной по этой технологии, превышает в длину 1,5 метра и 1,2 метра в
высоту);
     - активное внедрение гибридной технологии построения деталей, применение методов
металлообработки во время процесса выращивания детали;
     - создание механической системы эффективной замены оптических голов в 5-осном
ориентировании для более качественной изготовки требуемых деталей.

Прямой лазерный синтез

Особенности:
• Монолитность детали
• Абсолютное сплавление и
  соответственно повышенные
  прочностные характеристики детали
• Широкий ассортимент
  используемых материалов, включая
  тугоплавкие материалы
• Достаточно высокая скорость
  построения детали
• Практически отсутствует
  ограничение по размеру детали
Недостатки:
• Ограниченная конфигурация детали
• Увеличенная шероховатость
  поверхности

                                           7

Рост рынка аддитивных технологий
  Совокупный среднегодовой темп роста        Объем продаж мирового рынка
мирового рынка аддитивных технологий, %    аддитивных технологий, млрд. долл.

    Основными видами деятельности компаний на рынке аддитивных технологий
являются продажа 3D оборудования, работающего с полимерными и
металлическими материалами, изготовление продукции и предоставление услуг по
ремонту и обслуживанию промышленных установок.

Тенденции внедрения аддитивных технологий в
              различные области производства
              Области внедрения оборудования аддитивных технологий

     С каждым годом со современным ростом технологических возможностей
оборудования в аддитивных технологиях, таких как увеличение производительности
изготовления деталей со сложной геометрической формой, увеличение точности
построения тонких стенок за счет увеличения качества пучка излучения и уменьшение
стоимости изготовления одной единицы детали, идет постоянное внедрение 3D
оборудования в различные области производства.

Преимущества аддитивных
                             технологий в производстве
                 Выгоды                             Сравнение методик изготовления деталей
- Упрощение производства деталей:
   ▪ сокращение комплектующих частей
создаваемых узлов и агрегатов;
   ▪ уменьшение количества технологических
операций;
   ▪ исключение из технологического процесса
оснастки и дополнительного оборудования;
   ▪возможность         производства        в
непосредственной      близости    от    места
                                                Преимущества аддитивных технологий на примере
эксплуатации.
- Автоматизация процесса производства                       космической области
деталей:
   ▪ сокращение трудоемкости изготовления;
   ▪ сокращение времени изготовления;
   ▪ увеличение точности изготовления;
   ▪ сокращение весовых показателей;
   ▪ унификация используемых материалов;
   ▪ минимизация отходов
- Особые условия эксплуатации деталей:
   ▪ длительный срок эксплуатации;
   ▪ повышенная надежность материалов;
   ▪ функциональная надежность конструкции;
   ▪ упрощение ремонта и частей детали.

Развитие порошковых материалов

     На основе металлических порошков были разработаны новые функционально-градиентные
материалы для 3D-печати, которые сочетают в себе высокую твердость металлов и высокую
ударную вязкость твердых сплавов, а также термическую стойкость и износостойкость. Эти
материалы могут быть использованы для изготовления структур произвольной формы с плавными
переходами между твердыми и гибкими областями без необходимости применения термической
обработки.
     Эти новые возможности должны упростить производство 3D печатных металлических
предметов, и это открывает больше возможностей для использования технологии, особенно в
удаленных местах, где пост-обработки и термообработка не всегда доступны.
     Используя новые металлические материалы и возможности технологии 3D-печати,
производители смогут значительно сократить финансовые затраты и повысить рентабельность
производства таких изделий, как режущие инструменты, подшипники, автозапчасти и т.д.

Гибридная технология прямого
     лазерного синтеза

Особенности гибридной технологии
               прямого лазерного синтеза

•   Процесс создания детали исключает
    подследующую обработку
•   Комплексная обработка с высоким
    качеством обработанной
    поверхности, полностью
    автоматизированный переход от
    фрезерования к лазерной обработке
•   в 10 раз быстрее обработки в камере
    с порошком
•   Возможность создания фланцев или
    патрубков без изменения геометрии
•   Автоматический переход от
    лазерных к фрезерным операциям
    обеспечивает эффективную
    обработку участков, которые
    невозможно обработать на готовой
    детали.

                                              13

Особенности гибридной технологии
               прямого лазерного синтеза

•   Процесс создания детали исключает
    подследующую обработку
•   Комплексная обработка с высоким
    качеством обработанной
    поверхности, полностью
    автоматизированный переход от
    фрезерования к лазерной обработке
•   в 10 раз быстрее обработки в камере
    с порошком
•   Возможность создания фланцев или
    патрубков без изменения геометрии
•   Автоматический переход от
    лазерных к фрезерным операциям
    обеспечивает эффективную
    обработку участков, которые
    невозможно обработать на готовой
    детали.

                                              14

Аддитивное производство

Выводы

- Анализ   рынка   показал    постоянный
  ежегодный рост объема продаж на
  мировом рынке аддитивных технологий
- Применение аддитивных технологий   в
  производстве позволяет упростить и
  автоматизировать        изготовление
  наукоемких изделий

- Аддитивное     производство    снимает
  ограничения при изготовлении деталей с
  противоречивыми      требованиями    к
  материалу основы и покрытию

                                      16

Для достижения поставленной цели
     ООО «Технологические системы защитных покрытий»
                        предлагает

Передовые комплексы технологий     Разработка и передача технологий,
аддитивного производства,          обеспечивающих защиту от
комплектующие, сервисное           различного вида воздействия:
обслуживание                       коррозии, эрозии, абразивного
                                   износа и т.д.
Проведение НИР и ОКР по
                                   Повышение профессиональных
созданию новых защитных
                                   навыков технических специалистов в
покрытий методами
                                   области упрочняющих технологий и
газотермического напыления и
                                   покрытий
наплавки

                                                                  17

Коллектив

                                Коллектив представлен cпециалистами:
                                       - в области нанесения покрытий
                                       - материаловедения
                                       - коррозии
                                       - энергетики
                                       - сварочных процессов
                                       -процессов механической и физико-
                                    технической обработки материалов и т.д.
                                         В составе коллектива:
                                           - 4 доктора наук
                                           -14 кандидатов наук

Права на интеллектуальную собственность защищены 70 патентами, в том числе
международными

                                                                          18

Конкурентные преимущества ООО «ТСЗП»

Широкий спектр применяемых материалов
 и технологий: возможность защиты (ремонта)
            всего изделия в целом
                                                   Незначительная доля импорта в
                                              технологическом процессе: нет зависимости от
                                                 зарубежных поставщиков оборудования и
                                                              материалов
 Высокий уровень научных исследований:
    возможность решения практически всех
 современных прикладных материаловедческих
                   задач
                                               Собственная испытательная лаборатория:
                                               возможность отработки технологии нанесения и
                                                  испытания покрытий в кратчайшие сроки

 Высокая ремонтопригодность наносимых
покрытий: 100% возможность ремонта покрытий
  с достижением требуемого срока его службы
                                                Разработка собственного оборудования:
                                                поставка заказчику оборудования совместно с
                                                 технологией нанесения покрытия, включая
                                                дальнейшее технологическое сопровождение

                                                                                              19

Спасибо за внимание!

                       20