АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Общая характеристика аддитивных технологий, терминология и классификация

Для современного производства характерно:

  • • относительно быстрая смена продуктов, более 50% машиностроительного рынка занимает мелко- и среднесерийное производство;
  • • применение многофункциональных деталей, следовательно, и усложнение их форм.

Быстрая сменяемость продукта, выпуск мелкими и средними сериями приводят к тому, что экономически нецелесообразно применение дорогостоящей инструментальной оснастки, выдерживающей десятки и сотни тысяч циклов, изготовление которой занимает достаточно продолжительный отрезок времени.

Аддитивные технологии позволяют относительно быстро изготовить оснастку (матрицу или пресс-форму) из легкого сплава с меньшим ресурсом. При этом такие технологии расширяют возможности оснастки. Например, пресс-форма может быть выращена вместе с каналами охлаждения произвольной конфигурации, что невозможно сделать при обычных методах механообработки (рис. 11.1).

Пресс-форма, изготовленная с помощью аддитивных технологий. Предоставлено 3D Systems

Рис. 11.1. Пресс-форма, изготовленная с помощью аддитивных технологий. Предоставлено 3D Systems

Применение литейных форм с регулируемым охлаждением позволяет сократить время пребывания отливки в форме до 30%.

При изготовлении сложных изделий часто применяют литосварные или штампосварные конструкции. Аддитивные технологии позволяют «выраститт» такую конструкцию из одного материала, что позволяет уменьшить трудоемкость изготовления конструкции с одновременным уменьшением ее массы. В качестве примера можно привести разработку ОАО «НИАТ НТК» по замене литосварной конструкции топливной форсунки (рис. 11.2, а) на цельную (рис. 11.2, б), выращенную из никелевого сплава. В результате значительно снижен процент брака, масса изделия уменьшена на 17%.

Топливная форсунка

Рис. 11.2. Топливная форсунка:

а — сварная; б — «выращенная» Предоставлено ОАО «НИАТ НТК»

Внедрение аддитивных технологий наиболее эффективно в таких отраслях промышленности, как авиация, судостроение, энергетическое машиностроение, медицинская.

Аддитивные технологии (англ. Additive Fabrication; to add — добавлять) — обобщенное название технологий, предполагающих изготовление изделия по данным цифровой модели (ClD-модели) методом послойного добавления материала (рис. 11.3).

Процесс Additive Fabrication

Рис. 11.3. Процесс Additive Fabrication

В соответствии с классификацией по DIN 8580:2003-09 аддитивные технологии — это технологии, увеличивающие число связей, использующие точечное или объемное, непрерывное или импульсное распределение в газовой среде тепловой, лучевой энергии или комбинации энергий.

Получение изделия происходит за счет послойного формирования (тем или иным способом) с отверждением или фиксацией каждого слоя в соответствии с конфигурацией сечения С4/)-модели и соединения каждого последующего слоя с предыдущим.

Материалы для формирования слоев могут быть жидкими (фото- полимерные смолы, воски и др.), сыпучими (пески, порошковые полимеры, металлопорошковые композиции), в виде тонких листов (полимерные пленки, листы бумаги и др.), а также в виде полимерной нити или металлической проволоки, расплавляемой непосредственно перед формированием слоя построения.

При применении аддитивных технологий на всех стадиях реализации проекта используется единый математический язык (цифровые

CAD — CAM — СЛ^-системы), что позволяет переходить к единой цифровой технологической цепочке (проектирование —> составление программы для ^/-оборудования —> управление работой ^-оборудования —» изготовление изделия).

Терминология

В настоящее время, несмотря на то что в России принято несколько стандартов (ГОСТ 2.051-2006 ЕСКД; ГОСТ 2.052-2006 ЕСКД; ГОСТ 2.053-2006 ЕСКД; ГОСТ 28388-89; ГОСТ 28388-89) по цифровым моделям изделий и электронной документации, в отечественной нормативной документации пока не даны определения и не разработана классификация аддитивных технологий. Пока отечественные разработчики и пользователи вынуждены использовать наработки Американского общества испытания и материалов (American Society for Testing and Materials, стандарты ASTM /2792.1549323-1).

Для обозначений (в технической и учебной литературе) аддитивных технологий или технологий послойного синтеза рекомендовано использование двух основных терминов: Additive Fabrication (AF), Additive Manufacturing (AM), и их синонимов: additive processes, additive techniques, additive layer manufacturing, layer manufacturing и freeform fabrication.

Классификация

В настоящее время устоявшейся классификации аддитивных технологий пока нет. Различные авторы классифицируют их по следующим признакам:

  • • Применяемые строительные (модельные) материалы: жидкие, сыпучие, полимерные, металлопорошковые и т.д.
  • • Наличие или отсутствие источника когерентного излучения (лазера).
  • • Вид энергии и метод ее подвода для фиксации каждого слоя (тепловая; световая; применение связующего состава...).
  • • Технология формирования слоя (Bed Deposition и Direct Deposition).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >