Статья вышла в сборнике “Взаимодействие науки и литейно-металлургического производства: Материалы 7-го всероссийского научно-технического семинара [Электронное издание] / отв. редактор проф. В.И. Никитин. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2016 – 386 с. ISBN 978-5-7964-1872-7

Сборник подготовлен по материалам семинара, проведенного в рамках заседания Самарского отделения Российской ассоциации литейщиков 19 февраля 2016 года

Далее приведен фрагмент публикации
Полный текст статьи доступен тут

ПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ПЕСЧАНО-ПОЛИМЕРНЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Адушев И.А., Павлов Л.П.
ООО «Центр аддитивных технологий», г. Самара

Приведен краткий обзор тенденций в сфере аддитивных технологий. Рассматривается применение 3D-печати для получения литейных форм. Приведен опыт разработки 3D-принтера собственной конструкции для печати песчано-полимерных литейных форм и стержней.

Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-принтер, 3D-печать литейных форм, ХТС, литье в песчано-полимерные формы

A brief review in additive technology trends. The application of 3D-printing to produce casting molds. The experience of the development sand 3D-printer of their own design.

Additive technology, 3D-printer, 3D-printed molds, cold box, sand casting

Вот принтер, который построил Иван …
По мотивам С.Я. Маршака

Современное состояние сферы аддитивных технологий и ее перспективы

Еще недавно 3D-печать казалась технологией, не имеющей никакого практического применения в промышленности. Однако активное развитие аддитивных технологий в течение последних 15 лет показало, что их использование не только допустимо в производстве, а зачастую оказывается существенно выгоднее, превосходя традиционные методы по скорости и простоте.

Рынок 3D-печати растет невероятными темпами. В 2015 году его объем превысил 5 миллиардов долларов [1] и к 2020 году по разным оценкам составит от 10,8 до 21,3 миллиардов долларов [2].

По данным Wohlers Associates, 38% мировой индустрии аддитивных технологий приходится на США, на втором месте Япония с 9,7%, за ней следует Германия с 9,4% и Китай с 8,7% [3]. Доля российского рынка 3D-печати составляет менее 0,5% от мирового[4].

Сфера применения 3D-печати постоянно расширяется. Наибольшее применение аддитивные технологии находят в потребительском секторе (22%), автомобилестроении (19%), медицине (16%), промышленности (13%), авиации и космической промышленности (10%) [5] (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Отрасли применения 3D-печати

Согласно исследованию, проведенному PricewaterhouseCoopers, в ходе которого было обследовано более 100 производственных компаний, две трети (67%) из них уже применяют 3D-печать в своей работе. Результаты опроса о целях применения 3D-печати в обследованных компаниях [6] приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Цели применения 3D-печати в производственных компаниях

В настоящее время 3D-печать наиболее активно применяется для создания прототипов. В перспективе будет возрастать доля производства готовой продукции или ее частей.

По оценке специалистов среди основных целей применения 3D-печати компании выделяют: создание прототипов (24,5%), разработку новой продукции (16,1%), создание инновационных разработок, которые не могут быть получены традиционными методами производства (11,1%) [7] (см. рисунок 3).

Рисунок 3. Цели применения 3D-печати

Основной причиной, препятствующей внедрению аддитивных технологий, 60% компаний называют высокие первоначальные вложения [8]. Однако исследование также показало, что предприятия, освоившие технологии 3D-печати получают явные преимущества в ряде областей.

По прогнозам Siemens, в течение следующих 5 лет технологии 3D-печати подешевеют вдвое и станут в 4 раза быстрее [9].

Приведем несколько наиболее интересных, на наш взгляд, трендов в использовании аддитивных технологий.

Изготовление готовых изделий и их серийное производство. В ближайшее время 3D-печать не заменит традиционное производство, но уже сейчас аддитивные технологии используются для изготовления конечных изделий и внедряются в массовое производство.

В 2015 году инженеры General Electric собрали и провели испытания модели реактивного двигателя, все детали которого были напечатаны на 3D-принтере [10].

К 2020 году General Electric планирует произвести 45 000 форсунок для новых реактивных двигателей LEAP с помощью аддитивных технологий (в одном двигателе используется 19 форсунок). Раньше подобная деталь состояла из 18 отдельных частей, сейчас она выращивается в виде цельной конструкции. Напечатанная на 3D-принтере форсунка в 5 раз прочнее и на 25% легче своей предшественницы [11].

Более 1000 различных деталей нового Airbus A350 XWB также изготавливается на оборудовании для 3D-печати компании Stratasys [12].

Закат потребительского сектора рынка. Сейчас на рынке потребительских 3D-принтеров наблюдается множество производителей, предлагающих большое количество недорогих моделей, мало чем отличающихся одна от другой. Может оказаться, что 2015 год стал концом цикла массового роста в этом сегменте рынка. Stratasys сокращает производство, а 3D Systems полностью сворачивает подразделение, занимающееся потребительскими моделями. Внимание фокусируется на более многообещающем направлении – промышленном применении 3D-принтеров.

Увеличение доли аутсорсинга услуг по 3D-печати. Большинство конструкторских подразделений компаний используют собственные 3D-принтеры. Но 3D-печать остается достаточно сложным занятием, сопряженным с наличием брака и проблемой «пробок», когда всем необходимо что-то напечатать в одно и то же время. Одновременно существенно возросли возможности и оперативность при работе с внешними подрядчиками, гарантирующими немедленное изготовление и доставку заказов 24 часа в сутки. Многие инженеры и дизайнеры отказываются от использования собственных 3D-принтеров в пользу аутсорсинга услуг специализированным организациям. Некоторые компании сообщают, что, возможно, они купили свой последний 3D-принтер [13].

Возможности применения 3D-печати в литейной промышленности

В металлургии и машиностроении применяется множество решений, связанных с аддитивными технологиями, начиная от печати полимерных прототипов и мастер-моделей до прямого производства металлических деталей на 3D-принтерах.

Традиционная технология получения форм для всех видов литья нуждается в изготовлении литейной оснастки. Это трудоемкий и дорогостоящий процесс, требующий высокой квалификации персонала, а иногда и дорогостоящего оборудования, например, станков с ЧПУ.

…

Полный текст статьи доступен тут

ООО «Центр аддитивных технологий», г. Самара
+7(903)303-46-99
plp@lenta.ru
www.cadtec.ru

————————————-

1 По данным аналитической компании Canalys
2 Нижняя оценка – по данным Wohlers Associates, верхняя – по данным Ben Uglow, Morgan Stanley
3 Wohlers Associates
4 Анализ рынка 3D-принтеров в России, DISCOVERY Research Group
5 Wohlers Associates
6 Technology Forecast The Future Of 3-D printing: Moving Beyond Prototyping To Finished Products, PwC
7 3D Printer Market Survey Reveals Enterprise Demand Drivers for Technology Decision Making, Gartner
8 Gartner, Inc
9 Pictures of the Future. Siemens
10 GE Reports, GE Aviation
11 Steve Heller, How General Electric Company Challenges Conventional Wisdom and Wins
12 Stratasys, Company Blog
13 Rick Smit, 3D Printing Trends To Watch In 2016, Forbes