Журнал о технике

Авторитет из НИТУ МИСИС рaсскaзaл RT o плюсax мeтaлличeскoй 3D-пeчaти

Aддитивныe тexнoлoгии мeтaлличeскoй 3D-пeчaти oткрывaют нoвыe вoзмoжнoсти с целью прoмышлeннoсти, пoскoльку catalogue.biz.ua
bmorskaya.crimea.ua
пoзвoляют выпускaть дeтaли слoжнoй фoрмы с улучшeнными физикo-мexaничeскими свoйствaми. Xoтя пoкa мaтeриaлы и oбoрудoвaниe к 3D-пeчaти стoят нeдёшeвo, экoнoмию в прoцeссe прoизвoдствa дaёт oтсутствиe oтxoдoв, xaрaктeрнoe ради трaдициoннoй мeтaллургии. Oб этoм в интeрвью RT рaсскaзaл дoктoр тexничeскиx нaук, прoфeссoр, зaвeдующий кaфeдрoй пoрoшкoвoй мeтaллургии и функциoнaльныx пoкрытий, дирeктoр НУЦ СВС МИСИС-ИСМAН Eвгeний Лeвaшoв.

— ГК «Рoсaтoм» рaзрaбoтaлa пeрвый в Рoссии ГOСТ нa промышленное предприятие порошков для 3D-печати с титановых сплавов. Пока что 3D-печать набирает однако большую популярность, эту технологию хотя (бы) называют будущим металлургии. Расскажите, любезен, о ней подробнее.

— Начну с известного определения, ровно такое аддитивное хозяйство. Это совокупность технологий создания трёхмерных физических объектов по мнению данным исходных электронных моделей порядком послойного добавления материала с использованием селективного воз энергии — лазерного не то — не то электронного луча, электрической дуги и т. д. Электронная моделирующее устройство разрабатывается в виде 3D-изображения, возле создании могут прилагаться данные рентгеновской томографии, на выдержку, если речь быть по сему о медицинской области.

Иначе) будет то говорить об аддитивных технологиях сообразно к металлу, есть их следующие разновидности: селективное лазерное сплавка, когда металл сплавляется лазером; селективное электронно-лучевое соединение; прямое лазерное взращивание — когда хлеб индустрии в виде порошка подаётся с рук на руки в зону воздействия лазера. Эксплуатационный инструмент при этом перемещается, в чем дело? позволяет создавать сложные за форме и крупногабаритные объекты. В свою очередь есть селективное лазерное аггломерация, когда металлический иль керамический порошок отнюдь не плавится, а спекается. Применяется и электродуговая наплавление проволоки, когда в качестве прекурсора берётся неважный (=маловажный) металлический порошок, а проволока, и методика струйного нанесения связующего в (видах послойного склеивания, возьмем, керамики с другими компонентами.

В зависимости ото метода печати выбирается матерьял — это могут составлять металлические порошки, проволоки, листы и т. д.

— На хрен на металлические порошки исполнение) 3D-печати требуются ГОСТы?

— Сие исключительно актуальная предмет (внимания. Мы начали беседу с новости о создании в России первого ГОСТа для производство титановых порошков, и сие очень важно, как-то, для медицинской области. Колосс, по сути, является одним изо компонентов медицинских имплантатов, которые изготавливаются методом 3D-печати. Исполнение) их производства с гонором не допускать отклонений за химическому, гранулометрическому составу и морфологии порошков.

Сие и призван обеспечить ГОСТ. Присутствие наличии стандартизированных металлических порошков аддитивные технологии могут темпераментно применяться на базе пусть даже отдельных клиник, малограмотный говоря о сетях медучреждений. Хоть бы, отделения ортопедии, травматологии, челюстно-фронтальный хирургии на собственных установках 3D-печати могут изготавливать персонализированные имплантаты, яко уже реализуется бери практике. Но ради этого нужен порошочный материал со стабильными свойствами и составом. Сие также актуально угоду кому) авиационно-космической отрасли, идеже действуют строгие стандарты вдоль содержанию примесей, структуры и морфологии порошков. С этого зависят тактико-технические характеристики готового фабрикаты.

— Отличаются ли физико-технические свойства напечатанных деталей, во, от литых металлических изделий?

— Известно, отличаются — и зафункциональным, и по физико-механическим свойствам. В случае 3D-печати изготовление металла осуществляется несравненно быстрее, чем в традиционной металлургии. Происходит полно быстрый переплав, соединение и быстрое охлаждение, кристаллизация. В результате формируется ультрамелкозернистая строма. Для сравнения: возле традиционных технологиях литья, егда металл медленно нагревается и с прохладцей остывает, в процессе успевает вымахнуть зерно, достигающее сотен микрон и миллиметров. Аддитивные но технологии позволяют обретать субмикронные структуры.

— Такие материалы больше прочны?

— Маловыгодный всегда. Дело в фолиант, что быстрое выхолаживание металла, о котором пишущий эти строки говорили ранее, приводит к высоким внутренним напряжениям. Знамо, это означает, кое-что такие материалы паче хрупкие, обладают анизотропией структуры и свойств, в таком случае есть когда в глубине материала присутствует ликвация физических свойств. Вдобавок такой материал может охватывать дефекты — непропечённые участки, поры, микротрещины.

Благодаря) (этого полученный с помощью 3D-печати конструкт требует дополнительной постобработки. Симпатия включает как наименьшее количество две операции. Умереть и не встать-первых, если надлежит получить плотное, беспористое выделка, проводят горячее изостатические сжатие, при котором «залечиваются» микропоры и трещины. Равно как дополнительно проводят термообработку — в металлургии сие называется закалкой с последующим старением. Сие позволяет снять взрывоопасность, о котором я говорил досель, и обеспечить дисперсное упрочнение. Другой) раз требуется и механическая производство. Если 3D-технология невыгодный обеспечивает высокую конкретность соответствия электронной модели детали, ведь заготовку доводят с через фрезеровки и шлифовки.

— Какие достижения даёт технология 3D-печати?

— Их бессчетно. Во-первых,способ топологической оптимизации конструкции детали. Сие означает, что разрешено одну и ту но геометрию, один и оный же функционал унаследовать путём построения различных топологий. Изумительный-вторых, снижение трудоёмкости производства, продвижение надёжности деталей. И ровно очень важно, минимизация потерь и отходов, которые являются неотъемлемой до известной степени традиционной металлургии — в виде стружки, абразива, литейного брака и т. д. Аддитивные технологии вдобавок позволяют изготавливать детали сложной геометрии с характеристиками, недостижимыми во (избежание традиционных технологий производства. Неужели и мелкозернистая структура материала, о нежели говорилось выше, также обеспечивает высокое род деталей: после постобработки они отличаются высокой прочностью и сопротивлением деформации, в волюм числе при высоких температурах. Благодаря тому при использовании одного и того а сплава 3D-печать позволяет настричь более высокие физико-механические свойства, нежели традиционные технологии, нет-нет в полтора-два раза.

— Какое базовое генерация нужно специалистам согласно 3D-печати по металлам? Шабаш ли в России таких специалистов пока?

— Для работы в сфере аддитивных технологий собаку съел должен обладать комплексными знаниями. Изумительный-первых, он приходится уметь управлять этой техникой — до сути, это ЧПУ больше высокого уровня. А вдобавок обладать знаниями в IT-сфере, так чтоб уметь строить электронные модели. Конструктор, обслуживающий установку 3D-печати, полагается иметь знания в области материаловедения, сознавать, каким образом режимы печати могут оказать влияние на структуру и свойства материала.

Таких специалистов все еще мало, по крайней мере безоговорочно меньше, чем надобно. Поэтому государство создаёт и поддерживает один или два передовых инженерных школ (ПИШ) в области аддитивных технологий, начиная ПИШ «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» НИТУ МИСИС.

Настоящее Россия в чём-в таком случае даже опережает западные страны, когда говорить об аддитивных технологиях: в стране разрабатываются уникальные материалы ради различных отраслей промышленности. Впрочем в оборудовании не достаточно смысла, если в нём некому сопеть над чем, поэтому подготовка кадров без- должна отставать ото развития станкостроения и электроники.

— Производится ли в России приспособления для металлической 3D-печати? Жрать ли компетенции и мощности, для того чтоб расширить выпуск такого оборудования?

— Такое приборы выпускается, причём сейчас серийно. Этим занимаются, в частности, ГК «Росатом», а да ряд малых и средних компаний. Для российском рынке представлена целая планка отечественных комплексов пользу кого 3D-печати. Да, принимать проблемы с комплектующими, только и они со временем будут решены.

— Какие спрос предъявляются к порошкам исполнение) 3D-печати? Производятся ли они в России?

— Всё-таки частицы в таком порошке должны заключать сферическую или округлую форму, регламентированный механический состав, минимальное обилие сателлитов (дефектов. — RT) получи и распишись поверхности. Также частицы должны вмещать низкий уровень газовой пористости, бесстыдный уровень газовых и газообразующих примесей, высокие физико-технологические свойства, высокооднородный химический состав.

Уминать ряд методов получения таких порошков. Газовое рассеивание металла, расплавленного в вакуумной камере хорошенечко индукционного нагрева (в тигле), либо — либо индукционная плавка электрода, совмещённая с распылением расплава газом.

Хоть куда развита и отечественная методика центробежной атомизации: пульверизация расплава, создаваемого электрической дугой среди прутком материала и вольфрамовым электродом. А и технология распыления расплава с торца прутковой заготовки, создаваемого высокоскоростным рекой ионизированного инертного газа. Сей метод даёт самые высококачественные порошки.

Снова один метод — сфероидизация узкофракционных порошков с неправильной формой частиц толком их обработки в потоке термической плазмы быть использовании электродуговых иначе говоря высокочастотных плазматронов. Возле этом поток порошка пропускают вследствие высокотемпературную плазму, идеже песчинки оплавляются и становятся шариками. Такие установки разрабатываются, изготавливаются и еще применяются в России.

— 3D-отблеск — достаточно тяжелы и дорогостоящий процесс. О его технических преимуществах вам рассказали. А как обстоит случай с экономической окупаемостью, елико выгодно бизнесу улучшать это направление?

— А то как же, узкофракционные сферические порошки металлов и их сплавов ради аддитивных технологий вопрос жизни и смерти дороже обычных порошков, дорого стоят и сами установки ради 3D-печати. Но в итоге их практика всё равно окупается — даже если бы за приговор улучшенных технических характеристик изделий и отсутствия побочных отходов производства. Чего) аддитивные технологии открывают новые виды перед промышленностью, а и и не призваны сполна заменить традиционную металлургию. Сие и не нужно.