3D–решения
для промышленности и бизнеса
Блог 3D–экспертов
+7 (495) 269 6222 info@iqb.ru

Мы в социальных сетях:

3D-печать металлами: 5 очевидных преимуществ на практическом примере

Применение SLM-технологии при изготовлении завихрителя | Этапы процесса селективного лазерного плавления | Преимущества и особенности селективного лазерного плавления | PRWEST: конкурентоспособный производитель, применяющий аддитивные технологии

Об особенностях и выгодах, которые способна дать предприятию технология селективного лазерного плавления (SLM), написано немало. Преимущества подобных инновационных методов лучше всего демонстрируются на практических примерах, и в этой статье мы подробно описываем технологическую цепочку аддитивного производства на основе проекта в области энергетического машиностроения. Используя металлический 3D-принтер SLM Solutions, немецкая компания PRWEST изготовила завихритель, позволивший существенно повысить эффективность впрыска топлива в стационарной газовой турбине.

Завихритель, изготовленный по SLM-технологии
Завихритель, изготовленный по SLM-технологии. При серийном изготовлении таких деталей сокращение стадии подготовки производства может достигать 50%

Применение SLM-технологии при изготовлении завихрителя

Технология SLM была избрана компанией PRWEST, чтобы облегчить задачу изготовления модифицированной топливной форсунки. Этот так называемый «завихритель» служит для впрыска и равномерного распределения топлива в камере сгорания. Решающее значение здесь – обеспечить быстрое, равномерное и полное сгорание топлива за счет его оптимального распределения.

Завихритель изготавливается из сплава на основе никеля IN 718, который отличается чрезвычайно высокой устойчивостью к коррозии. При использовании процесса SLM типичное значение предела прочности на растяжение (Rm) для данного материала равняется 1230 Н/мм.

Использование технологии SLM при производстве завихрителя обеспечило снижение производственных затрат более чем на 65%.

Этапы процесса селективного лазерного плавления: как это происходит

Всю технологическую цепочку изготовления можно разделить на три этапа: подготовка к печати, основной процесс и постобработка.

1. Подготовка к 3D-печати

Подготовка к 3D-печати

Основой для каждого компонента служит трехмерная CAD-модель, которая создается в индивидуальном порядке с учетом потребностей и запросов заказчика. После этого осуществляется перенос данных из программного инструмента САПР в программное обеспечение Magics.

На следующей далее стадии подготовки данных осуществляется выбор 3D-принтера и материалов, а также задается положение компонентов на платформе построения. Компоненты можно размещать рядом друг с другом, внутри друг друга (вкладывание) или друг над другом (упаковка). Улучшенная компоновка изделий в сочетании с возможностью одновременного производства позволяет значительно снизить затраты, поскольку, в зависимости от компонента, можно заметно снизить время выполнения установки и вспомогательных процедур.

Создание поддержек помогает обеспечить стабильную фиксацию компонента и рассеивание тепла в ходе процесса селективного лазерного плавления.

cta

После этого программа SLM Build Processor (постпроцессор) автоматически или на основе заданных значений генерирует такие параметры процесса, как векторы экспонирования, скорость экспонирования, мощность лазерного излучения и расстояние между линиями штриховки. Выбранные параметры определяют толщину слоев компонента, точность выполнения поверхности и механические свойства. После «нарезки» компонента на отдельные, параллельные платформе построения слои, генерируются данные слоев — этот процесс называется «штриховкой». Толщина слоя (обычно 30-50 мкм) существенно влияет на параметры качества компонента, такие как размерная точность и качество поверхности, а также на продолжительность построения. Одновременно с подготовкой данных выполняется и подготовка 3D-принтера.

2. Основной процесс

 

Процесс 3D-печати

Файл построения с помощью пользовательского интерфейса на базе Windows загружается в аддитивную установку, после чего производится построение компонента слой за слоем. Процесс построения представляет собой циклическое повторение операций нанесения слоя порошка и воздействия на него лазером. Частицы порошка сплавляются друг с другом вдоль контуров компонента и на тех участках поверхности, которые были определены на предварительном этапе.

Затем подъемно-опускная платформа с платформой опускается на толщину одного слоя, и наносится еще один слой порошка. Эта последовательность действий циклически повторяется с соединением геометрий текущего слоя с геометриями предыдущего слоя. По достижении последнего слоя компонента выполнение сессии построения завершается.

3. Постобработка

Постобработка

Неиспользованный порошок удаляется из камеры построения и просеивается для повторного использования. Платформа с компонентом удаляется из 3D-принтера; остатки порошка отсасываются с помощью вакуумного устройства. На данном этапе в зависимости от предъявляемых к компоненту требований может применяться термообработка.

После отделения компонента от платформы вручную удаляются поддерживающие структуры внутри проточного канала. На следующем далее этапе поверхности вручную зашлифовываются до необходимой шероховатости в канале; в качестве альтернативы можно подвергнуть поверхность механической обработке.

Затем производится финишная токарная обработка с учетом величины допуска на размеры компонента и требуемого окончательного внешнего контура. При этом удаляются все поддержки, которые, возможно, еще остались на внешнем контуре. Заключительной операцией постобработки является итоговое тестирование. На этом этапе с помощью различного измерительного оборудования, координатно-измерительных машин и 3D-сканеров производится проверка компонента на предмет соответствия требованиям, указанным в чертеже заказчика и модели.

Преимущества и особенности селективного лазерного плавления

Снижение затрат

Использование технологии SLM при производстве завихрителя обеспечило снижение производственных затрат более чем на 65%. Исключение двух этапов традиционного процесса также позволило более чем на один процент сократить время изготовления.

Функциональность

Свобода в работе с геометрией при проектировании изделий является одной из главных особенностей технологии SLM, которая позволяет улучшить функциональность компонентов. В рассматриваемом примере селективное лазерное плавление помогло оптимизировать геометрию завихрителя.

Внутренняя решетчатая структура и дополнительные каналы позволили обеспечить функциональную оптимизацию и интеграцию. Благодаря решетчатой структуре удалось снизить массу компонента и вместе с тем сократить количество необходимых материалов и ресурсов.

Эффективность

Широчайшие возможности при внесении конструктивных изменений также позволяют интегрировать новые функции. В данном примере была повышена эффективность газотурбинной системы. Таким образом, высокая гибкость SLM-технологии помогает повысить эффективность компонента. Производство без оснастки позволяет вносить конструктивные изменения при более низких затратах и более коротком времени изготовления. Благодаря этому процесс селективного лазерного плавления идеально подходит как для штучного, так и для серийного производства.

Гибкость

Технология SLM дает возможность вносить конструктивные изменения, которые были бы невозможны при использовании традиционных методов производства по техническим или экономическим причинам. В технологической цепочке селективного лазерного плавления эти изменения требуют меньших затрат времени и денег, что делает гибкое внесение доработок более экономичным и эффективным.

Экономия времени

Одно из главных преимуществ SLM-технологии – сокращение времени изготовления благодаря интеграции производства за счет использования процесса, исключающего необходимость в таких дополнительных этапах, как фиксация детали и настройка. При серийном изготовлении сокращение стадии подготовки производства может достигать 50 процентов. Также практически исключается еще один вид вспомогательных процессов производства — требующая значительных затрат времени и денег подготовка данных.

PRWEST: конкурентоспособный производитель, применяющий аддитивные технологии
PRWEST: 70 лет успеха

PRWEST: конкурентоспособный производитель, применяющий аддитивные технологии 

Компания PRWEST была основана в 1945 году и за годы своей деятельности стала динамичным и инновационным предприятием. Занимаясь контрактным производством в аэрокосмической и турбомашиностроительной отраслях, компания со временем стала специализироваться на доработке конструкций сложных компонентов. Ее ультрасовременный парк оборудования включает в себя инструменты для фрезерных, токарных и шлифовальных работ, в том числе 130 фрезерных станков с ЧПУ и 24 робота.

PRWEST постоянно инвестирует в новые технологии с целью удовлетворить потребности своих клиентов, и одной из сфер ее интереса является одновременная пятикоординатная обработка сложных компонентов. Эти системы позволяют обрабатывать в пяти осях компоненты с диаметром до 2500 мм и массой до 15 метрических тонн.

Одна из приоритетных задач для PRWEST – обеспечение высокого уровня обслуживания клиентов. Высококвалифицированный сервисный персонал компании предоставляет постоянную круглосуточную поддержку, решая широкий спектр возникающих у клиентов проблем. Успех компании основан прежде всего на установлении долгосрочных доверительных отношений с клиентами и поставщиками, стремясь к тому, чтобы слово PRWEST ассоциировалось только с самым высоким уровнем обслуживания.

Материал предоставлен компанией SLM Solutions

cta

Статья опубликована 23.03.2018 , обновлена 20.04.2020

Об авторе

Алексей Чехович Главный эксперт направления технической поддержки 3D-оборудования. Девиз Алексея – «Доверяйте профессионалам!», и вы в полной мере можете положиться на его высокую квалификацию и уникальный опыт, который охватывает и традиционные методы производства, и 3D-технологии. В его послужном списке множество успешных проектов, среди которых он особо выделяет изготовление модельной оснастки для отливки колоколов Храма Христа Спасителя. Хобби Алексея – история и археология.
Оставьте комментарий