Аддитивные технологии совершили прорыв во многих отраслях промышленности. На примере недавно разработанного немецкой компанией THALETEC реактора высокого давления можно оценить, насколько высок потенциал 3D-печати для обрабатывающей промышленности, а также осознать сопутствующие проблемы.
THALETEC GmbH – компания с мировым именем, колоссальным опытом и многолетними традициями в области обработки композитных материалов из эмали и стали.
Первая технология эмалированного покрытия была разработана еще 170 лет назад. Сегодня более 190 сотрудников предприятия производят оборудование и изделия с покрытием из технического стекла для химической и фармацевтической промышленности.
Компания придает большое значение качеству. Вся продукция имеет маркировку «Made in Germany» и сертифицируется в соответствии со стандартом DIN ISO 9001. Подавляющая часть материалов и деталей сторонних производителей также изготавливается в Германии, что позволяет THALETEC строго соблюдать самые высокие требования к качеству и надежности продукции.
Реакторы высокого давления используются в обрабатывающей промышленности для проведения химических реакций под давлением до 200 бар.
До недавнего времени реакторы изготавливались на станках из таких материалов, как нержавеющая сталь или никель-хромомолибденовый сплав «Хастеллой». Для применения в химически агрессивных средах конструкция реакторов высокого давления предполагает облицовку корпуса политетрафторэтиленом.
Компания THALETEC разработала для этих целей прототип реактора высокого давления со стеклоэмалированным покрытием (рис. 2 и 3). Новое решение применено с использованием технологии 3D-печати металлами – селективного лазерного плавления (SLM). Этот производственный процесс позволит создавать реакторы высокого давления со встроенным каналом контроля температуры для нагревания или охлаждения внутренней поверхности реактора (рис. 1 в заставке).
Как происходит селективное лазерное плавление: смотреть видео
Совмещение эмалированного покрытия и встроенного канала контроля температуры позволяет создавать решения, которые значительно улучшают теплообмен между изделием и датчиком температуры, что, в свою очередь, более эффективно влияет на термический эффект всего процесса. Кроме того, удалось достичь улучшенных показателей удержания давления при меньшей толщине стенки. Результат – гарантия недиффузионного и химически устойчивого покрытия во влажном помещении. Еще одним важным итогом применения аддитивной технологии стало уменьшение веса реактора, что имеет большое значение при обслуживании в лаборатории.
Селективное лазерное плавление позволяет создавать внутренние конструкции, типа каналов и полостей, в составе сложных элементов, которые не представляется возможным изготовить с помощью традиционных процессов обработки (точения, фрезерования и сверления). При использовании SLM-технологии деталь проектируется в 3D-САПР, при этом оптимизируется ее геометрия. Сначала система обрабатывает цифровые данные о конструкции детали, после чего передает эти данные на установку SLM Solutions. В 3D-принтере деталь выращивается послойно. Металлический порошок, используемый THALETEC в процессе селективного лазерного плавления, может быть покрыт стеклоэмалью.
Вводимые в эксплуатацию реакторы высокого давления должны быть спроектированы и изготовлены в соответствии с действующими нормативами и стандартами (например, AD 2000) и соответствовать требованиям Директивы о напорном оборудовании 97/23 (PED). В компании THALETEC применяется уже проверенный подход, благодаря которому можно подтвердить соответствие оборудования требованиям PED.
Прототип реактора, изготовленного с применением 3D-печати, был разработан в тесном сотрудничестве с THALETEC GmbH и конструкторским бюро JUREC. Конструкторское бюро JUREC специализируется на поддержке малых и средних предприятий, позволяя максимально эффективно использовать возможности аддитивных технологий. JUREC предоставляет консультации по вопросам аддитивного производства деталей для машиностроения и химической промышленности.
Преимущества реактора высокого давления, созданного по технологии SLM:
- Реактор высокого давления со стеклоэмалированным покрытием, оснащенный каналом регулирования температуры, изготавливается в виде цельнометаллического элемента по технологии селективного лазерного плавления.
- Улучшенные показатели удержания давления при меньшей толщине стенки.
- Снижение веса облегчает обслуживание реакторов в лаборатории.
- Оптимизация технологического процесса за счет совмещения эмалированного покрытия и встроенного канала контроля температуры.
Статья опубликована 25.10.2017 , обновлена 14.04.2021
