Опалення та водопостачання У данському офісі компанії Grundfos працює лабораторія 3D-друку, де досліджуються можливості адитивних технологій для виробництва насосного обладнання. На думку інженерів компанії, за допомогою цього методу можна буде випускати насоси, які будуть перевершувати навіть найдосконаліші і якісні сучасні аналоги.
3D-друк стрімко набирає популярність. Технологія з’явилася ще в 1980-х роках, а в 2018 році її використовували вже 40 % світових промислових компаній в світі. Це вдвічі більше, ніж в 2017 р. Згідно з прогнозами, до 2030 року методом 3D-друку буде випускатися 2/3 всієї продукції в світі.
Суть методу полягає в пошаровому нанесенні матеріалу, з якого повинна бути виготовлена деталь, і надання їй потрібної форми відповідно до 3D-моделі. Можна сказати, що цей продукт «вирощують».
Способи нанесення шарів на вихідну заготовку можуть бути різними, а перелік використовуваних при цьому матеріалів з кожним днем стає все ширше. Сьогодні це і різні види полімерів, і метали, і будівельні матеріали (наприклад, бетон або гіпс), і багато іншого.
Адитивним способом можна створити виріб будь-якої, навіть самої складної конфігурації. Часто її просто неможливо отримати традиційними методами: механічною обробкою, литтям, штампуванням і т. Д. При цьому точність дотримання геометрії піднімається на недосяжний раніше рівень, адже фактично її можна відрегулювати до розміру молекули.
Ще одна перевага технології – досконала изотропія отриманого вироби. Його фізичні та хімічні властивості будуть однакові в будь-якій точці, а відсутність механічної або термічної обробки повністю знімає проблему залишкових напружень.
Сьогодні за допомогою 3D-друку створюють самі різні речі. В першу чергу це функціональні деталі, на частку яких припадає третина всієї продукції, випущеної адитивним методом. Серед інших прикладів – електронні схеми, одяг, меблі і навіть їжа. Уже є перші будинки, «побудовані» таким способом. І навіть деякі автомобілі «надруковані» відразу і цілком. Великого поширення технологія отримала в медицині. З її допомогою створюють штучні тканини органів, кровоносні судини, протези.
Інженери GRUNDFOS займаються розробками в області аддитивного виробництва вже більше 11 років. У компанії вважають, що за допомогою цієї технології можна випускати насоси, які будуть перевершувати навіть найдосконаліші і якісні сучасні аналоги.
«Одна з переваг 3D-друку полягає в тому, що вона дозволяє виробляти цілі вузли, які традиційним способом неможливо об’єднати в одному виробі і доводиться збирати з декількох деталей. Це значно підвищує їх міцність і експлуатаційні властивості », – пояснює керівник відділу продуктового менеджменту Департаменту промислового і побутового обладнання GRUNDFOS.
Якість і властивості виготовлених у такий спосіб виробів набагато перевершують ті, які можна отримати звичайним шляхом. Зокрема, завдяки ізотропії і точній геометрії 3D-принтер дозволяє випускати ідеально збалансовані робочі колеса насосів, що підвищує їх ККД і надійність, збільшує термін служби. Аналогічними міркуваннями керуються, наприклад, виробники авіаційних двигунів, які використовують 3D-друк для формування лопаток реактивних турбін.
Ще одна з переваг технології – швидкість. «Зараз навіть найскладніший прототип за допомогою 3D-друку можна виготовити всього за чотири-п’ять годин. Двадцять років тому нам би треба було на це чотири-п’ять днів, тридцять років тому – чотири-п’ять тижнів. Це істотно прискорює процес розробки і доведення нового обладнання », – говорить Максим Семенов.
Єдиним недоліком, на думку фахівця, поки залишається все ще досить висока собівартість адитивного виробництва. Але зараз розрив вже не настільки критичний, як у минулому, і з кожним роком він скорочується.
До того ж 3D-принтери абсолютно безвідходне, так як використовують тільки необхідну кількість вихідної сировини. Якщо в процесі виробництва все ж утворюються якісь відходи або надлишки, то вони легко можуть бути пущені в справу повторно.
До недавнього часу адитивні технології в GRUNDFOS використовували тільки при створенні прототипів нового обладнання. Все змінилося 1 вересня 2018 року, коли на підприємстві компанії в Данії була відкрита нова AM-лабораторія (від additive manufacturing – «технологія пошарового друку»). Тут в числі іншого йде інтенсивна робота по адаптації 3D-друку для потреб серійного виробництва.
Дослідження ведуться в різних напрямках, із застосуванням різних матеріалів: полімерів, пластиків і металів. Для цього в лабораторії встановлено кілька 3D-принтерів з різними технологіями друку.
Один з них використовує інноваційну методику лазерного спікання SLM (selective laser melting). Принтер формує деталь з тонкого металевого порошку шляхом лазерного наплавлення нових його шарів на основу.
Управляє установкою програмний комплекс, що працює з цифровими тривимірними CAD-моделями. Система дозволяє з високою точністю створювати як окремі металеві деталі, так і складні нерозбірні вузли, що змінюють геометрію в процесі експлуатації.
Чи не менше уваги в лабораторії приділяють дослідженню можливостей виробництва деталей з полімерних матеріалів – наприклад, робочих коліс для деяких моделей насосів. Кожне колесо, виготовлене на 3D-принтері, складається приблизно з чотирьохсот шарів, один за іншим нанесених на заготовку.
Посмотрите интересное видео “Что такое 3-D печать?”