Распечатать

Детали & Материалы

3D-печать для промышленности: подробнейший обзор новейшего оборудования и технологий

На выставке formnext традиционно собирается элита из мира аддитивных технологий и 3D-печати. Эксперты мирового уровня констатировали переход от создания прототипов к изготовлению деталей и заготовок из металлов и функциональных материалов.

Классические SLM-, EBM- и DMD-технологии при работе с металлами дополнили относительно новые CSF- и FDM-подобные технологии. Подробный обзор оборудования, материалов и передовых решений, представленных во Франкфурте-на-Майне, от эксперта Кирилла Казмирчука.

Селективное лазерное плавление (SLM - Selective Laser Melting)

Гибридная система, которая использует SLM-процесс и 3-осевую ЧПУ-обработку в одном оборудовании.

Такой подход позволяет получать металлические детали с внутренними каналами малой шероховатости.

Рабочая зона: 600 х 600 х 500 мм

Trumpf TruPrint 5000

SLM-машина от компании, выпускающей широкую линейку лазерного оборудования. Особенность TruPrint 5000 – сменные рабочие модули. Они позволяют запускать построение без длительной подготовки. «Распаковка» построения происходит вне машины в специальной станции «распаковки-очистки».

Рабочая зона круглая: Ø300 х 400 мм

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

SLM -Solutions SLM 800

Самая большая машина от компании – пионера в сегменте SLM-технологии. В начале 2017 года была анонсирована покупка компании SLM-Solutions гигантом промышленности General Electric. Сделка не состоялась по причине несовпадения мнений по стоимости акций. В результате GE приобрела другую компанию – Concept Laser.

Машина SLM 800 была анонсирована на formnext-2016 и представлена публике на выставке 2017 года. В рамках выставки, по заявлению самой SLM-Solutions, было продано двадцать единиц этого оборудования.

Рабочая зон: 280 х 500 х 800 мм

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

С начала года продано более 15 машин SLM 500, преимущественно в Китай.

Electro Optical Systems M 400-4

SLM-машина с рабочей зоной 400 х 400 х 400 мм

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

Используются четыре лазера, каждый охватывает четверть рабочей зоны. Это позволяет существенно сократить время построения большого количества небольших деталей, однако при изготовлении одной крупной время сокращается до 10%. Потенциально за счет более равномерного процесса сплавления уменьшаются температурные деформации.

Additive Industries MetalFab1

MetalFab1 - это комплекс оборудования: SLM-машина + станция очистки + печь для термообработки. Технологически переходы проходят в изолированном пространстве, соответственно, уменьшается контакт оператора с металлическими порошками.

Рабочая зона 420 х 420 х 400 мм

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

Concept Laser (компания приобретена General Electric в начале 2017 г.)

Была представлена машина Atlas с рабочей зоной 1000 х 1000 х 1000 мм.

Показан прототип этой машины и деталь, построенная на платформе 1000 х 1000 мм.

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

Дата выпуска не обнародовалась.

На текущий момент актуальной моделью является X - line 2000 с двумя лазерами и рабочей зоной 800 х 400 х 500 мм.

Orlas Creator

Компания ORlaser известна тем, что несколько лет разрабатывает головки для горячей наплавки порошка лазером. Теперь же представлена и собственная SLM-машина с рабочей зоной Ø 100 мм x 110 мм.

Это небольшой аппарат с цилиндрической рабочей зоной. Дополнительно может оснащаться шпинделем для ЧПУ-обработки.

Французская компания, развивающаяся при активном участии производителя шин Michelin. Основной продукцией являются машины послойного синтеза SLM.

Особенность этих установок в том, что они специализируются на использовании более мелкого металлического порошка (порядка 20 мкм), в то время как типичный размер частиц в аналогичном оборудовании составляет 40 – 60 мкм. Меньший размер частиц, с одной стороны, дает лучшее качество поверхности и проработку мелких деталей геометрии, с другой – накладывает существенное ограничение на использование порошка. Более мелкодисперсный порошок сложнее в обращении, требует изолированных помещений и средств защиты операторов.

Рабочая зона: 350 x 350 x 350 мм.

DMG MORI

Компания – производитель станков с ЧПУ токарной, токарно-фрезерной и фрезерной групп. Около пяти лет продвигает на рынок гибридную технологию изготовления деталей из металла: наплавка DMD + ЧПУ-обработка. Гибридная технология в автопроме пригодна по большей части для ремонтных задач – восстановление шеек коленвалов, кулачком распредвалов.

В 2017 году была показана SLM‑машина LASERTEC 30 SLM собственной разработки с рабочей зоной 300 х 300 х 300 мм.

Показана применимость технологии для изготовления теплообменников и небольших кронштейнов со сложной геометрией.

Португальская компания, выпускающая широкую линейку оборудования для обработки металлов (гидравлические листогибы, гильотинная резка металла, лазерная резка и пр.). В аддитивных технологиях новичок, однако, представила, по их заявлениям, самую большую SLM‑машину с рабочей зоной 1000 х 1000 х 500 мм.

Машина использует всего один лазер, а большую зону позволяет охватывать принцип перемещаемой зоны построения. Построение происходит на платформе размером 1000 х 1000 мм, над ней перемещается квадратная камера с источником излучения и локальной подачей инертного газа. Процесс построения пошаговый, и металл сплавляется в необходимых местах. Потенциально такой подход предполагает больший расход инертного газа и ограничивает построение крупных деталей. На данный момент процесс отлажен только для сталей.

3 D Systems

В линейке компании интересна SLM-машина ProX 320 с рабочей зоной 275 x 275 x 420 мм.

Также была анонсирована SLM‑машина DMP8500 с рабочей зоной 500 х 500 х 500мм. Преимущество машин 3D Systems – возможность работы как со стандартным порошком 40 60 мкм, так и с мелким порядка 20 мкм.

EBM -технологии

Arcam Q 20 Plus (приобретен General Electric в начале 2017 года)

Единственная компания – производитель EBM-машин. Оборудование специализировано на использование титановых сплавов. Использование электронного луча вместо лазера позволяет существенно повысить качество сплавления металла и повысить скорость.

Рабочая зона: Ø 350 х 380 мм.

Материал: Ti6Al4V.

Холодная газодинамическая наплавка (cold spray)

Суть технологии заключается в нанесении частиц порошка с помощью сверхзвуковой струи транспортного инертного газа. За счет высокой скорости частицы влипают в поверхность, обеспечивая плотную структуру металла. Потенциально такой подход позволяет строить заготовки в меньшие сроки, чем лазерная наплавка, из-за отсутствия нагрева и последующего охлаждения.

SPEE3 D

Американская компания SPEE3D представила в 2017 году гибридную машину, позволяющую создавать металлические заготовки методом холодной газодинамической наплавки с последующей ЧПУ-обработкой.

Из-за технологических ограничений технология применима для создания заготовок для последующей ЧПУ-обработки. Качество поверхности, представленной на фото, сравнимо с литьем.

Могут наноситься алюминиевые и медные сплавы.

Немецкая компания - производитель станков с ЧПУ представила собственное гибридное оборудование CSF + ЧПУ-обработка.

Детали формируется последовательно из нескольких материалов, а холодная наплавка применяется для создания каналов охлаждения и полостей внутри пресс-форм. Более легкоплавкий металл наносится в необходимые зоны и выступает в роли удаляемой поддержки. Могут наноситься алюминиевые и медные сплавы.

Impact Innovations

Оборудование для холодной газодинамической наплавки с переключением материалов в процессе изготовления. Позволяет наносить алюминиевые и медные сплавы (в том числе и на поверхность неметаллов). Технология может быть полезна при создании биметаллических изделий (подшипники скольжения), а также при нанесении токопроводящих «дорожек» на текстолит или иные полимерные изделия.

Горячая наплавка

Суть технологии заключается в нанесении частиц порошка с помощью струи транспортного и защитного инертного газа, расплавление металла происходит при соприкосновении с нагретой лазером поверхности.

Для изготовления деталей технология пригодна очень ограниченно, в основном только для создания корпуса. Более применима для ремонта валов и других тел вращения.

Inss Tek, BeAM – соответственно, корейская и французская компании. Оборудование построено по схожему принципу и обладает аналогичными возможностями.

Есть возможность «переключать» материалы в процессе изготовления заготовок.

Большая рабочая зона у InssTek и составляет 4000 х 1000 х 1000 мм.

Изделия требуют последующей термической и механической обработки.

DMG MORI

Пионер в гибридной (наплавка + ЧПУ) технологии для металлических изделий. Сначала был выпущен комбинированный станок lasertec 65 3D, затем гибридную линейку пополнил lasertec 4300 3D.

Аналогичные станки сегодня изготавливает и компания Yamazaki Mazak.

CEFERTEC

Оборудование разработано при участии сервис-бюро FIT AG и, если говорить упрощенно, представляет собой сварочный аппарат для металла с ЧПУ.

Построен на базе портала и поворотного стола.

Технология позволяет быстро создавать заготовки из металла. Подход вызывает много вопросов к качеству изделий и свойствам, а также к неизбежному короблению при локализованном тепловом процессе.

Металлы и FDM-технология

Принцип построения – выдавливание пластичного материала (наполненного металлическим порошком) через фильеру. После создания полимерно-металлической модели ее спекают в печи (термической или микроволновой). На этом этапе происходит испарение полимерного связующего и спекание частиц металла. При этом усадка детали составляет 18-20%, см. фото ниже. ПО неподтвержденной информации, такая технология потенциально позволяет строить детали до 100 раз быстрее.

DesktopMetal и Markforged – американские компании, они используют схожую технологию, рабочая зона 330 х 330 х 330 мм и 250 x 220 x 200 мм соответственно. Стоит отметить существенное различие в степени готовности к поставкам. Если DesktopMetal не готова поставлять оборудование даже на местный рынок, то Markforged проявляет готовность осуществлять поставки как в США, так и в Европу. Особенность всего оборудования Markforged – отправка файла в построение происходит при подключении к Интернету и серверам компании, что поднимает вопрос о сохранении коммерческой тайны.

С одной стороны, FDM-технология выглядит перспективно, поскольку позволяет получать детали из металла без необходимости работы со сложными в обращении металлическими порошками. С другой стороны, остается множество вопросов, таких как максимальная толщина стенки (может быть ограничена из-за необходимости удаления связующего), отсутствие подобного оборудования с большой рабочей зоной, и т. п. Технология, безусловно, найдет свою нишу, однако ее нельзя рассматривать как «убийцу» или замену SLM-технологии.

X - Jet

Израильская компания, основной состав которой – это сотрудники Objet – пионера PolyJet-технологии.

Аналог этой технологии используется и в оборудовании X-jet: на платформу наносится жидкое связующее на водной основе, в котором распределены частицы металла или керамики. Наполнитель не слипается и не выпадает в осадок благодаря силам Ван-дер-Ваальса.

Детали также требуют обработки температурой (и, возможно, давлением) после процесса послойного синтеза. Производитель не уточняет детали техпроцесса, а образцы из металла и керамики, показанные на выставке, не превышают размеров нескольких сантиметров, однако детализация на высоком уровне.

Рабочая зона 500 х 280 х 200 мм.

Высокопрочные термопласты PEEK

Материалы группы PEEK (полиэфирэфиркетон) очень интересны для прямого производства благодаря своим показателям прочности и термостойкости. Термостойкость до 250 °C, а предел прочности 100 МПа (для сравнения, у алюминия в зависимости от сплава он варьируется в пределах от 100 до 350 МПа). Перерабатывать такой материал сложно из-за высокой температуры плавления - выше 340 °С. Сразу три FDM-машины для работы с PEEK были представлены: INNOVATOR 2 PEEK, INTAMSYS PEEK и GEWO 3D PEEK.

Самая крупная машина имеет рабочую зону 450 х 450 х 600 мм и температуру экструдера до 450 °С.

Песчаные принтеры для литейного производства

VoxelJet

ExOne и Voxeljet изначально были одним целым и создавали оборудование для работы с песчаными и полимерными материалами для задач литейного производства.

В 2003 году компании разделились, Voxeljet по-прежнему развивает оба направления, в то время как ExOne (в прошлом Prometal RCT) сосредоточилась лишь на песчаной технологии и частично на работе с материалами сталь-бронза.

В модельном ряду Voxeljet есть несколько систем, способных работать с песком для создания литейных форм и стержней. Все они аналогичны по механике и процессу оборудованию ExOne.

В рамках formnext-2017 компания представила систему, для работы с функциональными полимерными материалами. Технология в основе своей имеет уже освоенную PolyJet со светочувствительным связующим, это не только дает возможность добиваться улучшенных свойств, но и позволяет создавать изделия более высокого разрешения. Технология аналогична той, что была показана компания Hewlett Packard на выставке 2016 года.

Корейская компания, имеющая в линейке несколько промышленных машин аддитивного производства:

– песчаный PolyJet-принтер с рабочей зоной 300 х 420 х 150 (неорганическое связующее, более экологично);

– песчаный SLS-принтер с рабочей зоной 600 х 400 х 400;

– SLM-машина с рабочей зоной 350 х 300 мм;

– гибридная машина (наплавка + ЧПУ-обработка) с рабочей зоной 250 х 250 х 250 мм.

Порошки металические

На выставке были широко представлены крупнейшие производители металлопорошковых композиций: Haraeus, LPW, SMT China, Oerlikon, EPMA и Полема (Россия).

Атомайзер ATOone

Установка для выработки порошковых металлокомпозиций для машин послойного синтеза от польской компании 3D lab.

Это «офисный» атомайзер высотой не более 2 метров, типичный размер промышленных атомайзеров – 5-10 м в высоту и порядка 4 м в диаметре.

В качестве материала для переработки используется проволока, а мощности оборудования позволяют вырабатывать до 200 граммов в день.

Полимерные материалы и оборудование

Композиты

Markforged

Представлено FDM-оборудование, позволяющее работать с термопластиком, наполненным углеродными, кевларовыми и стекловолокнами. Они могут быть как непрерывными, так и рубленными.

Стоимость установки порядка 100- 1000 евро.

На фото сверху вниз:

– деталь из материала Onyx (рубленое волокно);

– деталь из материала Onyx (рубленое волокно) в разрезе;

– армированная непрерывным кевларом;

– армированная непрерывным стекловолокном;

– армированная непрерывным углеволокном.

Stratasys

Компания представила материал Nylon CF, совместимый с российской FDM‑машиной Fortus 450mc. Это полиамид, наполненный рублеными углеродными волокнами.

Он обеспечивает лучшие механические свойства по сравнению со стандартными ненаполненными материалами. На фото сравнение поведения материалов при нагружении (справа ABS , в центре Nylon CF , слева Nylon 12).

Настольные SLA и эластичные материалы

DigitalWax и atum 3 D

Рабочая зона у большей машины 300 x 300 x 300 мм, доступны фотополимерные материалы, как функциональные, так и эластичные.

UNIZ SLA

Китайская компания UNIZ – новичок на рынке. Представлены две настольные SLA-машины с рабочими зонами: 315 х 185 х 450 и 192 х 122 х 200. Производитель заявляет, что это самая быстрая SLA-машина. Экспертам еще предстоит разобраться, что за материалы использует система и чем обусловлена скорость построения 2500 куб. см в час (50%-ное заполнение).

В обеих системах используется засветка фотополимера с помощью светодиодов (LCD-Stereolithography).

Японская компания с многолетней историей. Занимается производством разнообразного высокоточного оборудования - от принтеров до микроскопов. Представила собственный 3D-принтер Agilista, использующий PolyJet-технологию. Упор делается на способность изготавливать эластичные и термостойкие изделия из силикона. Такое оборудование может быть полезно при изготовлении мелких серий громметов, уплотнителей дверей, патрубков воздуховодов и пр.

Рабочая зона: 297 х 210 х 200 мм.

Материалы: полимерные композиции на основе силикона, в том числе термостойкие до 100 °С.

Electro Optical Systems

SLS-машина P500 от EOS - одного из лидеров рынка. Рабочая зона 500 x 330 x 400 мм, два лазера 70W для ускоренной работы, температурой спекания до 300 °С и скоростью построения до 6,6 литров в час (на 20% больше, чем у рыночных аналогов).

Система оснащена сменной рабочей зоной с управляемым охлаждением, что повышает процент загрузки и стабильность размеров изделий. ПО SLS-машины позволяет соединяться с системой ERP предприятия и отслеживать в реальном времени процент выполнения задания.

Материал: полиамид, в разработке PEKK.

Польская SLS-машина, способна работать с порошковым полиамидом.

Рабочая зона: 350 х 350 х 600 мм.

Большие SLA-машины

Компания RPS основана в Великобритании сотрудниками компаний DTM и 3D Systems и существует более десяти лет.

Начала деятельность с обслуживания и восстановления машин послойного синтеза.

В 2016 году была выпущена большая SLA-машина NEO 800 собственной разработки.

Рабочая зона: 800 х 800 х 600 мм.

Материалы: фотополимерные композиции от DSM Somos и любые другие.

Стереолитографическая машина от европейской компании, производится в Китае.

Рабочая зона: 700 х 700 х 450 мм.

Материалы: фотополимерные композиции от DSM Somos и любые другие, в том числе есть собственные от Raplas.

Керамика

Для работы с керамикой, как правило, используют SLA-технологию, это компании Ceramaker и Lithoz .

При классическом SLA‑процессе создается заготовка, так называемая green model. После построения она проходит процедуру термообработки, где удаляется полимерная составляющая и спекаются частицы керамики.

Услуги

В Европе успешно развиваются производственные площадки, оказывающие услуги по изготовлению прототипов из полимеров, композитов и металлов, используя аддитивные технологии.

Лидируют на этом рынке такие компании, как PolyShape , Hoffmann, Citim GMBH , FIT AG . Последняя недавно открыла филиал в России.

В арсенале таких компаний широко представлено оборудование DMD, SLM, SLS, FDM, EBM, численность сотрудников аддитивного направления, как правило, составляет около 100-200 человек. Компании востребованы на рынке, далее приведены показатели доходности (revenue) за 2016 год: Hofmann GMBH – $833,2 млн., CITIM GMBH – $27,3 млн., FIT AG – $24 млн.

Следует отметить, что в октябре 2017 г. завод ACTech был приобретен компанией Materialise, и в ближайшее время на нем будет развиваться прямое производство деталей из металла с использованием аддитивных технологий.

Томография

VisiConsult и Werth - производители томографов, представили свои небольшие аппараты для томографии металлических и полимерных деталей. Отрасль начинает задумываться о контроле изделий. Это признак того, что детали все более используют как конечный продукт.

Программное обеспечение

Технология LBM/SLM используется для изготовления функциональных изделий, эксплуатация которых происходит при высоких нагрузках, экстремальных температурах и в агрессивных средах. Данная технология позволяет работать с широким ассортиментом металлопорошковых композиций: нержавеющими и инструментальными сталями, алюминием, титаном, никелевыми, кобальт-хромовыми, медными сплавами, и многими другими.

Выборочное лазерное сплавление металлического порошка происходит посредством воздействия мощного лазера (опционально оборудование может комплектоваться 2-4 лазерами), способного расплавлять сферические гранулы в месте его проецирования. Управляет работой установки и всего процесса компьютер, на котором загруженная математическая модель проходит несколько стадий подготовки с созданием поддерживающих структур, траекторий и методик сканирования лучом каждого сгенерированного слоя модели, настройки технологического процесса для работы с тем или иным выбранным материалом, и т.п.

Ракель или ролик принтера наносит порошок на поверхность платформы, а встроенный лазер выборочно осуществляет плавку по заранее определенной траектории. Когда завершается полный цикл печати, изделие с платформой помещают в печь для снятия внутренних напряжений, после этого аккуратно отделяют платформу и поддержки от изделия, виброгалтовочными или пескоструйными операциями придают поверхности сглаженный вид (устраняются огрехи технологии, связанные со слоистой структурой и шероховатостью), слесарно или с помощью металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ доводят ответственные поверхности до требуемого по чертежной документации качества.

Похожа на SLS, их иногда даже путают, но все же есть кардинальные отличия. В то время как в SLS частицы порошка спекаются друг с другом, то здесь металлические частицы доводятся до состояния расплавления и свариваются друг с другом, образуя жесткий каркас.

Метод берет свои корни из Института Лазерных Технологий Фраунгофера, Германия (Fraunhofer-InstitutfürLasertechnik). В 1995 году там родился исследовательский проект, который возглавляли Вильгельм Майнерс и Курт Виссенбах. Позже эти ученые объединили свои усилия с Диетором Шварцем и Маттиасом Фокеле из компании F&S StereolithographietechnikGmbH, после чего метод был официально запатентован. В начале 2000-х годов F&S стала сотрудничать с другой немецкой компанией, MCP HEK Gmbh. В конце концов, упомянутые выше ученые возглавили компании SLM SolutionsGmbh и RealizerGmbh, унаследовавшие все предыдущие наработки.

Построение модели начинается с подготовки уже известного нам stl файла. Программа рассчитывает 2D модель каждого слоя с шагом обычно от 20 до 100 микрон, добавляя при необходимости структуры поддержки. Возведение каждого слоя начинается с равномерного распределения металлического порошка по всей площади подложки, на которой будет “расти” модель. Эту работу выполняет либо валик, либо щетка, похожая на автомобильный стеклоочиститель. Каждому слою соответствует 2D схема. Весь процесс происходит в специальной герметичной камере, наполненной инертным газом, например, аргоном, либо азотом со сверхмалыми примесями кислорода. Система фокусировки направляет высокомощный лазер на металлические частицы, расплавляя и сваривая их между собой. По контурам сечения проходит сплошная сварка, а внутренности стенок объекта могут свариваться в соответствии с паттерном заполнения. Кстати, остатки порошка, оставшегося от изготовления детали, могут повторно использоваться для печати следующей модели.

Применяемые материалы включают в себя нержавеющую сталь, инструментальную сталь, сплавы хрома и кобальта, титан, алюминий. Могут применяться и другие сплавы - главное, чтобы они, будучи измельченными до состояния частиц, имели определенные характеристики сыпучести.

3D моделирование методом SLM прочно вошло в нашу жизнь. Оно в разы сократило время, которое требуется на изготовление детали по сравнению с традиционными способами. Некоторые области авиастроения, нефтедобычи и медицины нуждаются в таких сложных компонентах, которые просто невозможно изготовить по-другому. Особенно это касается объектов с большой площадью поверхности и одновременно малым объемом. Представьте себе радиатор какой-либо системы охлаждения.

Выборочная лазерная плавка незаменима в аэрокосмической отрасли , где идет борьба за каждый грамм - деталь должна выполнять свои функции и быть прочной, но вместе с тем иметь материал только в тех местах, где без него не обойтись.

Аддитивная установка SLM 280 2.0 с периферийной станцией PSV – главная новинка SLM Solutions 2017 года

– Что нового предлагает SLM Solutions пользователям 3D-печати?

– В 2017 году компания проделала большую работу. Нововведения коснулись главным образом дизайна аддитивных установок, но также были обновлены программное обеспечение, пользовательские решения и системы контроля качества процесса.

Главное достижение – это система SLM 280 2.0 в новом корпусе и с новым дизайном интерфейса управляющей программы. Машина оснащена «вечным» фильтром – принципиально новым механизмом фильтрации частиц – и оптимизированной системой мониторинга мощности лазера и зоны расплава. Это решение реализовано специально для мультилазерных систем.

Установка SLM 280 2.0, фильтр и пользовательский интерфейс будут доступны для заказа ориентировочно в третьем квартале 2018 года.

: как происходит селективное лазерное плавление

– Расскажите, пожалуйста, о программном обеспечении от SLM Solutions. Как оно называется?

– SLM Additive Designer. Да, новинка очень интересная, стоит рассказать о ней поподробнее. Это собственная разработка компании SLM Solutions для работы с 3D-файлами и подготовки их к печати, которая является альтернативой популярному ПО и другим имеющимся на рынке решениям. «Изюминка» нашего продукта в том, что оно совместимо не только с STL-файлами, но и с файлами формата CAD (STEP, IGES), которые могут содержать и другую информацию помимо 3D-графики.

Уже прорабатываются варианты сотрудничества с производителями программного обеспечения CAD для внедрения SLM Additive Designer в их интерфейс с целью обеспечить сквозное проектирование детали. Этот процесс охватывает этапы от проектирования и до получения изделия на 3D-принтере с помощью этого программного решения – назовем его постпроцессор (или предпостпроцессор) подготовки детали к печати.

– Раньше компания не выпускала своего ПО?

– Так называемый Build Processor, который разрабатывался совместно с Materialise и был имплементирован в Magics , не являлся отдельным программным обеспечением. А сейчас у SLM Solutions есть законченный программный продукт, который может работать с CAD-, STL-файлами и обеспечивает полный цикл от расположения детали на платформе, генерации поддержек и заканчивая созданием файла, который передается на 3D-принтер.

Вообще, у компании большие планы по развитию ПО. Будут разрабатываться новые программные продукты с включением в них технологий облачных серверов и big data для большой производственной цепочки 3D-принтеров . То есть мы говорим о решениях не для одной машины, а для Фабрики будущего – концепции, с которой сейчас работают все ведущие производители аддитивных установок.

– Решением для Фабрики будущего стала автоматизированная производственная система SLM 800, еще одна громкая новинка прошлого года.

– была представлена на выставке во Франкфурте-на-Майне. Компания официально заявила о продаже двадцати машин в Китай. На данный момент существует только одна собранная установка. Это, скажем так, работающий опытно-выставочный экземпляр, в конструкции и функционале которого, вполне возможно, что-то изменится. Во всяком случае, это большая заявка, потому что возможность обеспечить автоматизированный процесс при высоте построения 800 мм говорит о высокой стабильности работы системы.

– Коснулись ли изменения периферийного оборудования 3D-принтеров?

– Да, уже сейчас доступна новая система PSV (Powder Sieving Vacuum) – периферийная станция, которая предназначена для выполнения следующих функций:

1. непрерывное просеивание (возврат порошка обратно в установку для непрерывной циркуляции во время работы);
2. хранение порошка во время работы машины в баке емкостью 90 литров, который находится не в установке, а именно в системе PSV.

Станция PSV также оснащена (если мы говорим об установке SLM 280) рукавом для работы в камере построения в инертной среде для того, чтобы убирать излишки порошка во время очистки детали. Станция обеспечивает высокую производительность очистки и переработки материала, компактна и универсальна: ее можно подключить и к 280-й, и к 500-й машине. Работает PSV на основе разности давлений и вакуумирования системы и движения порошка с помощью вакуумного транспорта.

Как и предыдущая система PSH , которая служила примерно для тех же нужд, PSV наиболее эффективна, когда мы работаем с одним порошком на одной машине. При частой смене материалов лучше использовать ручную станцию просеивания PSM , которая уже почти десять лет является стабильным периферийным оборудованием, простым и удобным в использовании.

– Что такое «вечный» фильтр и как он позволит повысить безопасность на производстве?

– С его помощью фильтрация будет происходить на других принципах. Это так называемая сухая фильтрация: частицы материала (титанового или алюминиевого сплава) задерживаются частицами ингибитора в фильтре и мгновенно деактивируются. Удаляя смесь ингибитора и частиц в сухом состоянии, мы уменьшаем риск негативных воздействий с точки зрения выделения горючих газов, улучшаем чистоту процесса, повышаем пожаро- и взрывобезопасность. В установках SLM замкнутый цикл работы с порошком.

Главный вопрос не в том, купить аддитивную установку или нет, а в том, как ее интегрировать в производственную цепочку.

– Каковы ближайшие планы SLM Solutions?

– На международной выставке «Металлообработка-2018» , которая пройдет в Москве с 14 по 18 мая, у компании будет большой стенд. Планируется приезд специалистов сервисного отдела из Германии, рассматривается вариант доставки машины SLM 280. Летом или осенью у SLM Solutions откроется новая крупная площадка, которая обеспечит выполнение возросшего количества заказов на изготовление машин . Разместится она в Любеке, там же, где находится штаб-квартира и основное производство компании.

– Как для Вашей компании складывается ситуация на российском рынке?

– Интерес к продукции SLM Solutions есть, и большой, но пока в основном на уровне запросов, попыток проработки экономики владения машиной, заявок на тестовую печать. Скорее всего, это общая экономическая ситуация, потому что у многих наших европейских коллег, работающих в сфере производства металлических 3D-принтеров , схожие проблемы в России.

Оборудование дорогостоящее, а как им владеть, как с его помощью получать экономическую выгоду – в России мало кто представляет. Обосновать необходимость покупки достаточно сложно. Плюс, у нас очень не хватает специалистов с объемом знаний, необходимым для правильного обеспечения и самого процесса, и отработки технологических параметров.

Специалист, работающий на аддитивной машине, в идеале должен быть одновременно и конструктором и, в большей степени, технологом – тем, кто разбирается в физике происходящих процессов и влиянии тех или иных параметров на качество получаемой детали. А таких параметров очень много – 160 как минимум.

К сожалению, у российских специалистов – от руководителей предприятий до рядовых инженеров – в массе нет понимания сложности аддитивного процесса. Многие считают, что 3D-принтер – это некая чудо-машина: загрузил порошок, загрузил модель, нажал кнопку и тут же получил качественную деталь.

Команда SLM Solutions на международной выставке Formnext 2017

– Как убедить людей, что аддитивные технологии несут значительную выгоду?

– Нужна просветительская работа. Специалистам необходимо знакомиться с бòльшим объемом литературы, научных исследований, монографий – не только фундаментальных, но и инженерных, в том числе англо- и немецкоязычных. отраслей и предприятий полезно ездить на международные конференции по аддитивному производству.

Моя основная мысль, которую я пытаюсь всем донести, заключается в том, что аддитивные технологии (селективное лазерное плавление в частности) – не панацея, не универсальное решение для производства любых деталей. Это отдельный новый метод, который активно применяется на рынке чуть более десяти лет. А ведь даже по такой старейшей технологии, как , до сих пор пишутся монографии.

3D-технологии – системы с огромным количеством параметров, объединяющие множество дисциплин – металлургию, лазеры, механику, программирование и т.д. Это своеобразный «серый ящик» – их еще изучать и изучать. Но если этого не делать, то можно очень сильно отстать.

– Тем не менее, в России в плане разработки и внедрения 3D-технологий происходит какое-то движение.

– Идеи и есть, мы их видим на выставках. По моему опыту, уровень понимания за последние четыре-пять лет у людей сильно вырос. Однако отсутствует кураторство на государственном уровне, нет вектора, который бы все это объединял.

Например, в Европе, в Азии есть ассоциации производителей (такие, как AMUG, GARPA), которые регулярно проводят встречи пользователей со всего мира. SLM Solutions вместе с конкурентами участвует в таких мероприятиях. Или такой пример: наша компания, как и многие другие производители, сотрудничает с институтом Фраунгофера, разрабатывающим лазерные технологии. Для работы с SLM подписано около шестидесяти ученых. Это хороший пример межпроизводственной кооперации, которой так не хватает в России из-за внутренних экономических моментов.

По моему мнению, нашим руководителям нужно больше ездить, принимать участие в таких проектах, чтобы понимать, какие вопросы ставятся и как определять четкие задачи для проектирования производства. Ведь главный вопрос не в том, купить установку или нет, а в том, как ее интегрировать в производственную цепочку, создать эффективно работающий цех с аддитивными установками и с их помощью получать необходимый продукт.

SLM-технология — послойное лазерное плавление металлических порошков — один из методов аддитивного производства изделий, активно набирающий обороты в последние 10 лет. Сегодня она уже достаточно хорошо известна производственникам. Эта технология обладает бездной преимуществ, но, тем не менее, при эксплуатации оборудования на ее основе не перестает поражать новыми возможностями. Лидером в производстве оборудования для данной технологии является немецкая компания SLM Solutions.

С недавнего времени в Украине ее представляет СП «Стан-Комплект».

Технология селективного лазерного спекания (Selective laser melting — SLM) — это мощное производственное решение для предприятий, которым требуется быстрое и качественное изготовление изделий из разнообразных металлов.

SLM-установки сегодня активно используются в самых разных сферах промышленности для производства мастер-моделей, вставок пресс-форм, прототипов деталей, готовых изделий из нержавеющей и инструментальной стали с присутствием кобальта, хрома и никеля, а также из алюминия, титана и т. д.

Компания SLM Solutions, является основоположником SLM-технологии (патенты с 1998 г.) и одним из мировых лидеров производства оборудования на ее основе.

Штаб-квартира компании и производственные мощности находятся в городе Любек (Германия).

SLM-технология

SLM-технология — передовой способ производства металлических изделий посредством послойного лазерного плавления металлического порошка на основе данных трехмерного компьютерного проектирования. Таким образом, существенно сокращается время производства изделия, поскольку исчезает потребность во многих промежуточных операциях. Процесс представляет собой поочередное расплавление тончайших слоев металлического порошка при помощи современных волоконных лазеров, наращивая, таким образом, деталь слой за слоем. С помощью этой технологии создают точные и гомогенные металлические изделия. Благодаря использованию широчайшего перечня качественных порошковых металлов и сплавов технология SLM предлагает беспрецедентные возможности для производства металлических деталей промышленного назначения со значительными преимуществами: сложность формы, минимальная толщина стенок, комбинирование материалов различной плотности, отсутствие последующей обработки, безотходность, экономичность и т. д. Программное обеспечение, поставляемое в комплекте с установками, имеет открытую архитектуру, что также расширяет возможности данного оборудования.

Принцип работы SLM-установок:

• для предварительной обработки данных в CAD-системе получают поперечные сечения 3D-модели с минимальным шагом;
• порошок подается из автоматического устройства на подогреваемую рабочую платформу, затем распределяется на плоскости тончайшим слоем в двух направлениях;
• современные стекловолоконные лазеры расплавляют сегмент каждого слоя в соответствии с конфигурацией поперечного сечения детали в заданных координатах (2D-файла).

При этом каждый последующий слой наплавляется на предыдущий, что обеспечивает однородность структуры изделия.

Эта процедура повторяется до тех пор, пока получаемое изделие не будет точно соответствовать CAD-модели. Нерасплавленный металлический порошок удаляется в специальную камеру, после чего вновь используется.

Преимущества SLM-установок

В линейке оборудования для лазерного спекания компании SLM Solutions используется ряд уникальных, защищенных множеством патентов узлов и технологий:

МУЛЬТИЛАЗЕР — одновременное использование двух и более (до 4-х) лазеров.

Позволяет добиться повышения производительности на 400 % по сравнению с машинами, оснащенными одним лазером;

УНИКАЛЬНАЯ ДВУЛУЧЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (Hull-Core ). Использование двух разных лазеров (400 и 1000 Вт) позволяет выполнять спекание еще быстрее и качественнее. Там, где требуется максимальная точность, установка использует более тонкий луч лазера, а для увеличения скорости на простых участках — его мощность и диаметр увеличиваются;

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРОШКА СРАЗУ В ДВУХ НАПРАВЛЕНИЯХ. Инновационное решение SLM Solutions позволяет сократить время печати изделия в два раза;

БОЛЬШИЕ РАЗМЕРЫ КАМЕРЫ большие размеры камеры. Установки лазерного спекания предназначены для изготовления деталей размером до 500 × 280 × 365 мм (данные на июль 2016 г.). За одну сессию можно вырастить одно большое изделие или несколько мелких;

ВЫСОКАЯ СКОРОСТЬ И ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ: оборудование SLM Solutions способно производить до 105 см 3 готовых металлических изделий в час. Это в 1,5- 2 раза больше, чем установки этого класса других производителей. При этом минимальная толщина стенки составляет всего 180 микрон. Наряду с этим, системы слежения за процессом построения и контроля качества обеспечивают высокую степень управляемости всем производственным циклом;

ШИРОКИЙ ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ: нержавеющая, инструментальная сталь, сплавы на основе никеля, алюминий, титан. Самые надежные, проверенные и универсальные материалы. Благодаря открытой архитектуре программного обеспечения можно использовать металлический порошок любого производителя, без дополнительных затрат на перенастройку;

СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ. Установки для лазерного плавления SLM Solutions поставляются в комплекте со специальным программным обеспечением — SLM AutoFabMC. Оно не только упрощает процесс 3D-печати, но и позволяет максимально оптимизировать производственные процессы, сократить время построения и экономить расходные материалы. Программное обеспечение позволяет работать с наиболее широко распространенными в производственной среде форматами данных.

Основные потребители

Аэрокосмическая промышленность