Инженеры Лаборатории легких материалов и конструкций Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали технологию электродугового выращивания, которая позволяет использовать металлическую проволоку вместо порошка для создания различных изделий. Ноу-хау значительно снизит стоимость аддитивного производства (в результате которого появляется 3d модель), а для изделий с простой геометрией конкурирует с токарно-фрезерным производством.
В новой технологии для печати применяется промышленный робот. Для изготовления изделий больших размеров ученые Политеха разработали специальное программное обеспечение. В программе по заданной 3D-модели изделия строится цифровая модель передвижения робота. При этом деталь разбивается на слои, затем в каждом из слоев строится траектория движения. Таким образом создается часть цифрового двойника изделия.
Разработкой уже заинтересовались промышленные предприятия. При помощи технологии электродугового выращивания научная группа Политехнического университета по запросу индустриального партнера напечатала вентиляционную лопатку высотой полметра и весом почти 60 кг. Такие лопатки используются в крупногабаритных вентиляторах на промышленных объектах.
«Мы экономим промышленности время: такую лопатку из проволоки мы печатаем в течение дня, при печати из порошка на это ушло бы больше недели. Мы экономим промышленности материал: данная лопатка полая внутри, что недостижимо для литейных и фрезерных технологий. Мы даем промышленности право выбирать любые формы: технологических ограничений на форму конечного изделия разработанная технология не накладывает», – рассказал Олег Панченко, заведующий Лабораторией легких материалов и конструкций (СПбПУ).
Металлический порошок – основной на данный момент материал для выращивания – стоит дорого и требует большого числа дополнительного оборудования для его содержания. При токарно-фрезерном производстве материал также расходуется неэкономно. Проблема токарного производства заключается в том, что часто вес заготовки в 8-10-30 раз больше, чем вес конечного изделия, то есть в отходы уходит от 87,5% до 97% исходного материала.
Для примера, стоимость алюминиевой проволоки составляет порядка 1 000 рублей за килограмм, в то время как цена на алюминиевый порошок выше в 10, а иногда и в 20 раз. Кроме того, использование проволоки позволяет создавать более крупногабаритные конструкции.
Отдельно следует упомянуть литейное производство, в котором экономическая целесообразность появляется при условии серийного производства, когда подготовленная за большие деньги литейная форма используется многократно. В разработанной технологии выращивания возможно изготовление не только продуктов в единичном экземпляре, но и серийное производство. В отличие от литейного производства, где в случае брака выбрасывается вся заготовка, при выращивании процесс можно остановить, удалить дефект и продолжить с места остановки.
