Новости
Нет комментариев

Аддитивные технологии для промышленности.

Комплексные решения для производства изделий из металлических порошков методом 3D.

Существенное повышение эффективности работы в промышленности обеспечивается созданием и повсеместным использованием интеллектуальных электронных систем — “умных”  сред. Становятся уже привычными концепции применения “умных” сред в различных областях — “умный” город, “умный” дом, “умная” транспортная система, “умные” производства и т.д. 

Аддитивное цифровое производство следующий шаг развития “умной” электронной сферы в промышленности, при этом ключевым фактором расширения возможностей является широкое использование сенсоров (датчиков) и актуаторов (исполнительных механизмов).

В номере журнала “Инновации 2018 — 2019” авторами сообщено о создании научно-производственным предприятием “ЭПОС-Инжиниринг” полного технологического цикла отечественного цифрового производства металлических и керамических изделий по аддитивным технологиям на основе собственного индустриального производства АМ-машин (аддитивных машин), включая 3D-принтеры и порошковые материалы для них.

Дальнейшее развитие создаваемого нами аддитивного цифрового производства, его приближение к интеллектуальной электронной системе реализуется специалистами предприятия посредством многократного расширения использования сенсоров и актуаторов, разработки и детализации собственного программного обеспечения (зарегистрировано в Госреестре ФСИС, № 2018666285 “Программный комплекс установки селективного послойного лазерного спекания/сплавления 3D-изделий”).

В процессе работы дополнительно разрабатывались и реализовывались требования к лазерному источнику сплавления/спекания металлургических порошков и к системе его цифрового управления (мощность, длина волны излучения, расходимость, распределение плотности мощности излучения по сечению, поляризация излучения и др.), как существенно влияющих на конечный результат. Как обязательное требование определилась необходимость автоматического бесконтактного послойного контроля датчиком светового сечения рабочей зоны (порошок-спеченный/сплавленный). Контроль 3D-профиля каждого программного управляемого трека осуществляется послойно; цифровые характеристики устанавливаются и хранятся в базе данных.

Возникает необходимость правильно установленного дополнительного компактного защищённого датчика измерения температуры рабочей зоны спекания/сплавления, с температурой до 3000 С, для управления температурой в зоне взаимодействия излучения и порошка, с возможностью работы через аналоговый и цифровой выходы.

В рабочей зоне сплавления/спекания порошка, в результате разнообразных по природе термических процессов, образуются газовые потоки, подлежащие контролю и регистрации цифровой видеокамерой, работающей в соответствии со стандартом USB 3.0, с разрешением до 4242*2830 пикселей в выбранной частотой до 60 кадров в секунду, с активным размером сенсора до 10мм.

Для повышения интеллектуального уровня работы принтера, обеспечения контроля изменения химсостава для возможной коррекции макро-, мезо- и микрохарактеристик каждого слоя осуществлена установка микроанализатора спектра высокого разрешения в диапазоне 190 нм до 950 нм, при этом покрываются эмиссионные линии для каждого элемента от H до U.

Скорость трассирования лазерного луча в диапазоне мощности 50-2000 Вт предложена для 2-зеркального сканатора с гальваническими двигателями в пределах 0.1-5 м/сек. Проникновения энергии луча должно соответствовать регламентируемой толщине слоя устанавливаемого при спайсировании и корректируемого в процессе работы изменением соответствующих характеристик обработки.

Для реализации основных трендов в развитии АМ с цифровым управлением, (сформулированных на международных конференциях и в публикациях в специализированной печати), таких как повышение степени индустриализации, применение специальных и специализированных металлических и керамических порошков, производства малогабаритных геометрически сложных дорогостоящих изделий и технологической оснастки, создания и реализации развитых программных вычислительных и управляющих систем и т.д., была осуществлена разработка, проектирование и изготовление взаимосвязанного комплекса аддитивных машин для промышленного применения в форме FabLab (от англ. Fabrication Laboratory), описанных нами ранее в данном журнале.

Для повышения интеллектуального уровня отдельные агрегаты, включая непосредственно 3D-принтер, замкнуты по информационным и материальным потока; имеется возможность управления из единой системы цифрового управления.

3D-принтер, являясь основным элементом интеллектуальной (“умной”) среды, оснащен агрегатом, определяющим функционал “умного” производства — атомизатором плазменно-дуговым, для производства порошком и металлов в среде инертных газов, с одновременной транспортировкой получаемого порошкового материала в накопитель принтера в отдельную герметичную емкость. Это дает важнейшую возможность печати на принтере активированными порошками с ювенильной чистой и активной поверхностью.

Важной чертой интеллектуальной производственной среды является обеспечение выпуска — кастомизированного продукта, для чего в комплекс включен многофункциональный плазменный вакуумный агрегат кластерного типа, с плазменными катодами, сильноточным высокоэнергетическим многокомпонентным (структурированным) дуговым разрядом и магнитной соленоидной системой управления плазменным потоком. Установка обеспечивает рафинирование, легирование, модифицирование, сплавление и овализацию порошком и возможность получения компактных слитков из порошков (филштоков).

Для обеспечения полного цикла работы интеллектуальной (“умной”) среды по схеме аддитивного цифрового производства последовательно расширяется комплекс оборудования для классификации, сепарации и овализации порошков, а также новые магнетронные и онные системы для установки в рабочем объеме 3D-принтера, с целью подготовки поверхности порошка и/или нанесение защитных и функциональных покрытий. Рассмотренная среда обеспечивается CAD-CAM-CAE системами.

Создана группа технологий и оборудования которые используются в качестве основы, обеспечивающий развитие конкретизированной и специализированной среды цифрового взаимодействия. Это — система, осуществляемая в единой информационной среде, в которой данные в цифровой форме являются ключевым фактором производства, где за счет применения пакета цифровых технологий с данными, новых технологий и изменения системы разделения труда достигается снижения транзакционных издержек.

Вышеуказанные работы проводились в соответствии с направлениями, обозначенными в Постановлении Правительства РФ от 28.07.2017 г № 1632-Р о развитии цифровой экономики.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *