Аддитивные технологии: что это, плюсы и минусы

Аддитивные технологии (AF) без преувеличения считают инновационным прорывом, новым мировым трендом.

Их проникновение в ключевые сферы жизнедеятельности неразрывно связано с развитием наукоемких отраслей, высоких технологий.

Под AF-технологиями понимают процесс послойного синтеза объекта из трехмерной модели. Главный плюс технологий — ресурсосбережение, при котором потери полезного вещества устремляются к нулю.

AF-технологии находят применение практически повсеместно. Их используют в автомобильной промышленности, энергетике, пищевой промышленности, архитектуре/дизайне, машиностроении, процессе создания сувениров, игрушек, потребительских товаров и так далее.

Аддитивные технологии в промышленности задействуют при разработке заготовок пресс-форм, специнструмента, деталей со сложной геометрией, эндопротезов, имплантатов. Готовые детали прочнее получаемых традиционным путем на 20–30%.

Технологии применимы там, где невозможно/нецелесообразно использовать метод литья, механическую обработку. Их развитию в промышленности способствует увеличение ассортимента металлопорошковых материалов.

Если в начале 2000-х гг насчитывалось не более 5 наименований, то сегодня их количество измеряется десятками.

В машиностроении аддитивные технологии внедряются не менее активно. В частности, автомобильные концерны с их помощью на порядок сокращают период прохождения НИОКР по литейным деталям (головки цилиндров моторов, КПП, мосты). Внедряя AF, конструкторы получают наглядную модель двигателя спустя две недели с момента завершения работы над техническим проектом. Ранее на это требовались месяцы.

Преимущества аддитивных технологий

Аддитивные технологии, успешно используемые в машиностроении и других сферах последние 20 лет, дают очевидные выгоды:

• Экономия ресурсов. Готовые изделия «выращивают» с нуля, благодаря чему можно говорить о безотходном производстве. Кроме того, исключаются расходы на утилизацию отходов. Для сравнения, потери материала на заготовках при использовании консервативных методов металлообработки могут доходить до 85%.

• Ускорение процесса производства. Сокращение цикла от момента разработки проекта до выпуска готовых изделий дает конкурентные преимущества. Компьютерное моделирование не требует долгих расчетов и многочисленных чертежей. При этом скорость не вредит качеству.

• Точность параметров. При послойном синтезе удается достигать максимального соответствия по плотности, остаточному напряжению, техническим показателям. Прочность изделий на 20―30% выше, чем у литых/кованых.

• Мобильность. Запуск производства новой серии изделий не требует длительной подготовки, закупки громоздкого оборудования. Процесс гибкий, что позволяет адаптироваться к меняющимся условиям рынка. Модели можно передавать посредством компьютерной техники в любой уголок планеты в считанные секунды.

Для таких отраслей как авиастроение, важное преимущество — снижение веса изделий, получаемых за счет внедрения аддитивных технологий. Отдельные детали удается сделать легче на 40―50% без потерь в прочности.

Мировой опыт

Ежегодно мировой рынок аддитивных технологий демонстрирует рост в пределах 27―28%. Лидером по их внедрению считаются США ― доля AF-оборудования достигает 38%. В тройке передовиков также значатся Япония и Германия. NASA тестирует созданный посредством аддитивных технологий ракетный двигатель с инжектором,

Источник: https://era-3d.ru/baza-znaniy/poleznaya-informatsiya/sfery-primeneniya-additivnykh-tekhnologiy

Аддитивные технологии в действии

Сегодня аддитивные технологии активно применяются на различных производствах по всему миру. Одним из главных российских драйверов внедрения промышленной 3D-печати является Ростех и входящая в его состав Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК).

О преимуществах аддитивного производства, инновационных методах промышленной 3D-печати и о том как «вырастить» двигатель при помощи лазера – в нашем материале.

Аддитивные технологии: основа промышленной революции

Аддитивное производство (Additive Manufacturing) – это создание изделий, основанное на поэтапном добавлении материала на основу в виде плоской платформы или осевой заготовки. В самом термине «аддитивность» (от лат. additivus – прибавляемый) заложен основной принцип этого процесса. Такой способ изготовления также называют «выращиванием» из-за послойного создания изделия.

Таким образом, суть аддитивного производства – в сложении, а не вычитании. Если при традиционном производстве вначале имеется заготовка, от которой потом отсекается все лишнее, то в случае с аддитивными технологиями новое изделие создается из ничего, а точнее, из расходного материала.

Например, в домашних 3D-принтерах – это специальная пластмассовая проволока. Но, как известно, из пластика можно печатать только не слишком прочные детали и предметы. Относительно недавно в 3D-сфере началась новая эра – печать из металлических материалов.

 Именно данная технология аддитивного производства является основой происходящей сейчас промышленной революции.

В чем же преимущество и революционность этой новой идеи? Наиболее, пожалуй, важное достоинство аддитивных технологий заключается в том, что компьютерные модели деталей можно мгновенно передавать по сети на производственную площадку в любую точку мира. Таким образом, меняется сам привычный уклад производства – 3D-принтер не только добавляет производству мобильности, но и может заменить огромное количество оборудования на обычном заводе.

Среди других ключевых преимуществ – это снижение числа комплектующих частей создаваемых деталей. Например, изготовление обычным методом топливной форсунки для реактивного двигателя требует около 20 разных запчастей, которых нужно соединить с помощью сварки. Применение же 3D-печати позволяет создавать форсунку намного быстрее из специального материала.

Отсюда следует еще один важный момент – экономия исходного сырья и минимизация отходов. Аддитивные технологии позволяют в производстве использовать ровно столько материала, сколько требуется для конкретной детали. При традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 85%.

Благодаря этому снижается и вес готовой детали, что особенно актуально для авиационной промышленности. Производители авиадвигателей уже научились создавать аддитивным способом различные кронштейны и втулки, которые при сохранении всех прочностных характеристик на 40-50% легче своих «традиционных» аналогов.

Еще одна сильная сторона аддитивного производства – штучное изготовление изделия любой формы.

Например, Boeing уже произвел методом аддитивных технологий более 20 тыс. деталей для военных и гражданских самолетов компании. 

ОДК: драйвер внедрения аддитивных технологий

В России один из главных драйверов внедрения аддитивных технологий – Ростех и входящая в его состав Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК).

Ростех начал внедрение аддитивных технологий при производстве перспективных российских газотурбинных двигателей, которые будут сертифицированы в 2025 – 2030 годах. Детали, изготовленные этим методом, будут составлять до 20% общей массы двигателя.

Внедрение 3D-печати позволит в три раза снизить время и в два раза сократить стоимость изготовления серийных деталей. 

Для этого Госкорпорация создала единый Центр аддитивных технологий на базе рыбинского «ОДК-Сатурн».

Здесь разработан и апробирован процесс изготовления деталей селективным сплавлением, начиная от разработки 3D-модели, заканчивая функциональной деталью.

Сотни различных опытных деталей, изготовленных селективным плавлением из кобальтового, титанового сплавов, нержавеющей стали, уже успешно прошли стендовые испытания в составе двигателей.

Создание высокотехнологичного Центра аддитивных технологий (ЦАТ) ведется и на другом предприятии ОДК – Московском машиностроительном предприятии имени В.В. Чернышева. Организаторами ЦАТ являются холдинги авиационного кластера Ростеха: помимо ОДК, это «Вертолеты России», КРЭТ и «Технодинамика».

Причем клиентами Центра могут стать не только предприятия Госкорпорации, но и другие промышленные организации. Заказчики смогут получить полный спектр услуг: от разработки конструкции до серийного производства и сертификации продукции.

Здесь создается целый конструкторско-технологический комплекс, который включит в себя лабораторию металлургических исследований и конструкторское бюро.

В первую очередь в ЦАТ осваиваются две базовых технологии: селективное послойное сплавление лазером металлического порошка и прямое лазерное выращивание.

Лазерное выращивание

Лазерные технологии для печати металлом на сегодняшний день являются наиболее быстро развивающимся методом аддитивного производства. Как упоминалось выше, их можно разделить на две группы: селективное лазерное плавление и прямое лазерное выращивание.

Селективное лазерное плавление (SLS) – технология изготовления сложных по форме и структуре изделий из металлических порошков. Сначала формируется равномерный слой порошка на подложке, а затем происходит плавление порошка при помощи мощного лазерного излучения.

Данная технология 3D-печати металлом способна с успехом заменить классические производственные процессы. К примеру, на пермском моторном заводе «Авиадвигатель» (входит в ОДК) технологию селективного лазерного спекания впервые применили еще в 2010 году для изготовления литых деталей из титановых, никелевых, кобальт-хромовых порошков.

«Сейчас конструкторы разрабатывают детали, геометрию которых традиционными методами – точением или литьем – выполнить крайне сложно или вообще технически невозможно,– а на «выращивание» одной детали, к примеру, завихрителя, кронштейна, гребенки, уходит от 6 до 40 часов», – комментирует начальник отдела разработки перспективных технологий ремонта завода «Авиадвигатель» Александр Ермолаев.

Второй вид лазерной технологии аддитивного производства настолько новый, что пока не имеет устоявшегося названия: «прямое лазерное выращивание» (DMLS) или «гетерофазная лазерная порошковая металлургия».

Суть его заключается в том, что металлический порошок подается через специальное сопло непосредственно в ту же область, куда подводится лазерный луч, образуя локальную ванну жидкого расплава.

Этот процесс можно образно сравнить с работой струйного принтера для бумаги.

Технология дает возможность подачи нескольких видов металлических порошков в зону выращивания. Таким образом можно создавать изделия с градиентными свойствами, например, одна часть детали может быть коррозионностойкой, а другая – жаростойкой.

Прямое лазерное выращивание позволяет значительно увеличить производительность производства. Например, корпус камеры сгорания для небольшого газотурбинного двигателя можно вырастить с нуля за три часа.

Для сравнения – при использовании традиционных технологий на это уходит около двух недель. При этом результаты конструирования видны моментально, и вносить в них изменения можно сразу же.

Благодаря этому в десятки раз ускоряется процесс проектирования и создания новой техники.

Данная технология уже нашла свое применение в различных наукоемких отраслях промышленности, в числе которых и двигателестроение. Номенклатура деталей, которые изготавливаются с помощью установки прямого лазерного выращивания, широкая – от гребных винтов до небольших фрагментов современных и перспективных двигателей.

Недавно ОДК ввела в эксплуатацию самую большую в России установку прямого лазерного выращивания из порошковых металлических материалов.

Этот 3D-принтер крупногабаритных деталей для промышленных газотурбинных двигателей позволяет производить изделия размером до 2,5 метров в диаметре.

К 2021 году на базе ПАО «Кузнецов» данным методом планируется изготавливать более 50 элементов для современных газотурбинных двигателей.

Электронно-лучевая плавка

Электронно-лучевая плавка (EBM) является еще одной технологией аддитивного производства. Этот метод, по сути, практически не отличается от SLS/DMLS печати металлом. Единственное отличие заключается в том, что вместо лазерного луча плавление осуществляется при помощи электроимпульсов.

Технология печати методом электронно-лучевой плавки металлических порошков позволяет изготавливать детали практически любой сложности, даже совсем миниатюрные изделия размером 0,2-0,4 мм. Такой 3D-принтер сможет «напечатать» практически все: от лопаток турбин авиадвигателей до ювелирных изделий.

В мировой практике промышленные электронно-лучевые 3D-принтеры часто используют для производства остеоимплантов – искусственных имплантов костей. Для их построения используют сплавы титана и нержавеющей стали.

В отличие от лазерных 3D-принтеров, электронно-лучевые принтеры могут использовать металлические порошки более крупной фракции, например 75-120 мкм. Шероховатая поверхность вовсе не страшна остеоимпланту и даже может обеспечить лучшую сращиваемость в организме.

При этом более крупные фракции металлических порошков дешевле по стоимости, и, как следствие, удешевляется процесс производства.

Еще одно преимущество электронно-лучевой плавки – это возможность получать готовые изделия без необходимости дополнительной термообработки в вакуумных печах, как при печати по технологии SLM. Сама печать происходит при высокой температуре в камере. В результате полного локального расплавления порошка детали обладают очень высокой плотностью, сравнимой с технологией литья.

Первый российский электронно-лучевой 3D-принтер для печати металлическими порошками сейчас разрабатывает холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех. Первый полнофункциональный образец будет произведен в конце 2020 года.

Источник: https://rostec.ru/news/additivnye-tekhnologii-v-deystvii/

Аддитивные технологии: что это, плюсы и минусы

С развитием технического прогресса в нашу жизнь постоянно приходят новые технологии, которые оптимизируют производственные процессы, и делают легче жизнь обычно человека. Чтобы снизить временные и материальные затраты на производство, были разработаны так называемые аддитивные технологии (от англ.  add – добавлять).

Что такое аддитивные технологии?

Аддитивные технологии или по-другому 3Д-принтинг представляет собой создание деталей при помощи специального аппарата – 3Д-принтера – путем наслоения материала друг на друга.

Чтобы создать такую деталь, для начала разрабатывается компьютерная 3Д-модель. После чего файл с трехмерной моделью загружается в аддитивный аппарат, где происходит изготовление изделия.

После извлечения детали из машины, его можно использовать сразу или требуется доработать (грунтовка, покраска и др.).

Аддитивные технологии нашли применение в электронике, медицине, автомобильной и аэрокосмической промышленности, науке и многих других сферах. Различают несколько технологий:

1. Послойное выращивание детали из полимерной нити.
2. Селективное сплавление порошков из металла.
3. Селективное лазерное спекание порошков из полимеров.
4. Лазерная стереолитография.

Преимущества аддитивных технологий

Новые аддитивные технологии приходят на замену традиционным способам в производстве, электронике, науке и других областях. У этих технологий есть много преимуществ:

• Сокращение рабочего процесса и значительное уменьшение производственных отходов. Создание деталей обычным способом довольно трудоемкий процесс. Сначала делается заготовка, потом вытачивается на разных инструментах. Это долго и в итоге образуется много отходов. При изготовлении деталей литьем, необходимо в начале изготовить формы. Использование 3Д-принтеров позволяет обходиться без предварительных заготовок, а материала требуется ровно столько, сколько уйдет на изделие без сопутствующих отходов.
• Сокращение материалов на изготовление и себестоимости изделий. С внедрением аддитивных технологий значительно сокращается количество материалов для изготовления деталей, а значит, себестоимость готового продукта будет ниже. В некоторых отраслях при традиционных способах производства производственные отходы могут составлять до 80%.
• Вариативность и индивидуализация изделий. Для изготовления разных вариантов изделия достаточно внести небольшие изменения в 3Д-модель. Это очень удобно, когда в сжатые сроки нужно усовершенствовать изделие или представить несколько вариантов. Также это хорошо для изготовления единичных деталей. 3Д-принтинг значительно облегчил работу конструкторов: больше не нужно ждать пока по схеме будут создавать изделие несколько дней, работа займет несколько часов.
• Изготовление деталей высокой сложности. С помощью традиционных методов вроде литья не всегда можно изготовить детали со сложной геометрической формой. Но на 3Д-принтерах можно вырастить практически любую модель, где каждый изгиб и угол будет в точности соответствовать компьютерному эскизу.
• Улучшенные характеристики готового изделия. Послойное изготовление позволяет создать продукцию, которая по своим характеристикам превосходит изделия, созданные традиционным способом. Например, детали, созданные на металлическом принтере по своим качествам намного лучше изготовленных с помощью литья или штамповки.
• Быстрота и легкость обучения персонала. Обучиться создавать трехмерные модели намного проще, чем обучение созданию таких изделий ручным способом. Тем более, что времени на это уйдет намного меньше.
• Мобильность производства. Сотрудник, создающий модели в программе, может находиться в любой части света. Аддитивные технологии позволяют быстро вносить корректировки и быстро пересылать готовые файлы коллегам по электронной почте.
• Точность размеров. У продукции, изготовленной с помощью аддитивных технологий, можно задать разметы с точностью до миллиметров.
• Экологичность. Использование 3Д-принтинга сокращает вредное влияние на окружающую среду. Выброс парниковых газов снижается за счет оптимизации процессов и использования меньшего количества материалов.
• Снижение веса деталей. Использование аддитивных технологий в некоторых отраслях позволяет изготавливать более легкие, но не менее прочные изделия. Например, двигатели для самолетов.

Недостатки аддитивных технологий

Несмотря на все видимые преимущества у 3Д-принтинга есть и свои недостатки. Поэтому применять эту технологию можно не всегда:

• Высокая стоимость. Если необходимо изготовить первичные образцы изделий, то использование этой технологии обойдется дешевле традиционных методов. Но когда нужно запустить массовое производство, применение 3Д-принтера обойдется намного дороже.
• Качество поверхности. На поверхности изделий, выращенных на 3Д-принтере, всегда есть шероховатости из-за используемой технологии процесса.
• Ограниченный список материалов. Спектр материалов значительно увеличился за последние годы, но использовать некоторые материалы по-прежнему нельзя.
• Трещины на изделии. При применении некоторых методов печати на изделии могут образоваться трещины.
• Ограниченный размер изделий. Размер продукции всегда ограничен размерами камеры 3Д-принтера.
• Качество и прочность продукции уступают традиционным литью и фрезеровке.

Итог

Аддитивные технологии все больше входят в современную жизнь, несмотря на имеющиеся недостатки. Впрочем, с развитием технологий многие из них со временем можно устранить. По оценкам экспертов 3Д-технологии могут захватить до 50% производства, особенно это касается областей, где требуется точные размеры и сложные формы.

Источник: https://plusiminusi.ru/additivnye-texnologii-chto-eto-plyusy-i-minusy/

Специалист по аддитивным технологиям

Специалист по информационным системам, специалист по компьютерному проектированию, оператор станков с программным управлением

• Промышленность
• Здравоохранение
• Энергетика
• Машиностроение

• Может быть отнесена к типам профессии:

1. «Человек — Знак» (связана с разработкой и внедрением информационных систем на предприятии, а также с производством изделий методами аддитивных технологий).
2. «Человек – Техника» (требует знаний и навыков обращения с техническими устройствами, применяемыми в сфере информационных систем).

• Класс профессии: изыскательский (связана с разработкой и созданием новых объектов).
• Тип профессии по условиям труда: микроклимат бытового типа (работа в помещениях).

Аддитивные технологии в настоящее время являются одними из наиболее динамично развивающихся перспективных производственных процессов, которые могут стать основой для перехода промышленности к новому технологическому укладу. Сегодня технологиям быстрого формирования изделий уделяется повышенное внимание.

Аддитивные технологии в настоящее время становятся неотъемлемой частью понятия «инновационное производство и технологии» и все чаще являются предметом обсуждения на форумах и конференциях разного уровня.

Аддитивные технологии давно перешли из разряда технологий изготовления прототипов в разряд серьезных промышленных технологий формирования деталей сложной конструкции ответственного назначения.

Основные виды деятельности специалиста по аддитивным технологиям:

• создание и корректировка компьютерной (цифровой) модели;
• организация и ведение технологического процесса создания изделий по компьютерной (цифровой) модели на установках для аддитивного производства;
• организация и проведение технического обслуживания и ремонта установок для аддитивного производства.

К профессионально важным качествам специалиста по аддитивным технологиям относятся:

• быстрая и точная реакция;
• четкая координация движений;
• хороший глазомер;
• пространственное представление;
• память на числа и формулы;
• концентрация внимания.

Специалист по аддитивным технологиям должен обладать следующими личностными качествами:

• организованность;
• аккуратность;
• внимательность;
• высокая эмоциональная устойчивость;
• умение управлять собой;
• наблюдательность.

• Заболевания центральной нервной системы различной этиологии с двигательными и чувствительными нарушениями, расстройствами координации, когнитивными и интеллектуальными нарушениями.
• Нарколепсия и катаплексия.
• Заболевания, сопровождающиеся расстройствами сознания: эпилепсия и эпилептические синдромы различной этиологии и др.
• Психические заболевания с тяжелыми, стойкими или часто обостряющимися болезненными проявлениями.
• Алкоголизм, токсикомания, наркомания.
• Активные формы туберкулеза любой локализации.
• Хронические гепатиты, циррозы печени и другие заболевания печени.
• Миопия высокой степени или осложненная близорукость.
• Катаракта осложненная.
• Дегенеративно-дистрофические заболевания сетчатки глаз, глаукома любой стадии при нестабилизированном течении.
• Болезни эндокринной системы прогрессирующего течения с признаками поражения других органов и систем и нарушением их функции 3-4 степени.
• Злокачественные новообразования любой локализации.
• Заболевания крови и кроветворных органов с прогрессирующим и рецидивирующим.
• Гипертоническая болезнь III стадии, 3 степени.
• Хронические болезни сердца и перикарда с недостаточностью кровообращения ФК III, и более степени; ишемическая болезнь сердца;
• Ревматизм: активная фаза, частые рецидивы с поражением сердца и других органов и систем.
• Осложненное течение язвенной болезни желудка, двенадцатиперстной кишки.
• Хронические болезни почек и мочевыводящих путей с явлениями хронической почечной недостаточности 2 — 3 степени.
• Хронические, рецидивирующие формы инфекционных и паразитарных заболеваний.

Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 12 апреля 2011 г. N 302н

Специалист по аддитивным технологиям должен знать:

• технологию аддитивного производства и принципы формообразования;
• конструкцию и основные узлы технологического оборудования для аддитивного производства;
• правила технической эксплуатации и порядок работы на технологическом, весовом, дозировочном оборудовании организации;
• устройство технологического, весового, дозировочного оборудования организации для подготовки исходных материалов, принципы его работы, способы контроля выполнения технологических процессов;
• регламент подготовки установки к работе, регламент проверки узлов установки;
• регламент ежедневного и планового технического обслуживания;
• программное обеспечение электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и устройств числового программного управления (УЧПУ) установок аддитивного производства;
• правила и порядок применения средств индивидуальной и коллективной защиты.

Специалист по аддитивным технологиям должен уметь:

• отбирать пробу исходного материала для проведения микроскопического, размерного и элементного анализа;
• производить размерный и морфологический статистический анализ исходного материала;
• анализировать насыпную плотность, текучесть, угол трения покоя порошков;
• исследовать химический состав исходных материалов;
• фильтровать жидкие фотополимерные материалы;
• разделять по фракциям, смешивать, производить дезагломерирование, измельчение и твердофазное легирование порошков;
• заправлять исходные материалы в установку аддитивного производства, устанавливать технологическую подложку (платформу);
• контролировать закрытие защитных кожухов, анализировать визуальную сигнализацию контрольных приборов установки;
• загружать трехмерную электронную геометрическую модель изделия в ЭВМ установок аддитивного производства, назначать управляющую программу;
• проводить визуальную проверку механических и оптических узлов установки аддитивного производства, проводить проверку электронных узлов оборудования посредством средств автоматизированного контроля.

Аддитивные технологии (технологии послойного синтеза), более известные как 3D-принтинг, применяются сегодня в различных отраслях:

• авиационной промышленности,
• медицине,
• энергетике,
• электротехнике,
• транспортном машиностроении.

Специалист по адаптивным технологиям работает в помещениях, в специально оборудованных цехах с использованием компьютерного оборудования, 3D-принтингов. Работа происходит стоя или сидя. Чаще всего специалист по аддитивным технологиям работает в спецодежде.

Высокая степень ответственности при выполнении работ, связанная с высокой стоимостью расходных материалов, постоянное напряжение могут привести к психофизическим заболеваниям.

Подготовку специалистов по аддитивным технологиям осуществляют профессиональные образовательные организации. Чаще всего обучение ведется по следующим направлениям:

• Компьютерное проектирование — 3D Моделирование.
• Эксплуатация аддитивных машин.
• Финишная обработка объекта (построенного на аддитивной машине) с применением станков с ЧПУ.

С учетом высоких темпов развития аддитивных технологий специалисты данного направления очень востребованы. Карьерный рост возможен за счет повышения своей квалификации и самообразования, а также при получении высшего образования.

Источник: http://proforientir42.ru/dt_profession/spetsialist-po-additivnym-tehnologiyam/

Аддитивные технологии завоевывают рынок

16.11.2016

По мнению экспертов, ближайшее будущее аддитивных технологий будет связано с авиа- и автомобилестроением, медициной, с изделиями сложной формы, в которых важны весовые характеристики и которые выпускаются небольшими партиями. Чтобы вы добавили к этому списку – вопрос, который журнал «Конструктор. Машиностроитель» (далее КМ) адресовал руководителю направления аддитивного производства ООО «Ренишоу» Александру Куранову.

Аддитивные технологии  (АМ-технологии) используются в первую очередь для изготовления уникальных изделий, объектов с особой «органической» геометрией и чрезвычайно сложной геометрической формой.

По ряду причин создать их на стандартном оборудовании чрезвычайно сложно, либо вовсе невозможно. Помимо уже перечисленных областей технология используется в стоматологии, электронике, различных научных разработках и в реализации ряда творческих идей.

Многие дизайнеры уже сегодня создают свои шедевры на 3D-принтерах.

Какие задачи аддитивное оборудование успешно решает сегодня?

По мере совершенствования уже существующих и разработки новых АМ-технологий, они находят все более широкое применение. Сегодня эти технологии используются для изготовления разнообразной продукции: инструментов для формования, деталей для авиационно-космической, оборонной и автомобильной промышленности, электроники и пр.  Не стоит забывать и медицину.

Методом селективного лазерного плавления металлопорошка успешно изготавливаются персональные сердечные клапаны, искусственные челюсти, части коленного сустава, фрагменты черепа, широкий спектр стоматологических протезов. Причем все эти детали сугубо индивидуальны, поскольку в точности повторяют части человеческого тела, которые приходится заменять.

Подсчитано, что если АМ-индустрия будет расти даже на десятки процентов в год, в ближайшие время это, практически, не изменит положение дел на рынке обрабатывающей техники.

К тому же, специалисты предсказывают, что аддитивные технологии будут, скорее, дополнять классические, субтрактивные способы обработки, а не бороться с ними за место под солнцем.

Вы разделяете эту позицию?

АМ-индустрия несмотря на активное развитие, находится пока на начальной ступени эволюции.  Все зависит от того, какую эффективность и надежность покажут гибридные станки. У каждой технологии есть своя ниша, где она лидирует. АМ свою нишу уже нашла.

Многие станкостроители принялись за производство гибридных станков, в которых аддитивные технологии дополняют субтрактивную обработку. Для каких задач это оборудование может использоваться?

Какие виды AM-технологий имеют хорошие перспективы в машиностроении?

SLM и SLS технологии активно используются в машиностроении на протяжении уже долгого времени. Ежегодно технология активно совершенствуется, предоставляя компаниям-потребителям превосходные возможности для оптимизации производства и сокращению затрат, используя современные методы по отношению к традиционным.

Руководитель одной из ведущих компаний отрасли Джефф Дегранж, одним из основных факторов, мешающих развитию отрасли, считает недопонимание конструкторов и отсутствие стандартов. Вы солидарны с коллегой?

Отсутствие норм и стандартов усложняет конкуренцию с традиционными методами производства.

Неспособность же некоторых инженеров адаптировать стандартную CAD-модель под дальнейшую печать, считаю как раз небольшим стимулом: учебные заведения активно закупают АМ-оборудование для обучения студентов, вводят программы по быстрому прототипированию. С нового учебного года в некоторых учебных заведениях уже появилась специализация по аддитивным технологиям. Все это способствует развитию отрасли.

Какие технические параметры имеет аддитивное оборудование Renishaw?

В новой линейке АМ-оборудования компании (модели AM400 и RenAM500) используются 400/500Вт иттербиевые лазеры,  камеры для построения размером 250 мм x 250 мм x 300(350) мм, а также ряд усовершенствований. Так  использование собственных энкодеров Renishaw сводит к минимуму возникновение погрешностей на получаемых изделиях.

Предварительное  вакуумирование для быстрого создания инертной атмосферы в камере построения  значительно сокращает время ожидания на подготовку машины к работе. Используется оптика собственного производства,  снижен расход аргона и электроэнергии – список улучшений можно продолжать.

Кроме того, закрытый цикл работы исключает необходимость вручную снимать емкость с неиспользованным материалом для просеивания на стороннем устройстве.

В России общемировые проблемы внедрения аддитивного оборудования дополняются еще санкциями. Как они отражаются на российском рынке AM-технологий, в частности, и на поставках порошков? В какой мере российские компании способны заменить импортные аналоги порошков?

Компания Renishaw поставляет открытую систему, позволяющую использовать как материалы, непосредственно приобретенные у производителя, так и сторонние. При этом, на гарантию на оборудование это не повлияет.

На данный момент ведутся разработки металлических порошков на ряде российских предприятий, многие применяют готовый продукт на приобретенных машинах.

Источник: https://konstruktor.net/podrobnee-det/u-kazhdoj-texnologii-svoja-nisha-1435.html

Инженер по 3D-печати

Инженер по 3D-печати занимается техническим сопровождением, работой с оборудованием, программным обеспечением, созданием 3D-моделей.

Специалисту необходимо иметь глубокие знания об инженерии, программировании, математике. Профессию относят к специальностям будущего.
Профессия подходит тем, кого интересует физика и математика (см.

выбор профессии по интересу к школьным предметам).

Краткое описание

Профессия инженер по 3D-печати появилась совсем недавно, но ее ценность и социальную значимость сложно недооценить. С помощью 3D-печати уже сегодня создаются уникальные изделия, используемые в сфере медицины и промышленности.

Математики и инженеры постоянно разрабатывают более совершенные технологии, позволяющие создавать с помощью этого вида печати заготовки, анатомические модели, сувениры, дома, протезы.

А принтеры, используемые для печати биоматериалами, позволяют создавать человеческую кожу, что стало прорывом в лечении ран, травм, ускорении реабилитационного периода.

Полный контроль за выполнением 3D-печати осуществляет инженер, который является отличным программистом, технологом, биологом и даже химиком, ведь профессия вынуждает его хорошо знать состав и свойства разных материалов.

Для работы в этой сфере необходимо иметь техническое образование, плюсом станет посещение IT-курсов, лекций по моделированию.

Специалист должен уметь самостоятельно спроектировать 3D-модель, подобрать необходимые материалы, рассчитать все риски, а потом выполнить печать, создавая изделия для сферы медицины, авиации, промышленности и т. д.

Особенности профессии

Инженеры 3D-печати для работы использую разные материалы, соответствующие сфере их деятельности, компьютерные программы и промышленные 3D-принтеры. Сегодня в этих специалистах нуждаются медицинские центры, промышленные, аэрокосмические, машиностроительные и другие отрасли. Специалистов мало, их работу нельзя назвать простой, ведь в обязанности инженера по 3D-печати входит:

• выбор новых материалов, проведение испытаний;
• использование современного программного обеспечения для улучшения и корректировки настроек 3D-принтера;
• подготовка макетов, разработка растровых изображений для последующей печати;
• полный контроль печати;
• изучение новых технологий;
• знание правил сертификации, требований, которые выдвигаются к 3D-моделям и готовым изделиям;
• разработка документации, отладка программного обеспечения;
• выбор нового оборудования, обучение других сотрудников;
• обслуживание оборудования.

Обязанности зависят от места работы, но инженер по 3D-печати должен быть широкопрофильным специалистом, готовым в любой момент быстро освоить новые технологии, а потом успешно применить их на практике.

Работодатели выдвигают к инженерам строгие требования, ведь заработная плата у таких специалистов солидная. Они должны иметь опыт практической работы не мене 3 лет, важно обязательное знание технического иностранного языка.

Инженер по 3D-печати должен знать основы экономики и маркетинга, ведь в его обязанности входит оптимизация рабочих процессов, направленная на удешевление и ускорение печати.

Плюсы и минусы

Плюсы

1. Важная профессия, которая в будущем поможет спасти миллионы жизней, улучшить экологию, позволит целесообразно расходовать природные ресурсы.
2. Инженеры по 3D-печати сегодня являются уникальными специалистами.
3. Востребованность в разных сферах.

4. У специалиста не будет проблем с поиском работы в мегаполисах.
5. Заработная плата стабильная и высокая.
6. Опытный инженер сможет открыть собственное производство по изготовлению сувениров или другой продукции.
7. Пройти обучение можно в России, поступив в технический вуз.

8. Отсутствие физических нагрузок.

Минусы

1. Работая сидячая, но не монотонная.
2. Ненормированный рабочий день, ведь создание большого изделия может длиться на протяжении более чем 5 часов.

3. Стоимость промышленных 3D-принтеров высокая, поэтому для организации собственного производства нужно задуматься о стартовом капитале или поиске инвестора.
4. Любые ошибки, допущенные инженером по 3D-печати, сопряжены с огромными финансовыми потерями.

5. Сложности с поиском работы в маленьких городах и поселках.
6. Работа за компьютером приводит к снижению зрения.

Важные личные качества

Инженер по 3D-печати является носителем большого количества профессиональных знаний, поэтому он должен быть эрудированным человеком с отличной памятью.

В характере этого редкого специалиста должна присутствовать ответственность, любознательность, творческое начало.

Инженер обязан постоянно обучаться, приветствуется тяга и к точным наукам, и к лингвистике, ведь большее количество инструкций, книг и технической документации пока создается преимущественно на иностранных языках.

Место работы

Инженеры по 3D-печати смогут работать в агентствах, занимающихся производством продукции массового потребления. Востребованы они в архитектурных компаниях, на заводах, в медицинских центрах и нанолабораториях, агентствах по дизайну и изготовлению одежды. 3D-печать используется во всех сферах нашей жизни, поэтому юный выпускник вуза сможет выбрать интересное и полезное направление.

Заработная плата

Профессиональные знания

1. Технологии 3D-печати (SLA, FDM и другие).
2. 3D-моделирование.
3. Материалы для 3D-печати (PLA, ABS и другие).
4. Слайсеры для подготовки к 3D-печати, работа с программным обеспечением (Autodesk 3ds Max, SolidWorks, Autodesk 123D Design и другие).
5. Знание специфики разных моделей оборудования.
6. Особенности обработки распечатанных 3D-моделей.
7. Английский язык.

Источник: https://www.profguide.io/professions/injener_po_3d_pechati.html

Аддитивные технологии и 3D-печать: в поисках сфер применения

Ажиотаж вокруг этой темы вполне объясним. В отличие от традиционных технологий обработки металла, аддитивное производство построено не на вычитании, а на добавлении материала.

На выходе получаются детали сложной геометрической формы, сделанные в короткие сроки.

Когда скорость изготовления продукции сокращается в десятки раз и коренным образом меняются издержки, это меняет всю экономику машиностроения.

Например, чтобы изготовить обычным методом топливную форсунку для реактивного двигателя, необходимо приобрести около 20 разных запчастей и соединить их с помощью сварки, что является трудоемким и затратным процессом. Применение же 3D-печати позволяет создавать форсунку из одного цельного куска.

Благодаря этому снижается и вес готовой детали, что особенно ценно для авиационной отрасли.

Производители авиадвигателей уже научились создавать аддитивным способом различные кронштейны и втулки, которые на 40-50% легче своих «традиционных» аналогов и не теряют при этом прочностных характеристик.

Почти вдвое удается снизить вес и отдельных деталей в вертолетостроении, например, связанных с управлением хвостовым винтом российского вертолета «Ансат». Уже появились и первые прототипы 3D-печатных четырехцилиндровых автомобильных двигателей, которые на 120 кг легче стандартных аналогов.

Другой важный момент — экономия исходного сырья и минимизация отходов. Собственно, сама суть аддитивных технологий заключается в том, чтобы использовать ровно столько материала, сколько требуется для создания той или иной детали. При традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 85%.

Но наиболее, пожалуй, важное преимущество аддитивных технологий заключается в том, что трехмерные компьютерные модели деталей можно мгновенно передавать по сети на производственную площадку в любую точку мира.

Таким образом, меняется сама парадигма промышленного производства — вместо огромного завода достаточно обладать локальным инжиниринговым центром с необходимым 3D-оборудованием.

На сегодняшнем этапе главной задачей является как раз поиск сфер применения аддитивных технологий, и пока эту проблему еще никто не решил.

Не найден ответ и на другой фундаментально важный вопрос: где находится тот «водораздел», при котором применение аддитивных технологий становится экономически эффективнее традиционных, классических способов — штамповки и литья? К примеру, ни один из крупных мировых игроков по производству газовых турбин, в том числе и на российском рынке, пока не определился в том, какая из конкурирующих технологий будет применяться в будущем для производства лопаток для двигателя самолета — аддитивные технологии или традиционное литье.

Программы поддержки аддитивной промышленности в зарубежных странах сводятся в основном к двум направлениям — финансированию НИОКР и формированию консорциумов, объединяющих предприятия, исследовательские центры и университеты.

К примеру, в США в 2012 году был создан Национальный институт инноваций в области аддитивной промышленности («America Makes») с целью объединения усилий американских компаний и научных кругов, занимающихся передовыми производственными технологиями.

Общая стоимость проекта составила $70 млн, из них $30 млн вложило правительство. Основным куратором Института выступает Министерство обороны США, поэтому созданный акселератор поддерживает инновационные разработки, связанные также с военной сферой.

Такие, например, как напечатанный на 3D-принтере гранатомет RAMBO.

Практически каждый десятый 3D-принтер произведен в Китае, а местный рынок аддитивных технологий, согласно прогнозам, будет показывать ежегодный рост на 40% и превысит к 2018 году 20 млрд юаней.

При помощи технологии 3D-печати цементными смесями китайцы даже печатают жилые дома и «офисы будущего» на берегу Персидского залива.

Россия пока отстает от стран – технологических лидеров по вкладу в общий рынок аддитивных технологий. Но я бы не стал называть это отставание критичным.

Просто потому, что глобальная конкурентная борьба ведется не на «поляне» создания непосредственно аддитивных машин, принтеров и порошков. Конкуренция состоит в поиске рыночных ниш применения аддитивных технологий.

Выиграет в ней не тот, кто нарастит производство своих аддитивных установок или сырья, а тот, кто поймет, что именно нужно печатать, для чего, и в каких областях это принесет максимальный экономический эффект.

В оживленных дискуссиях, которые ведутся сейчас на тему развития аддитивных технологий, противопоставляются обычно две крайности. Одна из них — «мы напечатаем всё»: дома, самолеты, танки, ракеты. Другая крайность – «все аддитивные технологии экономически неэффективны». И это тоже одна из ключевых системных проблем.

На сегодняшний день можно четко очертить только такие направления применения аддитивных технологий, как прототипирование и создание деталей сверхсложной геометрии.

Например, на рынке систем прототипирования присутствуют сегодня более 30 отечественных серийных производителей 3D-принтеров, использующих технологию печати пластиковой нитью. Они выпускают около 5 000 принтеров ежегодно.

Причем доля российских комплектующих в этих изделиях составляет порядка 70%.

В этот небольшой круг направлений можно добавить также быстрое мелкосерийное производство изделий по индивидуальному заказу. Однако производство конечных продуктов и быстрое изготовление прототипов – это две разные производственные «философии». Аддитивные технологии призваны, скорее, дополнить традиционные методы металлообработки, нежели заменить их, как предрекают многие эксперты.

Простой пример, уже реализованный на практике, – беспилотный летательный аппарат для нужд обороны, полностью напечатанный на 3D-принтере.

Так как при его проектировании и изготовлении все основные процессы были автоматизированы, нет никакой нужды держать на каком-то заводе большой запас запчастей для этой техники.

Вместо того чтобы отправлять ремонтировать беспилотник на завод, необходимые элементы можно будет печатать прямо на месте. Рабочие лопатки двигателей пока не печатают, но уже осуществляют их ремонт методом лазерной порошковой наплавки.

Чисто гипотетически можно провести аналогичную параллель с авианосцем, находящемся в походе, или с поездом.

Имеющийся в распоряжении ремонтников принтер помог бы доработать или отремонтировать определенные детали, например, те же лопатки.

Таким образом, аддитивные технологии, вероятнее всего, займут свое место именно в сервисном сегменте, отражая один из главных трендов развития современных промышленных технологий – кастомизацию продукции под потребителя.

В этой связи государственная политика по развитию данной сферы в России, должна опираться на следующие основные направления. Во-первых, это создание условий для снижения рисков, связанных с пилотным внедрением аддитивных технологий.

Во-вторых, поддержку проектам в сфере аддитивных технологий оказывает Фонд развития промышленности, выдавая компаниям целевые льготные займы от 50 до 500 млн рублей под 5% годовых. Кроме того, участники рынка могут претендовать на финансовую поддержку со стороны государства для погашения части понесенных затрат на НИОКР.

Стимулирование разработок в сфере аддитивного производства необходимо поддерживать, так как их применение в современной промышленности – это долгий поиск, путем проб и ошибок, оптимальных ниш для решения конкретных задач. Например, можно создать что-то вроде «открытой библиотеки» технологических решений, объясняющей, как на конкретном станке, используя конкретный порошок, можно изготовить определенную деталь.

Другая важная задача – формирование эффективных площадок для взаимодействия конечных заказчиков с производителями материалов и оборудования.

Такой Центр аддитивных технологий уже создается Ростехом на базе производителя газотурбинных двигателей НПО «Сатурн», имеющего многолетний опыт работы в области аддитивных технологий.

Идею создания центра поддержали крупнейшие представители российской авиационной отрасли: Роскосмос, ОАК, ОДК, «Вертолеты России», «Технодинамика», КРЭТ и др.

Кроме того, тема аддитивных технологий — это прерогатива стартапов. Сейчас они зачастую просто скупаются мировыми технологическими гигантами.

И сложно определить истинный мотив принятия данных решений: является ли это искренним желанием вкладываться в перспективное аддитивное направление, или же это просто попытка повысить свою капитализацию за счет своевременного поддержания модного тренда.

Источник: https://www.forbes.ru/tehnologii/342687-additivnye-tehnologii-i-3-d-pechat-v-poiskah-sfer-primeneniya