Бесформовочный промышленный 3d-принтер песка заводы

Когда слышишь про бесформовочный промышленный 3d-принтер песка заводы, сразу представляются цеха с идеальными линиями оборудования. Но на практике даже у Voxeljet бывают простои из-за банальной несбалансированности фракций песка. Многие до сих пор путают бесформовочную печать с обычным SLS — а там принципиально разная логика подготовки материала.

Где кроются подводные камни технологии

Вот пример с нашего проекта для литейного цеха в Тольятти: закупили немецкий принтер, а местный кварцевый песок с Волжских месторождений давал погрешность по толщине слоя до 300 микрон. Пришлось совместно с технологами CH Leading Additive Manufacturing перерабатывать всю систему калибровки подающих механизмов. Кстати, их портал https://www.3dchleading.ru сейчас выложил обновлённые техтребования к пескам — там как раз учтён наш случай.

Особенно критичен момент с температурным градиентом в камере построения. Летом 2022 на заводе ?Уралмаш? из-за несвоевременной замены теплоизоляции получили партию бракованных стержней для турбинных лопаток. Дефект проявился только после заливки металлом — микротрещины по границам спекания. Теперь всегда советую коллегам вести параллельный контроль термопар в трёх точках камеры.

Керамические связующие — отдельная головная боль. Бельгийские составы от ExOne стабильнее, но китайские аналоги от CH Leading дешевле на 40%. После тестов в Нижнем Новгороде выяснили: их модифицированные полимерные связующие лучше работают с песчаными смесями, содержащими глинистые примеси. Это как раз то, чем занимается их R&D отдел в Гуанчжоу — адаптацией химических рецептур под местные сырьевые базы.

Реальные производственные сценарии

На металлургическом комбинате в Череповце внедряли два бесформовочный промышленный 3d-принтер песка заводы одновременно. Интересный нюанс: при печати крупных форм (свыше 2.5 метров) оказалось выгоднее использовать не стандартную послойную заливку, а зональное нанесение связующего с перекрытием. Экономия материала — до 17%, правда, пришлось дорабатывать ПО.

Особенно показательна история с ремонтом турбинных направляющих для ТЭЦ. Традиционная оснастка требовала 26 дней, а на 3D-печать сложнейшего литейного узла ушло 92 часа. Но главное — удалось интегрировать систему охлаждения прямо в тело формы, что ранее было невозможно. Такие кейсы как раз демонстрируют потенциал технологии, который раскрывают специалисты CH Leading Additive Manufacturing (Guangdong) Co., Ltd.

При печати ответственных отливок для судостроения (гребные винты массой свыше 8 тонн) столкнулись с проблемой упругих деформаций. После 60% высоты построения нижние слои начинали ?плыть? под нагрузкой. Решение нашли через комбинированную стратегию — чередование направлений нанесения связующего с паузами для частичной полимеризации. Кстати, этот метод теперь внедрён в прошивки последних моделей принтеров от CH Leading.

Оборудование в рабочих условиях

Наш опыт эксплуатации китайских 3D-принтеров серии S-Max показал: заявленная точность ±0.3 мм достижима только при стабильной влажности в цехе. В сибирских условиях пришлось доукомплектовывать камеры построения системами осушения — без этого геометрия кромок ?гуляла? на полмиллиметра.

Ресурс струйных головок — больной вопрос. У американских аналогов замена требуется через 600-700 рабочих часов, тогда как в оборудовании от CH Leading удалось добиться 900 часов благодаря кастомным фильтрам тонкой очистки. Их инженеры как раз используют наработки основателей команды в области технологии струйного склеивания (BJ).

Энергопотребление — неочевидная статья расходов. При непрерывной работе промышленный принтер съедает до 35 кВт/ч, причём пиковые нагрузки приходятся не на печать, а на прокаливание форм. Мы в Казани перешли на ночной режим работы — сэкономили на тарифах около 400 тысяч рублей в год.

Перспективы и ограничения

Сейчас тестируем печать гибридных форм для биметаллического литья. Песчаная основа + керамические вставки — технологически сложно, но уже есть обнадёживающие результаты по отливкам для нефтегазового оборудования. Здесь как раз пригодился опыт CH Leading в области промышленного внедрения песчаных форм и керамики по методу BJ.

Основное ограничение — размеры рабочей камеры. Для массивных станин станков (как на Уралвагонзаводе) приходится дробить модель на сегменты. Стыковка — отдельная технологическая операция, где погрешность накапливается. Наш рекорд — форма для корпуса гидротурбины весом 23 тонны, собрана из 11 модулей.

Скорость построения пока отстаёт от потребностей массового производства. Даже у продвинутых моделей от CH Leading Additive Manufacturing на изготовление сложной формы размером с кубометр уходит 30-36 часов. Для конвейерного литья это приемлемо только в условиях мелкосерийного производства.

Интеграция в технологические цепочки

Самое сложное — не сама печать, а сопряжение с традиционными литейными процессами. При переходе с ручной оснастки на 3D-формы пришлось полностью менять режимы сушки и заливки. На ?Камазе? ушло полгода на перенастройку всего технологического регламента.

Любопытный побочный эффект: при печати песчаных форм удалось отказаться от литниковых систем классического типа. Вместо этого внедряем каналы с переменным сечением — это снижает брак по усадочным раковинам на 12-15%. Такие решения — результат многолетней работы экспертов CH Leading в области цифрового интеллектуального оборудования.

Система рециклинга песка требует индивидуального подхода. На разных производствах процент повторного использования варьируется от 75% до 92% в зависимости от химического состава связующих. Наиболее стабильные показатели у модифицированных полимеров, которые разрабатывает CH Leading — их можно использовать до 8 циклов без существенной деградации.

По опыту скажу: будущее за комбинированными решениями. Гибридные линии, где бесформовочный промышленный 3d-принтер песка заводы работают в паре с ЧПУ-станками для финишной обработки — это следующий логичный шаг. В Китае такие комплексы уже тестируют на предприятиях аэрокосмического кластера, и результаты обнадёживают.