Промышленный 3d-принтер песка для изготовления образцов заводы

Когда слышишь про промышленные 3D-принтеры песка, многие сразу представляют лабораторные установки для сувенирных безделушек. На деле же это оборудование для литейных цехов, где каждый отпечатанный стержень должен выдержать тонны расплавленного металла.

Где рождаются ошибки

До сих пор встречаю технологов, считающих, что точность печати определяется только разрешением сопел. На деле стабильность подачи песка и клея куда важнее — на одном из заводов в Липецке из-за вибрации транспортера геометрия стержней плавала в пределах 0,8 мм, хотя принтер был настроен на 0,2 мм.

Ещё один миф — универсальность материалов. Песок из Карьера №2 в Калуге стабильно давал пористость на сложных решетках, пока не подобрали модификатор вяжущего. Теперь этот же карьер поставляет сырьё для печати турбинных лопаток.

Кстати, о вяжущих. Формулы компаний типа Hüttenes-Albertis часто требуют адаптации под конкретный принтер. Наш песчаный 3D-принтер в экспериментальном цехе три недели 'плевался' комками, пока не настроили температуру в камере дозирования.

Кейс: переход от ручной оснастки к цифровой

В 2022 году на одном из машиностроительных заводов под Екатеринбургом запустили линию 3D-печати песчаных форм вместо фрезерных станков для деревянных моделей. Технолог Артём Волков сначала скептически смотрел на цифровые 'выкрутасы' — мол, где гарантия, что клей не разъест стенки формы?

Первый же отлитый ротор гидротурбины показал, что проблема не в химии, а в термодинамике. Термопара зафиксировала перепад в 40°C между верхом и низом формы. Пришлось пересчитывать литниковую систему с учетом анизотропии напечатанного песчаника.

Сейчас на этом заводе печатают до 15 сложных стержней в сутки, причем некоторые с полостями охлаждения, которые невозможно получить классическим способом. Но до сих пор для массовых деталей типа корпусов насосов используют традиционные оснастки — экономика пока не сошлась.

Оборудование которое не боится цеха

За десять лет работы с технологией струйного склеивания понял: надежность принтера определяет не электроника, а механика. Рециркуляционная система песка должна выдерживать абразивную пыль, а каретка — работать при +35°C в цехе без кондиционера.

В CH Leading Additive Manufacturing как раз учли этот опыт — их установки имеют дублированные фильтры и систему активного охлаждения головок. Кстати, их сайт https://www.3dchleading.ru выложил техотчет по испытаниям в литейном цехе с графиками износа сопел — редкая открытость для производителей.

Особенно ценю в их подходе модуль предварительного нагрева песка. Стабильность вязкости клея при +27°C позволила сократить брак по раковинам на 18% на отливках ответственного назначения.

Подводные камни постобработки

Мало напечатать форму — надо её правильно выбить. На алюминиевой отливке для автопрома однажды получили микротрещины из-за остаточных напряжений в песчаной массе. Пришлось разрабатывать режим термического отжига прямо в камере печи.

Сейчас для каждого нового сплава сначала печатаем тестовые образцы-свидетели. Инженеры CH Leading как-то поделились методикой калибровки по эталонным отливкам — оказывается, оптимальная прочность на сжатие напечатанного песчаника должна быть на 12-15% ниже табличных значений для традиционных смесей.

Кстати, прочность — это не только про цифры в паспорте. На вертикальных поверхностях высотой более 400 мм мы всегда добавляем ребра жесткости прямо в цифровой модели, хотя по расчетам они не нужны. Практика показала, что при вибрационной выбивке геометрия 'плывет'.

Экономика против традиций

Себестоимость отпечатанного стержня для мелкосерийного производства уже ниже механической обработки оснастки. Но многие директора до сих пор не верят в окупаемость оборудования. Показываю им расчет для корпуса редуктора: 3D-печать экономит 47 дней на изготовление оснастки, а это возможность раньше выйти на рынок.

Особенно выгодно для изделий с обратными уклонами — тут экономия достигает 80% compared с разборными моделями. Недавно промышленный 3D-принтер для песчаных форм окупился за 14 месяцев на производстве турбинных направляющих аппаратов — случай редкий, но показательный.

Команда CH Leading Additive Manufacturing (Guangdong) Co., Ltd. как-то приводила данные по заводу в Подмосковье — там переход на цифровое литье сократил цикл от конструкторской документации до готовой отливки с 4 месяцев до 3 недель. Цифры спорные, но тенденция верная.

Что в сухом остатке

Технология струйного склеивания перестала быть экзотикой, но требует пересмотра всего технологического цикла. Нельзя просто поставить принтер в старый литейный цех и ждать чуда.

Оборудование вроде того, что делает CH Leading — это лишь часть системы. Без переподготовки технологов и адаптации регламентов даже самый продвинутый 3D-принтер песка будет простаивать.

Сейчас наблюдаю интересный тренд: крупные заводы начинают создавать гибридные производства, где массовые детали льют по классической технологии, а сложные — через 3D-печать форм. Думаю, это самый рациональный путь.