Промышленный 3d-принтер песка для рабочих колес завод

Когда слышишь про промышленный 3d-принтер песка для литья рабочих колес, многие представляют универсальный автомат — загрузил модель, нажал кнопку и получил готовую форму. В реальности же даже с оборудованием от CH Leading Additive Manufacturing приходится постоянно балансировать между технологичностью и экономикой процесса.

Где кроются подводные камни при печати песчаных форм

Вот пример с нашего последнего проекта для насосного завода в Татарстане. Заказчик требовал уменьшить брак по облою на крыльчатках диаметром 400 мм. Мы использовали принтер CH Leading с системой двукомпонентного связующего, но столкнулись с эффектом 'пылевой шапки' — верхние слои формы не успевали полимеризоваться из-за высокой влажности в цехе. Пришлось экранировать зону печати обычным поликарбонатом, хотя в документации такого нюанса не было.

Кстати, о документации — в спецификациях к 3D-принтерам CH Leading (https://www.3dchleading.ru) указана точность ±0,3 мм/м, но на практике для рабочих колес с тонкими лопатками мы всегда закладываем запас в 0,5 мм. Не потому что оборудование плохое, а из-за неизбежной усадки при прокалке. Особенно критично для нержавеющих сталей, где температура заливки под 1500°C.

Самое неприятное, с чем столкнулись в прошлом квартале — это 'миграция связующего' в угловых зонах. При печати сложных спиральных отводов нижние слои формы впитывали избыток жидкости, что приводило к расслоению при сушке. Решили установкой дополнительных ИК-нагревателей с зональным контролем, хотя изначально такой сценарий не просчитывали.

Почему BJ-технология не панацея для литья рабочих колес

Метод струйного склеивания, который использует CH Leading Additive Manufacturing, действительно хорош для мелкосерийного производства. Но когда речь идет о тиражах от 50 штук в месяц, проявляются ограничения по скорости. На печать формы для колеса Д320 уходит около 38 часов — для некоторых заказчиков это становится неожиданностью.

Зато какой получается поверхность! На последних отливках для нефтяных насосов удалось добиться шероховатости Ra 6,3 мкм без механической обработки. Это как раз то, чем гордится команда CH Leading — их ноу-хау в составе связующих позволяет снизить газовыделение формы до 12 мл/г против типовых 20-25 у аналогов.

Кстати, о газовыделении — именно здесь мы в свое время 'обожглись' с китайским аналогом принтера. При заливке чугуна СЧ20 получали раковины в теле лопаток. Позже выяснилось, что проблема была в катализаторе отверждения, который не полностью полимеризовал связующее. Сейчас работаем исключительно с оригинальными материалами от 3dchleading.ru, хоть это и дороже на 15-20%.

Как мы адаптировали процесс под российские материалы

Изначально CH Leading поставляла оборудование под кварцевые пески немецкого производства, но с учетом санкций пришлось переходить на местные аналоги. Вятский песок О2К показал себя неплохо, но пришлось корректировать гранулометрию — добавлять 8% фракции 0,16-0,18 мм для улучшения прочности на сжатие.

Температурный режим — отдельная история. Для уральских заводов, где в цехах зимой может быть +12°C, пришлось дорабатывать систему подогрева платформы. Стандартные настройки не обеспечивали стабильность первого слоя, формы 'пучило' при охлаждении. Сейчас рекомендуем заказчикам поддерживать в зоне печати не ниже +18°C.

Интересный случай был с литьем никелевых сплавов — здесь пришлось полностью менять стратегию охлаждения отливки. Песчаная форма от 3D-принтера слишком хорошо держит тепло, что приводило к крупнозернистой структуре металла. Выручили экзотермические вставки, которые CH Leading как раз разрабатывала для аэрокосмической отрасли.

Экономика против качества: какие компромиссы неизбежны

Когда считаешь стоимость одного оттиска для рабочего колеса средних размеров, цифры получаются интересные. При использовании промышленного 3D-принтера CH Leading себестоимость формы около 2800 рублей против 4500 рублей при ФПС. Но если учитывать полный цикл — включая постобработку и устранение облоя — экономия достигает 40%.

Правда, есть нюанс с облойом — на первых 20 отливках после перехода на 3D-формы его было на 15% больше. Оказалось, проблема в том, что цифровая форма идеально гладкая и не создает микрошероховатостей, которые в традиционных формах 'тормозят' растекание металла. Решили лазерной гравировкой компенсационных канавок по стыковым плоскостям.

Сейчас рассматриваем гибридный подход для крупных колес — ответственные участки печатаем на 3D-принтере, а массивные элементы делаем традиционными методами. Это как раз то, над чем работает R&D отдел CH Leading — модульная система построения форм с зональным применением разных технологий.

Что ждет технологию в ближайшие 2-3 года

По нашим прогнозам, основной прорыв будет не в скорости печати, а в многоматериальности. CH Leading уже тестирует систему с двумя типами песка в одном принтере — для рабочей полости формы используют мелкозернистый состав, а для опорных элементов — более дешевый крупный песок.

Еще одно направление — интеллектуальные связующие. Видел на выставке в Гуанчжоу прототип состава, который меняет цвет при неполной полимеризации. Для наших условий — когда оператор может пропустить дефект — очень полезная фича.

Но главное, чего не хватает отрасли — это стандартизации. Каждый завод использует свои протоколы, свои материалы. Опыт CH Leading в создании типовых технологических регламентов как раз может стать основой для отраслевых стандартов. У них уже есть успешные кейсы внедрения на трех российских предприятиях.

Резюме для практиков

Если рассматриваете 3d-принтер песка для литья рабочих колес — сразу закладывайте бюджет на адаптацию технологии. Оборудование CH Leading надежное, но без грамотной технологической поддержки не раскроет весь потенциал.

Обязательно требуйте пробные оттиски именно с вашими материалами — мы в свое время сэкономили 2 месяца на запуске, потому что CH Leading предоставила демонстрационный стенд с нашими песками.

И главное — не ожидайте мгновенного результата. Даже с лучшим оборудованием для стабильного качества нужно пройти весь цикл обучения и адаптации. Но игра определенно стоит свеч — по нашим данным, внедрение 3D-печати форм снижает себестоимость мелкосерийных рабочих колес на 25-35%.