Статья Юрия Автономова - менеджера по продукции Flow Controls компании Эмерсон.
В современном мире все происходит быстро. Еще совсем недавно новые аддитивные технологии 3D-печати металлом перешли из области фантастики в реальность. Сейчас это становится уже обычным технологическим процессом. При печати деталей отходы почти не образуются, а по качеству они сопоставимы и даже превосходят литые. Новая технология уже активно используется ведущими авиастроителями, таким как Boeing и Airbus. Исследования аналитических агентств предсказывают, что через сорок лет половина производимой в мире продукции будет напечатана с помощью той или иной технологии.
Есть несколько процессов получения металлических деталей с помощью 3D-печати. Основными являются печать песчаных литьевых форм сложной геометрии (Sand Mold Jetting или Binder Jetting) и непосредственное лазерное спекание порошка металла на подложке (Laser-Powder Bed Fusion или сокращенно L-PBF).
Технология Binder Jetting заключается в послойном нанесении литейного песка, смешанного с отвердителем, и связующего вещества. Таким образом можно быстро создавать заготовки для последующего литья из различных металлов и сплавов. Основным плюсом является то, что нет необходимости изготовления шаблона литейной модели, можно проектировать и изготавливать формы любой сложности и конфигурации и затем используется обычный литейный процесс.
Технология Laser-Powder Bed Fusion – способ прямого изготовления металлических деталей, именно она наиболее перспективная, так как с помощью нее можно получать детали наиболее высокого качества. Мелкодисперсный металлический порошок, например нержавеющая сталь, подводится из накопительной емкости с помощью потока инертного газа в форсунку и тонкой струей впрыскивается в область плавления, в которой луч лазера, управляемый компьютером, перемещается в соответствии с заданной геометрией, послойно наращивает металлическую деталь. В результате процесса полного плавления металлические детали получаются превосходного качества, они обладают высокой прочностью и высокой однородной микроструктурой.
Именно технология L-PBF была выбрана компанией Эмерсон для новой инновационной производственной лаборатории. Очень важно, что новая технология полностью соответствует всем стандартам качества, предъявляемым к регулирующим клапанам Fisher. Вот несколько примеров, как она помогает решать сложные технологические задачи.
Реализация новых идей всегда ограничена возможностями традиционного производства, которые делали невозможным создание сложных геометрических объектов. Дизайн антикавитационного трима, который был спроектирован около десяти лет назад, невозможно было реализовать классическим способом литья и последующей механообработки, т.к. классическим способом невозможно создать полости нужной геометрии. Новая технология послойного изготовления позволяет создавать такие детали довольно просто, она расширяет наши возможности решения сложных задач наших заказчиков.
Надежность – один из самых важных аспектов доверия заказчиков к продукции Fisher. Заказчики полагаются на наши строгие стандарты и процедуры тестирования. При решении задачи повышения эффективности турбины нашему заказчику потребовался новый регулирующий клапан для подачи газа, обеспечивающий регулирование с высокой точностью. Прототипирование деталей клапана с помощью аддитивной технологии, позволило сократить время между итерациями в течение цикла проектирования, повысить скорость проверки экспериментальных образцов и закончить стендовые испытания в заданное время.
Заглядывая в будущее можно сказать, что преимущества аддитивной технологии изменят общий подход к проектированию и созданию трубопроводной арматуры в целом. Быстрое прототипирование, сократит время разработки новых продуктов, одновременно позволяя тестировать больше вариантов. Гибкость технологии позволит разрабатывать и находить решения, которые традиционные методы производства ранее не позволяли, например новые конструкции антишумовых и антикавитационных клеток, которые ранее невозможно было реализовать. Нанесение покрытий и улучшение поверхностей с помощью аддитивной технологии, позволит добиться прочных металлургических связей между разными материалами, при толщине покрытия в 10-100 раз больше, чем традиционное плазменное напыление, таким образом повысив устойчивость арматуры к износу и коррозии. Создание композитных деталей открывает широкие возможности использования гибридных сплавов или сплавов с изменяющимся составом. Уникальной особенностью таких деталей является прочность связи между разными металлами, что обеспечивает дополнительную защиту от эррозионного воздействия и повышает срок службы оборудования.