Transcript О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ - Smile-Expo
ТРАДИЦИИ И ИННОВАЦИИ
__________________________________________________________ ОПЫТ, ПОТЕНЦИАЛ И ЗАДАЧИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ __________________________________________________________
Заведующий лабораторией аддитивных технологий производства ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Леднев Антон Сергеевич
Тел./факс: 8 (499) 973-23-68, 8 (903) 746-63-67 E-mail: а[email protected]
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОЛИГОН ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»
Технологический полигон является структурным подразделением ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН».
Главная цель технологического полигона – долгосрочное обеспечение технологической независимости и конкурентоспособности российского машиностроения преимущественного применения отечественных средств производства.
за счет На сегодняшний день в составе технологического полигона 16 лабораторий.
Технологический парк полигона насчитывает несколько сотен единиц современного оборудования, балансовой стоимостью более 2,5 млрд. рублей.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Основными направлениями деятельности Технологического полигона МГТУ «СТАНКИН» являются:
1.
Разработка производства; импортозамещающих 2.
Разработка технологий с целью поддержки и обеспечения проектов технологического перевооружения машиностроительных предприятий; 3.
Информационно ‐ машиностроения; аналитическое технологических обеспечение средств машиностроительного технологического перевооружения 4.
Целевая подготовка специалистов машиностроительного производства.
в области технологических средств
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Технологические возможности МГТУ «СТАНКИН» в области аддитивных технологий
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
• • • •
3D принтер Dimension BST 1200es
Технология FDM (Fused Deposition Modeling)
расплавленной пластиковой нити; послойное нанесение Максимальный размер детали: 254 мм х 254 мм х 305 мм; Толщина слоя: 0,254 мм / 0,330 мм; Входной формат данных: STL.
• • • •
3D принтер Objet EDEN 350
Технология PolyJet™
послойное нанесение жидких фотополимерных композиций ультратонким слоем; Максимальный размер детали: 340 мм х 340 мм х 200 мм; Толщина слоя: 0,016 мм; Входной формат данных: STL.
BST 1200es
• • • • •
3D принтер ProJet 860Pro (ZPrinter 850)
Технология Full colour 3D printing или цветная трехмерная печать
выращивание модели путем послойного склеивания композитных материалов; Максимальный размер детали: 508×381×229 мм; Толщина слоя 0,1мм; Входной формат данных: STL, VRML, PLY, 3DS, ZPR 390 000 цветов
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
• • • •
Установка лазерного спекания EOS FORMIGA P100
Установка изготавливает полнофункциональные прототипы с высокой точностью. Они легко выдерживают высокие механические и температурные воздействия. Данная технология идеально подходит для изготовления малых серий и единичных изделий сложной геометрии.
Рабочая зона: 200х250х330мм; Толщина слоя: 100мкм ; Входной формат: STL; Мматериалы: - PA2200, 2201, 2202 - PA2210FR – полиамиды на базе P12, огнестойкий полиамид, - PA3200GF - Alumide стеклонаполненный полиамид, – полиамид, наполненный алюминием, - CarbonMide полиамид, наполненный углеволокном, - PrimeCast 101 полистирол, - PrimePart полиамид 11, - PrimePart DC полиамид с повышенной ударной прочностью, - PEEK HP3 высокотемпературостойкий полимерный материал - PrimePart FR (PA 2241 FR) огнестойкий полиамид 12, - PrimePart ST (PEBA 2301) гибкий эластичный материал.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
• • • • •
Установка лазерного спекания металлов EOS M280
Технология DMLS (Direct Metal Laser Sintering)
Максимальный размер детали: 240х240х250мм; прямое лазерное спекание металлов; Толщина слоя: 20-100 мкм; Входной формат данных: STL; Материалы: Категории А: - DirectMetal 20 - EOS CobaltChrome MP1, - EOS CobaltChrome SP2, - EOS MaragingSteel MS1, - EOS StainlessSteel GP1, - EOS StainlessSteel PH1, - EOS NickelAlloy IN625, - EOS NickelAlloy IN718..
Категории B: - EOS Titanium Ti64, - EOS Titanium Ti64 ELI, - EOS Aluminium AlSi10Mg.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
• • • • • • •
Установка электронно-лучевого плавления металлов ARCAM A2
Технология EBM (Electron Beam Melting) электронно-лучевое плавление; Максимальный размер детали: 200х200х350мм или Ø300х200мм; Толщина слоя: 100 мкм; Входной формат данных: STL; Мощность пучка электронов: 50-3500Вт( с возможностью динамического изменения); Точность деталей: от +/- 0,13мм до +/- 0,2мм;
-
Материалы: - Ti6Al4V титан сплав, - ASTM F75 CoCr – кобальт хром,
-
Titanium CP – титановый сплав, Ti6Al4V ELI титановый сплав.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ VS. ТРАДИЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Сравнение механических свойств материалов полученных литьем и методом SLM (материалы EOS GmbH).
Материал Ti64 Aluminium AlSi10Mg MaragingSteel MS1 вдоль оси xy вдоль оси z отжиг вдоль оси xy вдоль оси z StainlessSteel PH1 закалка + старение вдоль оси xy вдоль оси z NickelAlloy IN625 Дополнительные операции вдоль оси xy вдоль оси z отжиг закалка+старение вдоль оси xy вдоль оси z отжиг вдоль оси xy вдоль оси z Предел прочности литье, Мпа 895-1000 260-340 1830-2100 1310 827-1034 Предел прочности CЛС, Мпа 1230±50 1200±50 1060±20 445±20 405±20 335±20 325±20 1100±100 2050±100 1150±50 1050±50 1450±100 990±50 900±50 1040±100 930±100 Предел текучести литье, Мпа 828-920 220-280 1790-2070 1207 414-621 Предел текучести СЛС, Мпа 1060±50 1070±50 1000±20 275±10 230±10 225±10 220±10 1050±100 1990±100 1050±50 1000±50 1300±100 725±50 615±50 720±100 650±100
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ПРЕИМУЩЕСТВА АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
1.
2.
3.
4.
Аддитивные технологии дают возможность изготавливать детали очень сложной формы, которые в ряде случаев невозможно изготовить другим способом, либо стоимость изготовления этих деталей традиционными способами гораздо выше.
Требования к квалификации обслуживающего персонала относительно невысокие в силу высокой степени автоматизации и унификации всех стадий технологического процесса.
Весь цикл изготовления деталей сложной и сверхсложной формы требует меньшего времени по сравнению с традиционными методами изготовления из ‐ за отсутствия необходимости в специальной оснастке.
Появляется возможность изготавливать монолитные детали, части которых состоят из нескольких разных материалов.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
НЕДОСТАТКИ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
В самом принципе работы установок послойного синтеза заложено противоречие между скоростью изготовления детали и ее точностью. Чем выше точность изготовления детали, тем на более тонкие слои ее надо разбить. Чем тоньше слои, тем их больше. Чем больше слоев, тем больше время изготовления детали.
Изготовленные детали имеют высокую шероховатость поверхности (зернистость, волнистость, ступенчатость).
В результате послойного изготовления материал детали имеет особую (рыхлую, слоистую) структуру, с механическими характеристиками, существенно худшими чем у детали той же формы, из того же материала, полученной механической обработкой.
Спектр материалов, из которых можно изготавливать детали, ограничен специальными материалами, а сами материалы дороги – в силу сложности получения.
Низкие требования к квалификации персонала имеют место только в случае изготовления типовых моделей.
Изготовление сложных уникальных моделей часто, напротив, требует очень высокой квалификации специалистов ‐ технологов, многочасовой или даже многодневной подготовки конкретного техпроцесса, иногда – неоднократного изготовления пробных деталей.
Принцип послойного изготовления детали накладывает некоторые ограничения на форму изготавливаемых деталей.
Иногда требуется закладывать в конструкцию детали различные элементы поддержки, отверстия для последующего удаления жидкого или порошкового материала, другие специальные дополнительные элементы.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - ВЗВЕШЕННЫЙ ПОДХОД
Возможность изготовления деталей, которые очень сложно или невозможно изготовить другими методами.
Ограничения по производительности, точности изготовления, максимальным габаритам, физико ‐ механическим свойствам.
_______________________________________________________________________________________
Аддитивные технологии являются направлением, потенциал которого, пока не исчерпан в мире, а в России остается вообще практически неиспользуемым. Необходимы срочные меры по ликвидации отставания и полной технологической зависимости России в области аддитивных технологий.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РОССИИ
Около 50 установок для изготовления металлических деталей; Уровень загрузки установок – около 15%; Имеются опытные образцы установок: • лазерного селективного спекания деталей из металлических и керамических порошков (разработчики – ОАО «НИАТ», МГТУ «СТАНКИН», изготовитель – ООО «Савеловский машиностроительный завод»), • электронно ‐ лучевого спекания деталей из металлических порошков в вакууме (разработчики – ОАО «Электромеханика», МГТУ «СТАНКИН»), • стереолитографии (разработчики – ИПУ РАН, МГТУ «СТАНКИН»).
Опыт квалификации материалов, сертификации техпроцессов и деталей отсутствует.
Промышленное производство металлических порошков отсутствует. При этом порошки титановых и алюминиевых сплавов, попадают под экспортные ограничения.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РОССИИ
4.
5.
6.
1.
2.
3.
Разработка модельного ряда и освоение серийного производства установок послойного синтеза; Разработка и освоение серийного производства исходных материалов и оборудования для их изготовления; Разработка нормативных документов, регламентирующих применение аддитивных технологий; Квалификация материалов, сертификация технологических процессов и деталей; Подготовка кадров в области аддитивного производства; Создание специализированных аддитивных производств для серийного изготовления готовых деталей в различных отраслях.
О П Ы Т , П О Т Е Н Ц И А Л И З А Д А Ч И ГИЦ МГТУ «СТАНКИН» В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ