Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, уже давно и прочно вошло в нашу жизнь. Эта инновационная технология позволяет создавать сложнейшие трехмерные объекты, послойно наращивая материал. Сегодня аддитивные технологии находят применение в самых разных отраслях — от медицины до аэрокосмической промышленности. Не стала исключением и металлургия. Однако вокруг использования 3D-печати в этой традиционной индустрии до сих пор ходит немало мифов и домыслов. Давайте попробуем разобраться, что из этого правда, а что — вымысел.
Миф первый: аддитивные технологии полностью заменят традиционную металлургию
Это одно из самых распространенных заблуждений. Да, возможности 3D-печати металлами впечатляют, но говорить о полной замене традиционных методов литья и обработки слишком рано. Аддитивное производство позволяет создавать детали и изделия, которые трудно или невозможно получить стандартными способами. Однако для крупносерийного выпуска продукции методы традиционной металлургии пока вне конкуренции с точки зрения скорости и себестоимости.
На данный момент аддитивные технологии скорее дополняют и расширяют возможности металлургов, чем полностью заменяют традиционные процессы. С помощью 3D-печати удобно создавать прототипы, мелкие серии, сложные и уникальные изделия. Но для массового производства обычно выгоднее применять методы литья, прокатки, горячей штамповки и т.п.
Миф второй: 3D-печать металлами — это технология далекого будущего
Многие убеждены, что аддитивное производство металлических изделий — это что-то из области научной фантастики. На самом деле 3D-печать металлами уже не первый год активно используется в промышленности. Конечно, это достаточно молодая и постоянно развивающаяся технология, но ее уже успешно освоили многие предприятия по всему миру.
Например, компания General Electric активно применяет 3D-печать для создания деталей реактивных двигателей. В частности, топливные форсунки для авиационного двигателя LEAP производятся по аддитивной технологии. А Siemens использует 3D-печать металлами для изготовления высокоточных элементов газовых турбин.
В России одним из пионеров промышленного применения аддитивных технологий стала компания «ВСМПО-Ависма». Титановые изделия, напечатанные на 3D-принтере, уже устанавливаются на самолетах «Сухой Суперджет 100». А научно-производственное объединение «Сатурн» использует аддитивные технологии для создания деталей авиационных и наземных газотурбинных двигателей.
Миф третий: металлические порошки для 3D-печати стоят баснословно дорого
Действительно, специальные металлические порошки для аддитивного производства недешевы. Ведь к ним предъявляются очень жесткие требования по чистоте, гранулометрическому составу, сферичности частиц и другим параметрам. Получение таких порошков — непростой технологический процесс.
Однако нужно учитывать, что в итоговой стоимости напечатанной детали порошок занимает далеко не главную статью расходов. Значительная часть себестоимости приходится на амортизацию оборудования, зарплату персонала, накладные расходы. Кроме того, постепенно на рынке появляются новые игроки, и цены на металлопорошки для 3D-печати становятся все более конкурентоспособными.
Немаловажно и то, что при аддитивном производстве используется практически весь загруженный порошок — в отходы уходит минимум материала. Тогда как при традиционных технологиях нередко в стружку превращается больше половины взятой в работу заготовки. Поэтому в пересчете на одно изделие затраты на материал зачастую оказываются вполне сопоставимыми.
Миф четвёртый: на 3D-принтере невозможно печатать крупногабаритные изделия
Еще одно распространенное заблуждение связано с размерами 3D-принтеров и, соответственно, напечатанных деталей. Многие считают, что можно создавать лишь небольшие изделия, умещающиеся на ладони. Но это не так.
Да, самые популярные и доступные модели принтеров имеют достаточно компактную камеру построения. Однако промышленные установки позволяют печатать довольно крупные металлические объекты. Например, 3D-принтеры компании ExOne могут создавать детали размерами до 2200х1200х700 мм. А установки фирмы Sciaky формируют заготовки длиной до 5,7 м.
Кроме того, даже если необходимая деталь не помещается целиком в рабочую зону принтера, ее можно напечатать по частям. В дальнейшем напечатанные элементы соединяются между собой сваркой или другими способами. Таким методом создаются, к примеру, крупногабаритные корпуса космических аппаратов и элементы авиационной техники.
Миф пятый: 3D-печать металлами не обеспечивает нужного качества изделий
Бытует мнение, что напечатанные металлические детали всегда уступают по прочности и надежности изделиям, полученным традиционными способами. Мол, при 3D-печати образуется слишком много пор, полости заполнены неплотно, а структура неоднородная и нестабильная.
В реальности же, при правильной настройке оборудования и выборе оптимальных режимов печати, аддитивные технологии обеспечивают вполне достойное качество. Лазерное сплавление порошков позволяет получать плотные детали с однородной бездефектной структурой. А по механическим свойствам напечатанные изделия порой даже превосходят литые и кованые аналоги.
Конечно, как и при любом другом способе производства, многое зависит от культуры процесса и тщательности контроля. Но ведущие компании, использующие промышленную 3D-печать, давно отладили технологию и гарантируют стабильно высокое качество продукции. Например, в авиационно-космической отрасли и медицине, где надежность имеет критическое значение, изделия, полученные аддитивным методом, успешно проходят все необходимые испытания и сертификацию.
Заключение
Аддитивные технологии открывают перед металлургической промышленностью новые возможности. Они позволяют быстро и сравнительно недорого создавать сложнейшие конструкции, которые невозможно получить традиционными методами. Но чтобы в полной мере реализовать потенциал 3D-печати, нужно адекватно оценивать ее возможности и ограничения.
Не стоит рассматривать аддитивное производство как замену классических технологий литья и обработки металлов — скорее, это взаимодополняющие процессы. Они находят свои ниши и сферы применения в зависимости от задач и требований к конечному продукту. А мифы и стереотипы относительно 3D-печати металлами постепенно уходят в прошлое по мере развития и практического освоения этой перспективной технологии.
