Главная > Статьи
 


[к коментариям]

ПРОМЫШЛЕННОСТИ — АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

18 - 04 - 2016

Внедрение высоких технологий в производство — один из важнейших факторов обеспечения модернизации промышленности Украины. Требования рынка потребителей к качеству и сложности выпускаемой продукции с каждым годом возрастают. Перед техническими специалистами стоят задачи повышения точности, производительности, универсальности оборудования. Немаловажным фактором является и экономичность производства, поэтому разрабатываемые учеными из Донбасса новые методы получения деталей из металла посредством послойного спекания с помощью лазерных 3D-принтеров — своевременны и чрезвычайно актуальны.

Во многих известных способах обработки металлов и материалов чаще всего используется принцип «отделить от заготовки всё лишнее», при котором образуется большое количество отходов. В этом важном вопросе о целесообразности и времени 3D-печать отличается от обычных способов обработки радикально.

Процесс создания модели начинается с нуля и постепенно, последовательным добавлением слоев (т. е. аддитивно), «выращивается» будущее изделие. При этом количество отходов может быть сокращено до нуля.

В Донбасской государственной машиностроительной академии (ДГМА) (г. Краматорск) работают над внедрением аддитивных технологий в технологические процессы машиностроительных предприятий с целью улучшения качества работы устройств для прототипирования, снижения изнашиваемости оборудования, проектирования и производства режущих инструментов.

Это направление является весьма актуальным в настоящее время из-за спада производства и ограниченных финансовых возможностей.

Повышение эффективности работы 3D-принтеров осуществляется благодаря оптимизации процесса спекания расходных порошковых материалов по технологии SLS (Selective Laser Sintering), за счет внедрения лазерной системы-матрицы (каретки, на которой установлены 8 лазеров).

Для уменьшения времени выращивания была разработана и внедрена система, представляющая собой матрицу из лазеров, что позволяет существенно сократить время на спекание порошка.

Данная матрица представляет собой каретку, на которой установлены 8 лазеров, откалиброванные и сфокусированные так, что расстояние между лазерными пучками составляет 0,01 мм. Это позволяет ускорить процесс спекания в 8 раз. Общий вид матрицы представлен на рис. 1.

На рис. 2 представлен скриншот экрана программы управления RealMonitor.

Программное обеспечение для 3D-принтера, выполненное на микроконтроллере ArduinoMega 2560, осуществляет контроль и управление движениями принтера, мощностью лазеров, проверку датчиков и отработку G-code.

3D-принтер представляет собой сложное устройство с электронной и механической частями. Принцип действия заключается в выборочном спекании порошка. В принтере присутствуют концевые датчики для позиционирования лазерной матрицы.

Главное движение каретки (лазерной матрицы) осуществляется с помощью шаговых двигателей и управляющей электроники (шаговые драйверы, управляющая программа).

Контроль над выборочным спеканием выполняет программа RealMonitor, которая создает специальный G-code (на основе заданной 3D-модели) для дальнейшей работы 3D-принтера. Контроль всех перемещений, температуры, мощности лазера осуществляется с помощью микроконтроллера ArduinoMega 2560.

Для измерения концевых перемещений используются оптические датчики (endstop) фирмы BLASINI (рис. 3).

Механическая конструкция 3D-принтера основана на консольной базе. Механические элементы приводятся в движение при помощи шаговых двигателей. Деление шага и контроль осуществляется при помощи шаговых драйверов DRV8825.

На рис. 4 приведена схема используемого шагового драйвера DRV 8825.

Для решения данной задачи применен самый мощный двигатель NEMA17, развивающий усилие 5,2 кг. Для позиционирования каретки используются двигатели с гладким валом, а для подьема стола — трапецеидальная резьба.

На рис. 5 приведены характеристики и схемы применяемых шаговых двигателей, для разработанного 3D-принтера.

Алгоритм работы системы управления 3D-принтера, работающего с внедренной лазерной матрицей (кареткой, на которой установлены 8 лазеров), включает следующие операции:

Разработанный алгоритм работы системы управления позволяет значительно увеличить скорость печати. Произведена сборка экструдера по технологии FDM, специально разработанного для улучшения качества печати и удобства обслуживания.

Внедрение аддитивного производства на практике доказало, что повышаются конкурентоспособность, экономичность и качество продукции.

В дальнейшем планируется внедрение аддитивных технологий в процессы проектирования, производства и восстановления режущих инструментов для предприятий тяжелого машиностроения. Инструменты будущего станут более сложными, адаптивными, эффективными в работе, так как открываются новые возможности их изготовления, а значит, новые варианты формы и функциональности.

Аддитивные технологии способствуют разработке новых типов продукции, несовместимых с традиционными методами производства. Каждое готовое изделие — это ценный опыт, который возможно использовать в будущих проектах.

Помимо повышения качества, одним из приоритетов является управление технологическими процессами, что позволит выпускать аддитивные изделия с улучшенной поверхностью, приближенной к прецизионным показателям.

Среди актуальных запросов — модернизация инструментов, восстановление поверхности изношенной детали. При лазерном спекании металлов есть возможность получения режущего инструмента, прочного снаружи и пластичного внутри. Имеется возможность выборочно задавать параметры определенных участков детали с последующей закалкой их поверхности, при этом внутреннюю часть формировать в виде ячеек или сот.

Кроме того, в инструменте, изготовленном методом лазерного плавления, можно создать спиральный канал для подачи СОЖ, что позволяет более эффективно охлаждать его.

Авторы статьи.

Ковалев В. Д.,
д.т.н., проф.,
ректор Донбасской государственной машиностроительной академии.

Васильченко Я. В.,
к.т.н., доцент кафедры компьютеризированных мехатронных систем, инструментов и технологий ДГМА.

Тристан Б. Г.,
аспирант кафедры компьютеризированных мехатронных систем, инструментов и технологий ДГМА.

Журнал «Оборудование и инструмент для профессионалов» | серия металлообработка | 5/2015 | www.informdom.com.

 

Теги: Оборудование и инструмент для профессионалов


Оценка:  0,00 

Ваша оценка:      

Комментарии

Нет комментариев

Добавить комментарий

Имя:*
E-mail:
(не публикуется)
Текст:*
Введите цифры указанные на картинке:
captcha

* - поля отмеченные звездочкой обязательны для заполнения.
Лучшие статьи
AGC Flat Glass Europe внедряет в стекло светодиоды
Киев. Ноябрь. INTERDOORS-2007: выставка на левом берегу Днепра
Gretsch-Unitas GmbH (Гретч-Юнитас) – путь длиной 100 лет
Последние статьи
Новый фильм «Поколение четырёх стен» и его вирусный эффект: тысячи зрителей оценили важность фактов, описанных в фильме
Запрошення на «Windo Lviv 2018 – міжнародну виставку вікон, дверей і скла»
МИРОПЛАСТ увеличивает производственные мощности
Статьи по теме
Качество опережает цену, продемонстрировала январская выставка «ПРИМУС: ОКНА. ДВЕРИ. ПРОФИЛИ 2011»
LISDEREVMASH 2011. А-LAP
Металлические двери

Лучшие новости
Путешествие в Турцию компании «МИРОПЛАСТ» вместе со своими клиентами

Шаг в сторону потребителя

Капитаны российского бизнеса – в Deceuninck

  Последние новости
REHAU енергомодернізує завод у Віттмунді

VEKA продолжила процесс подготовки кадров вместе с КНУСА

ВИЛАЗ ДЛЯ ПЛАСКИХ ДАХІВ DRL В ПРОГРАМІ «ІННОВАЦІЙНЕ РІШЕННЯ В БУДІВЕЛЬНІЙ СТОЛЯРЦІ 2019»


Случайные видео

 00:56

Уборщица моет
автоматические двери
 02:46

Башня света. Комплекс
LICHTTOREN PHILIPS
 02:59

Что важно при выборе
окон? Фурнитура
 02:06

Покраска двери

 Интересные факты


Поиск по сайту

Авторизация

Логин
Пароль
Стать участником
Вспомнить пароль
Нужен ли сайту раздел Объявления?
 
Да! Буду читать.
Да! Буду размещать.
Нет! Никогда не читаю.
Мне всё равно.

Новости