[КЕЙС] SLS-печать в Центре аддитивных и порубежных технологий РУДН

Центр аддитивных и порубежных технологий (ЦАиПТ) Института инновационных инженерных технологий РУДН — один из немногих в России. В распоряжении специалистов ЦАиПТ — целый ряд уникальных аддитивных установок. В частности — 3D-принтеры Farsoon.

В этом обзоре мы рассказываем о применении 3D-принтера, работающего по принципу селективного лазерного спекания, в рамках основной деятельности Центра.

Узнайте больше, прочитав статью.

Содержание

ЦАиПТ: цели и задачи

Центр аддитивных и порубежных технологий (ЦАиПТ) — одна из ключевых организационных единиц Института инновационных инженерных технологий (ИИИТ), являющегося учебным подразделением Российского университета дружбы народов (РУДН).

Официально открытие ЦАиПТ состоялось в декабре 2017 года. Однако история аддитивных технологий в ИИИТ началась тремя годами ранее, когда в распоряжении Института оказался SLM-принтер Renishaw AM250.

Сегодня Центр осуществляет полный цикл исследований для отработки технологий аддитивного производства — от материаловедческих исследований и цифровых технологий до производства изделий.

Среди ключевых компетенций Центра — нанесение алмазоподобных покрытий (DLC) и вакуумное напыление оксидов металлов (PVD).

Материаловедческие исследования включают в себя поиск решения проблем, возникающих в процессе аддитивного производства (АП). Сюда входят контроль качества исходного материала и полученных заготовок, отработка технологии АП с выходом на оптимальный уровень эксплуатационных свойств, изучение структурных особенностей и свойств металлов и сплавов различного состава после АП, разработка режимов последующей термической обработки.

Многообразие цифровых технологий, применяемых в Центре, связано с решением задач по реализации преимуществ аддитивного производства и снижению издержек. Сюда входят:

разработка 3D-моделей с учетом особенностей АП по чертежам и образцам изделий,
топологическая оптимизация 3D-моделей и бионический дизайн изделий,
компьютерная оптимизация параметров печати, расположения детали в пространстве принтера, с оптимизацией количества и типов поддерживающих структур,
компьютерное моделирование процессов АП,
расчет остаточных напряжений и короблений в деталях полученных на собственном оборудовании.

ЦАиПТ: парк аддитивного оборудования

На сегодняшний день парк оборудования ЦАиПТ включает более десятка установок, станков и роботов. Ниже — краткое описание ключевых единиц аддитивного оборудования, которым располагает Центр.

InssTek MX-GRANDE

InssTek MX-GRANDE — уникальный принтер, работающий по принципу прямого лазерного осаждения DMT (Direct Metal Tooling, аналог DED — Directed energy deposition), оснащенный огромной рабочей камерой (4000x1000x1000 мм).

Применяется для восстановления изношенных деталей, нанесения износостойких покрытий и изготовления деталей больших габаритов. InssTek MX-GRANDE работает с металлическими порошками из стали и сплавов на основе никеля, кобальта, титана (дисперсность порошка 60-140 мкм).

Renishaw AM250

Технология селективного лазерного плавления (SLМ), лежащая в основе работы Renishaw AM250, позволяет изготавливать детали из металлических порошков (сталь, дисперсность — до 50 мкм) в камере размером 250×250×300 мм.

Farsoon FS403P (ProdWays ProMaker P4500)

ProMaker P4500 используется для производства деталей из полиамидов, полиуретана и других порошков пластиковых материалов. Ключевые характеристики принтера: рабочая область — 400×400×450 мм, скорость производства — до 4 л/ч.

ProdWays ProMaker V6000

3D-принтер ProMaker V6000, работающий на основе технологии DLP, служит для производства биосовместимых изделий из керамической пасты с разрешением до 42 мкм, обладает рабочей камерой с размерами 120×500×150 мм.

Выбор оборудования

SLS-принтер Farsoon FS403P

Решение о приобретении SLS-принтера было принято на основе планов по дальнейшему развитию компетенций ЦАиПТ.

Специалисты Центра, рассматривая варианты аддитивной печати пластиками, остановились на технологии селективного лазерного спекания по целому ряду причин. Так, SLS-оборудование по праву считается одним из наиболее простых в освоении, использовании и обслуживании. Отсутствие поддержек и проблем с геометрией готовых изделий, работа с сертифицированными для медицины материалами, возможность изготовления довольно сложных объектов в большом объеме — с технологической точки зрения возможности метода SLS показались специалистами ЦАиПТ более привлекательными, чем FDM или SLA.

По итогам анализа рынка доступного оборудования Центр остановил свой выбор на SLS-принтере Farsoon FS403P, на момент приобретения они продавались в России под торговой маркой Prodways. Помимо вышеперечисленных причин, установка заинтересовала ЦАиПТ хорошим соотношением цены и качества, доступностью программы обучения и качественной сервисной поддержкой.

SLS-принтер Farsoon FS403P: кейсы

Печать пластиками — одно из наиболее востребованных направлений в работе ЦАиПТ, — SLS-установка Farsoon работает в режиме 24/7.

Среди постоянных заказчиков Центра не только учебные подразделения РУДН, но и большое количество внешних клиентов. По словам специалистов, они постоянно выполняют заказы для авиации, кораблестроения, нефтяной промышленности и машиностроения.

Среди кейсов ЦАиПТ, связанных с SLS-печатью, есть уникальные проекты. Ниже мы рассказываем о двух из них: специалисты Центра помогали в постройке болида для команды РУДН, участвующей в ежегодных студенческих соревнованиях гоночных машин Formula Student, и печатали переходники к фильтрам для масок, в рамках движения «Мейкеры против COVID».

Formula Student

Formula Student — ежегодное студенческое соревнование, этапы которого проходят во многих странах Европы. Команды со всего мира самостоятельно проектируют, строят и тестируют гоночные болиды.

Российский университет дружбы народов имеет собственную студенческую команду Formula Student. Условия соревнования не подразумевают проведения гонок — студенты проектируют болид, готовят отчет о стоимости и бизнес-план. На финальном этапе гонщики, входящие в команду, участвуют в заездах, где судьи оценивают разгон, выносливость болида и экономию топлива.

Кроме того, команда Formula Student РУДН принимает участие в международных соревнованиях Smartmoto Challenge, где студенты разных стран пробуют свои силы в создании рабочих прототипов электрических мотоциклов.

Специалисты ЦАиПТ использовали установку Farsoon FS403P для печати некоторых корпусных деталей для болида Formula Student и обвеса электромотоцикла, занявшего первое место в Smartmoto Challenge в Испании.

Мейкеры против COVID

В 2020 году РУДН присоединился к движению «Мейкеры против COVD», для оказания помощи врачам и пациентам.

В начале эпидемии медицинские учреждения столкнулись с нехваткой средств индивидуальной защиты. Компания Decathlon безвозмездно передала медработникам более 7000 масок для дайвинга с полной защитой лица — это позволило медперсоналу спасать жизни людей в более безопасных и комфортных условиях.

Полноценное применение масок в целях защиты медиков требовало использования промышленно изготавливаемых фильтров, которые могли быть присоединены через специальный переходник.

Для изготовление таких переходников традиционными способами требовалось долгое время и большие затраты на изготовление подходящих пресс-форм для термопластавтоматов.

Выход был предложен активистами, которые предложили печатать переходники на SLS-оборудовании — так стартовала общественная инициатива «Мейкеры против COVD».

ЦАиПТ смог активно поддержать движение. После нескольких дней непрерывной работы Farsoon FS403P были готовы и переданы в медицинские учреждения более тысячи жизненно необходимых изделий — каждый седьмой переходник в России был напечатан в Центре.

Кроме того, специалисты ЦАиПТ участвовали в мелкосерийном производстве крепежей для лицевых щитков, снижающих риск заражения COVID-19, экспериментальных деталей для масок, держателей шлангов для аппаратов искусственной вентиляции легких.

Перспективы и планы

По отзывам представителей ЦАиПТ, SLS-принтер Farsoon FS403P показал себя как надежное и практичное оборудование.

Технические параметры установки позволяют выполнять заказы для самых разных отраслей. Помимо внутренних проектов РУДН и входящих в него учебных подразделений, ЦАиПТ использует преимущества SLS-технологии для выполнения внешних заказов — в список завершенных проектов входят: печать изделий для авиации, кораблестроения, нефтяной промышленности и машиностроения.

В дальнейших планах Центра аддитивных и порубежных технологий ИИИТ РУДН — приобретение еще одной SLS-установки с параметрами, аналогичными FS403P. Специалисты ЦАиПТ планируют запуск производства индивидуальных протезов и ортезов для маломобильных людей.

Для модернизации своего производства и подбора необходимого оборудования обращайтесь к ведущему интегратору цифровых технологий в России — Top 3D Group.