Chủ đề về công nghệ phụ gia (In 3D, 3D scanners) của thế giới nói chung, Nga nói riêng, và cụ thể hơn nữa là việc Nga phát triển, chế tạo các bộ phận của động cơ máy bay, etc. bằng in 3D đã được nói suốt từ vol 2 đến vol 6. Nga đã in 3D rất nhiều bộ phận của động cơ máy bay, kể cả các động cơ quân sự và dân sự mới nhất của mình.
Thời kỳ mà Nga sử dụng in 3D rộng rãi trong UEC (tập đoàn chế tạo động cơ thống nhất), con của Rostec, để in các bộ phận của động cơ, họ có bài này
Tháng 04/2019
Các công nghệ phụ gia trong thực tế
View attachment 6814191
Ngày nay, các công nghệ phụ gia được sử dụng tích cực trong các ngành công nghiệp khác nhau trên thế giới. Một trong những động lực chính của Nga cho sự ra đời của in 3D công nghiệp là Rostec và United Engine Corporation (UEC), là một phần của nó.
Đọc về những ưu điểm của sản xuất phụ gia, các phương pháp đổi mới của in 3D công nghiệp và cách "phát triển" động cơ bằng cách sử dụng tia laser - trong tài liệu của chúng tôi.
Công nghệ phụ gia: Cơ sở của cuộc cách mạng công nghiệp
Sản xuất phụ gia là việc tạo ra các sản phẩm dựa trên việc bổ sung theo từng giai đoạn vật liệu vào đế dưới dạng bệ phẳng hoặc trống dọc trục. Chính thuật ngữ "cộng tính" (additivity) (từ Lat. Additivus - thêm vào) chứa đựng nguyên tắc cơ bản của quá trình này. Phương pháp sản xuất này còn được gọi là "trồng trọt" vì sản phẩm được tạo ra từng lớp một.
Vì vậy, sản xuất phụ gia là về phép cộng, không phải phép trừ. Nếu trong sản xuất truyền thống có một blank trước tiên, tất cả những gì không cần thiết sau đó bị cắt bỏ, thì trong trường hợp công nghệ phụ gia, một sản phẩm mới được tạo ra từ không có gì, hay đúng hơn là từ một vật tiêu dùng. Ví dụ, trong máy in 3D gia đình, đây là một loại dây nhựa đặc biệt. Tuy nhiên, như bạn đã biết, chỉ những bộ phận và đồ vật không quá cứng mới có thể được in từ nhựa. Tương đối gần đây, một kỷ nguyên mới đã bắt đầu trong hình cầu 3D -
in từ vật liệu kim loại. Chính công nghệ sản xuất phụ gia này là cơ sở của cuộc cách mạng công nghiệp đang diễn ra.
View attachment 6814192
Ưu điểm và tính chất cách mạng của ý tưởng mới này là gì? Có lẽ lợi ích quan trọng nhất của công nghệ phụ gia là các mô hình máy tính của các bộ phận có thể được chuyển ngay lập tức qua mạng tới địa điểm sản xuất ở bất kỳ đâu trên thế giới. Do đó, cách thức sản xuất thông thường đang thay đổi - một máy in 3D không chỉ bổ sung thêm tính di động cho sản xuất mà còn có thể thay thế một lượng lớn thiết bị trong một nhà máy thông thường.
Trong số các lợi ích chính khác là giảm số lượng các bộ phận thành phần được tạo ra. Ví dụ, việc chế tạo một vòi phun nhiên liệu phản lực thông thường cần khoảng 20 bộ phận khác nhau được hàn lại với nhau. Việc sử dụng in 3D cho phép bạn tạo ra một vòi phun nhanh hơn nhiều từ một vật liệu đặc biệt.
Do đó, một điểm quan trọng khác theo sau - tiết kiệm nguyên liệu thô và giảm thiểu chất thải. Các công nghệ phụ gia giúp bạn có thể sử dụng chính xác lượng vật liệu trong sản xuất theo yêu cầu cho một bộ phận cụ thể. Với phương pháp sản xuất truyền thống, sự hao hụt nguyên liệu có thể lên đến 85%.
Điều này cũng làm giảm trọng lượng của bộ phận hoàn thiện, điều này đặc biệt quan trọng đối với ngành hàng không. Các nhà sản xuất động cơ máy bay đã học cách tạo ra các giá đỡ và ống lót khác nhau, trong khi vẫn duy trì tất cả các đặc tính sức mạnh, nhẹ hơn 40-50% so với các đối tác "truyền thống" của họ.
Một thế mạnh khác của sản xuất phụ gia là sản xuất từng mảnh có hình dạng bất kỳ. Điều này giải thích sự quan tâm đặc biệt đến các công nghệ phụ gia trong y học và công nghiệp hàng không vũ trụ - những ngành thường đòi hỏi sản xuất quy mô nhỏ. Ví dụ, Boeing đã sản xuất hơn 20.000 bộ phận cho máy bay quân sự và dân dụng của công ty bằng công nghệ phụ gia.
UEC: trình điều khiển cho sự ra đời của các công nghệ phụ gia
Ở Nga, một trong những động lực chính cho sự ra đời của các công nghệ phụ gia là Rostec và United Engine Corporation (UEC), là một phần của nó. Rostec đã bắt đầu giới thiệu các công nghệ phụ gia trong sản xuất động cơ tuabin khí đầy hứa hẹn của Nga, sẽ được chứng nhận vào năm 2025 - 2030. Các bộ phận được chế tạo bằng phương pháp này sẽ chiếm tới 20% tổng trọng lượng động cơ. Sự ra đời của in 3D sẽ giảm thời gian xuống ba lần và giảm một nửa chi phí sản xuất các bộ phận nối tiếp.
Để đạt được mục tiêu này, Tổng công ty Nhà nước đã thành lập một Trung tâm thống nhất về Công nghệ phụ gia dựa trên Rybinsk UEC-Saturn. Quá trình sản xuất các bộ phận bằng phản ứng tổng hợp có chọn lọc đã được phát triển và thử nghiệm tại đây, từ việc phát triển mô hình 3D đến một bộ phận chức năng. Hàng trăm bộ phận thử nghiệm khác nhau được chế tạo bằng cách nấu chảy có chọn lọc coban, hợp kim titan, thép không gỉ đã vượt qua thành công các thử nghiệm bench tests như một phần của động cơ.
View attachment 6814194
Việc thành lập Trung tâm công nghệ phụ gia công nghệ cao (CAT) đang được thực hiện tại một doanh nghiệp khác của UEC - Xí nghiệp chế tạo máy Moscow được đặt theo tên của V.V. Chernysheva. Các nhà tổ chức của CAT là đơn vị nắm giữ cụm hàng không Rostec: ngoài UEC, còn có Russian Helicopters, KRET và Technodinamika. Hơn nữa, khách hàng của Trung tâm không chỉ có thể trở thành các doanh nghiệp thuộc Tổng công ty Nhà nước mà còn có thể trở thành các tổ chức công nghiệp khác. Khách hàng sẽ có thể nhận được đầy đủ các dịch vụ: từ phát triển thiết kế đến sản xuất hàng loạt và chứng nhận sản phẩm. Toàn bộ khu phức hợp thiết kế và công nghệ đang được tạo ra ở đây, bao gồm một phòng thí nghiệm nghiên cứu luyện kim và một phòng thiết kế.
Trước hết, CAT nắm vững hai công nghệ cơ bản: hợp nhất từng lớp có chọn lọc của bột kim loại bằng tia laser và sự tăng trưởng bằng tia laser trực tiếp.
Trồng Laser (laser growing)
Công nghệ laser để in kim loại cho đến nay là phương pháp sản xuất phụ gia phát triển nhanh nhất. Như đã đề cập ở trên, chúng có thể được chia thành hai nhóm: laser làm tan chảy chọn lọc (selective laser melting - SLM/SLS) và laser phát triển trực tiếp (direct laser growing - DMLS).
Đốt nóng chảy bằng laser có chọn lọc (SLS) là công nghệ sản xuất các sản phẩm có hình dạng và cấu trúc phức tạp từ bột kim loại. Đầu tiên, một lớp bột đồng nhất được hình thành trên nền, và sau đó bột được nung chảy bằng cách sử dụng bức xạ laser công suất cao.
Công nghệ in 3D kim loại này có thể thay thế thành công các quy trình sản xuất cổ điển. Ví dụ, tại nhà máy động cơ Perm Aviadvigatel (một phần của UEC), công nghệ thiêu kết laser chọn lọc (selective laser sintering technology) lần đầu tiên được sử dụng vào năm 2010 để sản xuất các bộ phận đúc từ bột titan, niken, coban-crom.
“Giờ đây, các nhà thiết kế đang phát triển các bộ phận, hình dạng của chúng cực kỳ khó hoặc không thể thực hiện được về mặt kỹ thuật bằng các phương pháp truyền thống - tiện hoặc đúc - và phải mất từ 6 đến 40 giờ để“ phát triển ”một bộ phận, chẳng hạn như một vòng xoáy, một cánh tay , một chiếc lược ”, - nhận xét của người đứng đầu bộ phận phát triển các công nghệ sửa chữa tiên tiến của nhà máy Aviadvigatel, Alexander Ermolaev.
View attachment 6814195
Loại công nghệ thứ hai của công nghệ laser để sản xuất phụ gia rất mới nên nó chưa có tên tuổi: trồng bằng laser trực tiếp (DMLS) hay luyện kim bột bằng laser heterophase. Bản chất của nó nằm ở chỗ, bột kim loại được đưa trực tiếp qua một vòi phun đặc biệt vào cùng khu vực nơi cung cấp chùm tia laze, tạo thành một bể nóng chảy cục bộ. Quá trình này có thể được so sánh một cách hình tượng như công việc của một máy in phun đối với giấy.
Công nghệ này có thể cung cấp một số loại bột kim loại cho khu vực trồng trọt. Do đó, bạn có thể tạo ra các sản phẩm có đặc tính gradient, chẳng hạn, một phần của bộ phận này có thể chống ăn mòn và phần kia - chịu nhiệt.
Trồng bằng tia laser trực tiếp có thể làm tăng đáng kể năng suất sản xuất. Ví dụ, một buồng đốt cho một động cơ tuabin khí nhỏ có thể được phát triển từ đầu trong ba giờ. Để so sánh, khi sử dụng các công nghệ truyền thống, điều này mất khoảng hai tuần. Đồng thời, kết quả thiết kế có thể nhìn thấy ngay lập tức và bạn có thể thực hiện các thay đổi đối với chúng ngay lập tức. Nhờ đó, quá trình thiết kế và tạo ra thiết bị mới được đẩy nhanh gấp mười lần.
View attachment 6814196
Công nghệ này đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp chuyên sâu về khoa học, bao gồm cả chế tạo động cơ. Phạm vi các bộ phận được sản xuất bằng cách sử dụng cơ sở phát triển laser trực tiếp rất rộng - từ cánh quạt đến các mảnh nhỏ của động cơ hiện đại và đầy hứa hẹn.
Gần đây, UEC đã đưa vào hoạt động cơ sở tăng trưởng laser trực tiếp lớn nhất ở Nga được làm bằng vật liệu kim loại bột. Máy in 3D các bộ phận lớn cho động cơ tuabin khí công nghiệp này có thể tạo ra các sản phẩm có đường kính lên đến 2,5 mét. Đến năm 2021, trên cơ sở PJSC Kuznetsov, sử dụng phương pháp này, nó được lên kế hoạch sản xuất hơn 50 phần tử cho các động cơ tuabin khí hiện đại.
Chùm electron nóng chảy (Electron beam melting)
Làm nóng chảy chùm tia điện tử (EBM) là một công nghệ sản xuất phụ gia khác. Phương pháp này về cơ bản không khác gì so với phương pháp in kim loại SLS / DMLS. Sự khác biệt duy nhất là thay vì một chùm tia laze, quá trình nấu chảy được thực hiện bằng cách sử dụng xung điện.
Công nghệ in bằng phương pháp làm nóng chảy bột kim loại bằng chùm tia điện tử cho phép sản xuất các bộ phận có độ phức tạp gần như bất kỳ, ngay cả những sản phẩm rất nhỏ có kích thước 0,2-0,4 mm. Một máy in 3D như vậy sẽ có thể "in" hầu hết mọi thứ: từ cánh tua-bin động cơ máy bay đến đồ trang sức.
View attachment 6814197
Trong thực tế thế giới, máy in 3D chùm tia điện tử công nghiệp thường được sử dụng để sản xuất tế bào xương -
cấy ghép xương nhân tạo (artificial bone implants.). Đối với xây dựng của họ, hợp kim titan và thép không gỉ được sử dụng. Không giống như máy in 3D laser, máy in chùm tia điện tử có thể sử dụng bột kim loại lớn hơn, chẳng hạn như 75-120 micron. Bề mặt thô ráp hoàn toàn không khủng khiếp đối với chất tạo xương và thậm chí có thể tạo độ bám dính tốt hơn trong cơ thể. Đồng thời, các phân đoạn bột kim loại lớn hơn có giá thành rẻ hơn, và do đó, quá trình sản xuất trở nên rẻ hơn.
Một ưu điểm khác của nung chảy chùm điện tử là khả năng thu được thành phẩm mà không cần xử lý nhiệt bổ sung trong lò chân không, như trong in ấn bằng công nghệ SLM. Quá trình in diễn ra ở nhiệt độ cao trong buồng. Do bột tan hoàn toàn cục bộ, các bộ phận có mật độ rất cao tương đương với công nghệ đúc.
Máy in 3D chùm tia điện tử đầu tiên của Nga để in bằng bột kim loại hiện đang được phát triển bởi Ruselectronics thuộc Tổng công ty Nhà nước Rostec. Nguyên mẫu đầy đủ chức năng đầu tiên sẽ được sản xuất vào cuối năm 2020.
Additive technologies in action
Аддитивные технологии в действии
rostec.ru
-----------------------------------------------------------------------------------------
Hỗ trợ tài chính được cung cấp cho các công ty in 3D ở Moscow
Alexander Prokhorov, người đứng đầu Ban Chính sách Công nghiệp và Đầu tư Thành phố Matxcova, cho biết Quỹ Hỗ trợ Công nghiệp và Doanh nhân Matxcova sẵn sàng đóng vai trò là đối tác tài chính để thực hiện các dự án trong lĩnh vực công nghệ phụ gia do các doanh nghiệp Matxcova thực hiện.
View attachment 6814198
Theo cơ quan báo chí của chính quyền Matxcova, đại diện của quỹ đã tham gia Hội nghị quốc tế lần thứ V về công nghệ phụ gia tại địa điểm của Công viên kỹ thuật Matxcova "Kalibr". Hội nghị được tổ chức trực tuyến và quy tụ hơn hai trăm chuyên gia thảo luận về các vấn đề phần mềm và thiết bị sản xuất phụ gia, vật liệu mới cho in 3D, các giải pháp sáng tạo và ứng dụng của công nghệ phụ gia.
“Hỗ trợ các ngành công nghệ cao là một trong những lĩnh vực ưu tiên trong công việc của chúng tôi, vì chính sản phẩm của họ sẽ quyết định phần lớn sự phát triển của toàn bộ lĩnh vực công nghiệp ở Moscow. Một trong những công cụ hữu hiệu nhất để giải quyết các nhiệm vụ sản xuất ưu tiên là cung cấp các khoản vay lên đến ba trăm triệu rúp với lãi suất giảm - chỉ 2-4% mỗi năm. Nó cho phép bạn nhận được hỗ trợ vật chất để khởi động các dự án xuất khẩu, mua phần mềm hoặc thanh toán cho các dịch vụ của một nhà tích hợp, bổ sung vốn lưu động và các mục đích khác, ”Alexander Prokhorov nói.
Theo ông Anatoly Garbuzov, Tổng Giám đốc Quỹ Hỗ trợ Doanh nghiệp và Công nghiệp, quỹ sẵn sàng làm đối tác tài chính trong việc triển khai các dự án trong lĩnh vực công nghệ phụ gia do các doanh nghiệp Moscow thực hiện.
Anatoly Garbuzov giải thích: “Quỹ đã phát triển Sản phẩm CNTT - đây là khoản vay ưu đãi có mục tiêu, các quỹ này có thể được hướng đến việc phát triển các công nghệ phụ gia trong ngành công nghiệp”.
Technopark "Kalibr" có tư cách là một dự án ưu tiên đầu tư. Nền tảng phát triển các công nghệ tiên tiến hợp nhất trên một lãnh thổ với hơn một trăm năm mươi công ty công nghệ cao và cơ sở hạ tầng độc đáo, bao gồm bãi thử xe không người lái, trung tâm xử lý dữ liệu, công viên hoạt hình dành cho trẻ em và dịch chuyển vệ tinh .
Lịch sử của Calibre bắt đầu từ năm 1932 với tư cách là doanh nghiệp chuyên ngành lớn đầu tiên ở Liên Xô sản xuất các dụng cụ đo lường chính xác, và từ năm 2015 PJSC “Calibre” đã được chuyển đổi thành một công viên công nghệ tư nhân. Trong số các chuyên ngành chính của công viên công nghệ: chế tạo dụng cụ, công nghệ phụ gia, xe không người lái và xe điện, năng lượng hydro, công nghệ viễn thông, công nghiệp sáng tạo, nghiên cứu y tế.
“Trong năm thứ năm, chúng tôi đã tổ chức một cuộc thảo luận giữa các chuyên gia trong ngành về việc công nghệ 3D ở Nga đang phát triển như thế nào so với xu hướng toàn cầu. Trong những năm qua, hội nghị của chúng tôi đã trở thành một loại thương hiệu: nó được tổ chức thành công với mối quan hệ đối tác lâu dài của chúng tôi với Moscow Poly và luôn quy tụ những công ty hàng đầu trong phân khúc công nghệ phụ gia, "ông Sergey Sevostyanov, Tổng giám đốc PJSC Kalibr, nhận xét. .
Ghi âm hội nghị:
V Международная конференция по аддитивным технологиям
Financial support measures were offered to Moscow companies in the additive sector
Московским компаниям аддитивного сектора предложили финансовые меры поддержки
Московский Фонд поддержки промышленности и предпринимательства готов выступить в качестве финансового партнера по реализации проектов в сфере аддитивных технологий, реализуемых московскими предприятиями.
www.mos.ru