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) , 8 (903)

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 за счет преимущественного применения отечественных средств производства. 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 импортозамещающих технологических средств машиностроительного производства; 2. Разработка технологий с целью поддержки и обеспечения проектов технологического перевооружения машиностроительных предприятий; 3. Информационно аналитическое обеспечение технологического перевооружения машиностроения; 4. Целевая подготовка специалистов в области технологических средств машиностроительного производства.

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) послойное нанесение расплавленной пластиковой нити; 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 0,1 мм; Входной формат данных: STL, VRML, PLY, 3DS, ZPR 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: 200 х 250 х 330 мм; Толщина слоя: 100 мкм ; Входной формат: STL; Мматериалы: -PA2200, 2201, 2202 – полиамиды на базе P12, -PA2210FR - огнестойкий полиамид, -PA3200GF - стеклонаполненный полиамид, -Alumide – 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) прямое лазерное спекание металлов; Максимальный размер детали: 240 х 240 х 250 мм; Толщина слоя: 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: 200 х 200 х 350 мм или Ø300 х 200 мм; Толщина слоя: 100 мкм; Входной формат данных: STL; Мощность пучка электронов: Вт( с возможностью динамического изменения); Точность деталей: от +/- 0,13 мм до +/- 0,2 мм; 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 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 Сравнение механических свойств материалов полученных литьем и методом SLM (материалы EOS GmbH). Материал Дополнительные операции Предел прочности литье, Мпа Предел прочности CЛС, Мпа Предел текучести литье, Мпа Предел текучести СЛС, Мпа Ti64 - вдоль оси xy ± ±50 вдоль оси z1200±501070±50 отжиг 1060±201000±20 Aluminium AlSi10Mg - вдоль оси xy ± ±10 вдоль оси z405±20230±10 отжиг вдоль оси xy335±20225±10 вдоль оси z325±20220±10 MaragingSteel MS ± ±100 закалка + старение 2050± ±100 StainlessSteel PH1 - вдоль оси xy ± ±50 вдоль оси z1050±501000±50 закалка+старение 1450± ±100 NickelAlloy IN625 - вдоль оси xy ± ±50 вдоль оси z900±50615±50 отжиг вдоль оси xy1040±100720±100 вдоль оси z930±100650±100

ПРЕИМУЩЕСТВА АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 1. 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. 2. Требования к квалификации обслуживающего персонала относительно невысокие в силу высокой степени автоматизации и унификации всех стадий технологического процесса. 3. Весь цикл изготовления деталей сложной и сверхсложной формы требует меньшего времени по сравнению с традиционными методами изготовления из за отсутствия необходимости в специальной оснастке. 4. 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. 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. 2. Изготовленные детали имеют высокую шероховатость поверхности (зернистость, волнистость, ступенчатость). 3. 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. 4. Спектр материалов, из которых можно изготавливать детали, ограничен специальными материалами, а сами материалы дороги – в силу сложности получения. 5. 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. 6. 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 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 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.

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 1. Разработка модельного ряда и освоение серийного производства установок послойного синтеза; 2. Разработка и освоение серийного производства исходных материалов и оборудования для их изготовления; 3. Разработка нормативных документов, регламентирующих применение аддитивных технологий; 4. Квалификация материалов, сертификация технологических процессов и деталей; 5. Подготовка кадров в области аддитивного производства; 6. 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

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! 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