Песок и сталь: как металлурги печатают огромные детали на 3D-принтерах

Как металлурги используют аддитивные технологии
По словам руководителя направления «Аддитивные технологии» и исполняющего обязанности директора департамента технологических инноваций «Норникеля» Кирилла Ярцева, компания использует АТ для проектирования и создания узлов ключевого металлургического и насосного оборудования, распылительных систем. АТ помогают уйти от бумажных носителей и чертежей: все изделия сканируются и моделируются в цифровом формате. Технологии также позволяют проводить химический анализ и оптимизацию материалов.

«Это наукоемкие и кропотливые работы, но они дают возможность улучшить ключевые характеристики оборудования. Сейчас частично мы делаем прототипы, а частично речь идет уже о массовом производстве партиями от 50 штук. Наша цель — производить все изделия и узлы серийно. Мы фокусируемся на технологиях Binder Jetting и Selective Laser Melting, поскольку основные материалы для 3D-печати в металлургии — это песок и сталь», — комментирует Ярцев.

Чугунная спиральная камера, изготовленная с помощью аддитивных технологий (Фото: пресс-служба «Норникеля»)

Технологии 3D-печати
FDM (Fused Deposition Modeling, или моделирование методом послойного наплавления) — самый простой и распространенный метод. Фактически FDM-принтер является термоклеевым пистолетом, которым управляет робот. Через горячее сопло проталкивается пластиковый пруток, он плавится и укладывается слоями. FDM используется в «Норникеле» для быстрой замены небольших и некритичных деталей.

BJ (Binder Jetting, или впрыск связующего вещества) — в металлургии эта технология используется для создания литейных форм из песка, поскольку песок обладает хорошей стойкостью к высоким температурам. Сначала с помощью лазерного сканера создаются объемный снимок и цифровая копия детали. Она разбирается на слои. Далее, в процессе печати на 3D-принтере, песок смешивается со связующим или клеящим веществом и укладывается в тонкий слой. После того как он затвердел, с ним связывают следующий слой. В результате получается форма, в которую можно залить металл. В «Норникеле» сравнивают технологию BJ c изготовлением леденцов на палочке. С ее помощью удается создать большие детали. Например, чугунная спиральная камера на насосную установку Надеждинского металлургического завода весит 500 кг, а бронедиск для Талнахской обогатительной фабрики — 313 кг. АТ значительно ускоряют время изготовления и поставки компонентов. Так, обычно бронедиск делают за 9–12 месяцев. 3D-печать сократила срок до трех месяцев.

Схема работы BJ-принтера (Фото: пресс-служба «Норникеля»)

Спекательные тележки въезжают в агломерационную печь (Фото: пресс-служба «Норникеля»)

В «Северстали» начали изучать аддитивные технологии еще в 2016 году, вспоминает начальник технического управления машиностроительного центра «ССМ-Тяжмаш» (входит в «Северсталь») Алексей Васильев. В 2018-м компания изготовила собственные литейные модели по технологии FDM, в 2022-м — первые детали по технологии SLM. «С помощью SLM мы делаем детали сложной формы, например разнообразные форсунки и сопла, дюзы, штуцера, пароинжекторы, опоры, кронштейны, лапки, клипы, захваты. Пока это штучное производство», — комментирует Васильев.

Источник: https://trends.rbc.ru/trends/industry/cmrm/64d102459a79471650aaaf0d