Разработка и внедрение высокотехнологичного лазерного оборудования по технологии селективного лазерного спекания
Download as PPTX, PDF0 likes89 views
Документ описывает интеграцию аддитивных технологий в машиностроении Казахстана для создания инновационных решений и повышения конкурентоспособности. Основное внимание уделяется технологии селективного лазерного спекания (SLS), которая позволяет изготавливать сложные изделия с высокой добавленной стоимостью из металлических порошков. Проект направлен на развитие научного и промышленного потенциала, модернизацию производства и улучшение качества продукции в стране.
Разработка и внедрение высокотехнологичного лазерного оборудования по технологии селективного лазерного спекания
- 2. Аддитивные технологии в машиностроении: интеграция аддитивного производства для решений современных задач на производстве Арымбеков Б.С.
- 3. Цель Создание инновационного направления для углубленной переработки сырья из традиционных минеральных ресурсов с получением аддитивной продукции с высокой добавленной стоимостью. Создание новых технологических переделов с привлечением научного и промышленного потенциала Республики. Задачи Проекта 1.Способствовать созданию аддитивного машиностроения в РК 2.Привлечение инноваций для развития аддитивного машиностроения и цифровизации производственных циклов 3.Содействие повышению конкурентоспособности, инвестиционной привлекательности, производительности и технической оснащенности аддитивного машиностроения 4.Способствование развитию научно-технического прогресса и научно-технической деятельности казахстанского аддитивного машиностроения 5.Модернизация инновационной сферы 6.Повышение уровня качества и производительности в сфере машиностроения Эффекты Создание актуальной на мировом рынке аддитивной продукции Повышение добавленной стоимости традиционного сырья за счет создания новых производственных переделов Проведения НИОКР в области металлургии и аддитивных технологий Возрождение направления металловедения в Республике Казахстан
- 4. Аддитивные технологии или технологии послойного синтеза, сегодня одно из наиболее динамично развивающихся за рубежом направлений «цифрового» производства. Селективное лазерное спекание – SLS-технология (Selective Laser Sintering),– одно из важнейших направление аддитивных технологий. Лазерное объемное формообразование металлических материалов является интенсивно развивающимся методом изготовления новых изделий особо сложной формы и является во многих случаях единственной альтернативой традиционным методам изготовления деталей литьем или на станках сЧПУ. Аддитивные технологии Применение лазерной технологии Процесс лазерного селективного спекания состоит в нагреве и последующем спекании тонкого слоя порошка лазерным излучением. Лазерные технологии создания 3-х мерных конструкционных материалов и изделий сложной формы относятся к области порошковой металлургии. Эти технологии, используя процессы объемного формообразования (спекания) металлических порошков под действием лазерного излучения, позволяют за один технологический цикл создать изделия практически любой формы и степени сложности. Процесс является преимущественно безотходным.
- 5. Суть SLS В рабочую камеру помещается размельченный до порошкообразного состояния пластик, где он нагревается до температуры чуть ниже температуры плавления. Луч лазера «рисует» необходимый контур.Там, где луч «коснулся» частиц порошка, они спекаются не только друг с другом, но и с уже нанесенными слоями. Подвижная платформа на некоторое время опускается ровно на толщину одного слоя, чтобы дать возможность заполнить камеру новым ровным слоем порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока не завершится процесс печати. На выходе мы имеем готовый трехмерный объект с пористой и слегка шероховатой поверхностью. После того, как печать закончена, камеру нужно очистить от остатков порошка. Ожидаемые результаты Применение аддитивных технологий позволит : - изготовление заготовок и изделий РКТ любой формы и степени сложности; - применение металлических порошков из многокомпонентных отечественных сплавов на основе никеля и титана , что обеспечит повышение эксплуатационных характеристик деталей; - снижение время изготовления заготовок и деталей образцов ВВСТ в 1,2-1,5 раза; - снижение расхода металла в 1,5-2 раза, повышение коэффициента использования металла (КИМ) до 0,3-0,5.
- 6. Традиционное производство Чертёж 3D-модель Операции послойного синтеза (аддитивный процесс) Сборка Прямое цифровое производство Значительно сокращается длительность производственного процесса, а соответственно и уменьшается его стоимость. Техноло- гия Подготовка производства Модельная оснастка Технологич. оснастка Спец. инструмент Литейное производство Заготовит. производство СборкаМеханическая обработка Изделие Изделие Прямое цифровое производство 6
- 8. Принципиальна схема работы установки SLS Разработка первого лазерного казахстанского 3D-принтера, работающий по технологии SLS.
- 9. В SLS технологии в качестве рабочего материала используются порошковый пластик, металл или керамика, близкие по свойствам к конструкционным маркам. На поверхность наносится тонкий слой порошка, который затем спекается лазерным лучом, формируя твердую массу, соответствующую сечению 3D-модели и определяющую геометрию детали. SLS это единственная технология, которая может быть применена для изготовления металлических деталей и формообразующих для пластмассового и металлического литья. Прототипы из пластмасс обладают хорошими механическими свойствами, могут быть использованы для создания полнофункциональных изделий.
- 10. Проблема применения лазерных технологий в Казахстана Технологии СЛС активно развиваются в последние годы в технологически развитых странах. Несмотря на значительный опыт, теоретический и экспериментальный, в Казахстане на сегодня практически не имеется промышленных технологий и оборудования в области SLS. В Казахстане практически отсутствует оборудование ведущих производителей и используются в основном устаревшие установки на основе CO2-лазеров с низкой мощностью. Иностранные производители предлагают только базовые технологии со строго фиксированными температурно- скоростными параметрами и четко определенными видами используемых исходных материалов – также производимыми только у них.
- 11. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА – ПЕРСПЕКТИВЫ В РК Всего компаний – 1997 Малых – 1778 Средние – 113 Крупные – 106 Место в мире по запасам Место в мире по добыче Вольфрам 1 - Хромовая руда 2 3 Марганцевая руда 4 8 Серебро 4 10 Свинец 5 11 Цинк 5 8 Бокситы (алюминий) 10 8 Титан 10 19 Олово 10 - Железная руда 11 13 Медь 12 11 Золото 15 21 РЗМ в мире в 20 лидеров Цифровое производство Цифровое проектирование Аддитивное производство Быстрый выпуск готовых изделий с высокой добавленной стоимостью и кооперация с сегментами машиностроения, строительства, энергетики Ключевым фактором успеха проекта является скорость выхода на рынок, так как из-за ожидаемого насыщения рынка прогнозируется снижение цен на порошковую номенклатуру в ближайшие 5 лет
- 12. 1 Цель технологии/проекта Производство 3D принтеров сниженной себестоимости изготовления продукции и сокращение сроков ее появления на рынке, моделирование элементов любой формы и сложности, быстрота и высокая точность изготовления, 2 Преимущества технологии/проекта Основной технической характеристикой 3D принтера является повышение ее срок службы и производительность 3D - печати в 1,5-2 раза по сравнению с применяемыми, в настоящее время, 3D принтерами. 3 Что сделано в рамках технологии/проекта Разработан докуменация по сборке 3D принтера, работающий по принципу лазерного синтеза послойного формирования физического объекта 4 Проблемы и нужно для технологии/проекта Опытно-промышленное опробование и моделирование механизма конструкции 3D принтера в процессе конструкции 3D печати для выбора их рациональных конструкций 5 Экономическая эффективность и рентабельность технологии/проекта Создание в Казахстане нового вида импортозамещающего производства 3D принтера Снижение эксплуатационные затраты на 3D печати за счет повышенной скорости лазера. 6 Основной потребитель технологии/проекта Машиностроительные заводы и малые предприятия. Потребителями данной продукции являются электротехнические, медицинские, автомобильные предприятия, строительная отрасль, розничные сети, оборонная промышленность в разработке технологий изготовления прототипов сложной конструкций. ВНЕДРЕНИЕ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, РАБОТАЮЩИЙ ПО ПРИНЦИПУ СИНТЕЗА ПОСЛОЙНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОЙ 3D-МОДЕЛИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЁМНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
- 13. Выборочное лазерное спекание – метод аддитивного производства, используемый для создания функциональных прототипов и мелких партий готовых изделий.Технология основана на последовательном спекании слоев порошкового материала с помощью лазеров высокой мощности.
- 14. Детали нового 3D принтера по технологии SLS