Аддитивные технологии для авиакосмической техники
Моргунов Ю. А., Саушкин Б. П. Московский политехнический университет
Введение
Аддитивные технологии( производства)( далее АТ и АП) за последние 20 лет образовали интенсивно развивающийся инновационный сегмент технологии машиностроения: достигнуты впечатляющие практические результаты, сформирован мировой рынок технологий, оборудования и услуг, развернут широкий фронт научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, начата подготовка квалифицированных кадров, появилась предметно ориентированная научная и учебно-методическая литература [ 1 – 3 ]. Развивается понятийный аппарат этой области технологических знаний, проводятся интенсивные работы по стандартизации и сертификации продукции [ 4, 5 ]. Приведенный ниже материал основан на определении аддитивных технологий, предложенном American Society for Testing and Materials— организацией, которая занимается разработкой технических стандартов для материалов, изделий, систем и услуг( стандарт ASTM F2792.1549323 – 1).
Два основных признака определяют этот сегмент технологий:
— признак аддитивности— конечная конфигурация изделия получается путем целенаправленного добавления дозированных объемов( масс) материала к исходной конфигурации или к подложке;
— признак виртуальности— в основе создания изделия лежит его цифровая модель.
В литературе представлены многочисленные классификационные модели аддитивных технологий. Так, по классификации ASTM аддитивные технологии разделены на 7 групп( русский перевод и пояснения М. А. Зленко [ 1 ]):
1. Material Extrusion— выдавливание материала или послойное нанесение расплавленного строительного материала через экструдер;
2. Material Jetting— разбрызгивание( строительного) материала или послойное струйное нанесение строительного материала;
3. Binder Jetting— разбрызгивание связующего или послойное струйное нанесение связующего материала;
4. Sheet Lamination— соединение листовых материалов или послойное формирование изделия из листовых строительных материалов;
5. Vat Photopolymerization— фотополимеризация в ванне или послойное отверждение фотополимерных смол;
6. Powder Bed Fusion— расплавление материала в заранее сформированном слое или последовательное формирование слоев порошковых строительных материалов и выборочное( селективное) спекание частиц строительного материала;
7. Directed energy deposition— прямой подвод энергии и материала непосредственно в место построения или послойное формирование изделия методом внесения строительного материала непосредственно в место подвода энергии.
Приведенный в работе материал касается, преимущественно, технологий шестой и седьмой групп, относящихся к производству изделий из металлов и сплавов. Этот сегмент АП развивается наиболее интенсивно, ориентирован на производство конечной продукции и представляет наибольший интерес для машиностроения [ 6 ].
Сравнительная характеристика аддитивных и субтрактивных технологий размерного форомообразования
Согласно классификатору методов размерного формообразования [ 7 ], по характеру трансформации исходного объема заготовки в объем детали все существующие методы и технологии на их основе разделяют на четыре класса( табл. 1).
Наибольшее распространение получили методы формообразования второго и третьего классов, на которых основаны так называемые субтрактивные и аддитивные технологии.
Технологии второго класса превалировали и будут превалировать в обозримом будущем в машиностроительном производстве. Однако в 80 – 90-х годах прошлого века в связи с развитием и удешевлением цифровых технологий, появлением прецизионных мехатронных приводов, совершенствованием лазерной техники и другими факторами аддитивные методы и технологии размерного формообразования совершили качественный скачок и стали кон-
30 АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / 1 • 2016