Центр «три в одном»: демонстрация возможностей 3D-технологий, обучение заказчиков и контрактное производство на одной площадке

В новом центре нас встретил ведущий инженер-технолог ЦАТ Алексей Симаков. По его словам, «Диполь» с 2016 года поставляет оборудование для аддитивных технологий, поэтому компания к моменту открытия центра уже приобрела экспертность в этой области. «Теперь мы стали „сапожником с сапогами“», – сказал он.

Новый центр служит одновременно нескольким целям. Во-первых, это площадка, где можно продемонстрировать заказчикам возможности аддитивных технологий, поскольку на рынке еще не все понимают, какие преимущества они открывают и как их использовать наиболее эффективно. В частности, в центре уже выполняется изготовление образцов изделий заказчиков, планирующих приобретение оборудования, чтобы они смогли убедиться, что выбранное ими решение подходит для их задач. «Это служит реализации нашего подхода при работе с заказчиками, которые приобретают у нас оборудование, заключающегося в том, что мы поставляем не просто машины, а полноценные технологии. Нам важно убедиться, что заказчик сможет изготавливать свои изделия с помощью поставленных нами решений качественно и эффективно», – отметил Алексей Симаков.

Во-вторых, Центр аддитивных технологий должен стать местом для обмена опытом по данному направлению, где планируется в том числе знакомить представителей промышленности с новыми методами в области как 3D-печати, так и 3D-сканирования, моделирования и разработки изделий и технологических процессов под аддитивные технологии. На данный момент в центре уже подготовлен ряд тематик будущих тренингов и семинаров, ведется подготовка раздаточных материалов.

Следует отметить, что центр служит также базой для подготовки новых кадров. В нем уже проходят практику студенты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. ЦАТ сотрудничает и с Малоохтинским колледжем по программе среднего профессионального образования «Аддитивные технологии».

Третья цель – производство изделий аддитивными методами на контрактной основе. Как отметил Алексей Симаков, сейчас на российском рынке очень мало крупных производственных центров аддитивных технологий, а потребность в данном типе производства растет с каждым днем. Поэтому здесь есть возможность занять определенную долю рынка. При этом, по его словам, аддитивные технологии наиболее эффективны при единичном и мелкосерийном производстве, поэтому ожидать больших заказов на годы вперед не стоит, но уже сейчас в центре прорабатывается несколько крупных заказов, несмотря на то, что он был открыт совсем недавно.

«До настоящего времени аддитивные производства в нашей стране развивались по принципу FDM-ферм, включающих несколько десятков небольших 3D-принтеров. Поскольку эта технология 3D-печати доступна, предприятия начинали с нее, а затем наращивали объемы производства, докупая новые принтеры, – рассказал Алексей Симаков. – Мы же исторически привыкли работать с промышленными решениями, поэтому сейчас, фактически, вводим новые стандарты 3D-печати, продвигая такие технологии, как SLA, SLS, SLM. Они позволяют изготавливать сложные изделия из материалов с различными свойствами партиями, приближающимися к среднесерийным: в некоторых случаях до 10 тыс. шт. в год, и при этом такие методы оказываются экономически более целесообразными, чем, например, классическое литье».

О том, что представляют собой данные технологии, Алексей Симаков подробно рассказал нам на демонстрационно-производственных участках ЦАТ.

Участок лазерной стереолитографии (SLA)

На участке ЦАТ, который мы посетили первым, расположены две установки лазерной стереолитографии, на которых производится 3D-печать изделий из пластика. Первая машина – EP-A650 компании Eplus3D – позволяет печатать достаточно крупные изделия, с габаритами до 650 × 600 × 400 мм. Вторая установка обладает несколько меньшей областью печати – 450 × 450 × 350 мм. Это машина iSLA-450Pro, выпущенная еще под брендом Shining 3D. «Ранее компания Eplus3D была дочерней компанией Shining 3D, специализировавшейся на промышленном аддитивном оборудовании, а в 2021 году она стала независимой и с этого момента выпускает установки под собственным брендом, – рассказал Алексей Симаков. – Мы являемся ее официальным дистрибьютором, работаем с ней уже более восьми лет».

Печать по технологии SLA, как следует из ее названия, выполняется с помощью лазера. Например, в установке EP-A650 применяется лазер диодной накачки с длиной волны 355 нм и мощностью порядка 1,5 Вт. Диаметр луча лазера составляет около 15 мкм. Лазер располагается в верхней части установки, а в нижней ее части находится стол, способный перемещаться по вертикальной оси, под которым расположена емкость с фотополимерной смолой. На первом шаге стол окунается в емкость, и на его поверхности образуется слой смолы, который затем выравнивается ракелем. Толщина выровненного слоя на данном оборудовании составляет 100 мкм. После этого осуществляется отверждение определенных участков слоя лазерным лучом, отклоняемым по программе гальванометрическим сканатором. Затем процесс повторяется, пока изделие не будет полностью напечатано. Скорость печати достаточно высокая: например, на установке EP-A650 она может достигать 200 см3/ч.

Когда печать завершена, стол поднимается, деталь снимается со стола и отмывается от неполимеризованной смолы. Отмывка производится в две фазы: сначала в абсолютированном изопропиловом спирте, а затем в 20%-ном растворе спирта в УЗ-ванне. «Обычно детали отмывают вручную – сначала в „грязном“ спирте, который применяется многократно, а затем в „чистом“, который используется только один раз, а затем утилизируется. Мы же используем другой подход: спирт после первого этапа отмывки мы восстанавливаем, удаляя из него смытый с детали фотополимер путем УФ-засветки, а на втором этапе применяем ультразвуковую ванну. Это значительно сокращает расход спирта, снижает воздействие на персонал и, кроме того, позволяет автоматизировать процесс отмывки и уменьшить механическое воздействие на деталь, – отметил наш гид по Центру аддитивных технологий. – Качество отмывки при этом очень высокое. Но мы продолжаем работать над его повышением. Например, тестируем отмывку при повышенной температуре: современные УЗ-ванны позволяют задавать различные тепловые режимы». После отмывки деталь продувается воздухом для удаления остатков влаги.

В данной технологии печать детали выполняется на поддержках, обеспечивающих ее стабильное расположение в процессе изготовления. Печать поддержек выполняется при меньшей мощности лазера, что упрощает их удаление. Это, по словам Алексея Симакова, является одним из преимуществ промышленной SLA-технологии в сравнении с печатью на небольших установках.

После удаления поддерживающих структур изделие отправляется в печь с УФ-лампами с той же длиной волны, что и у лазера установки 3D-печати, для дополимеризации, в результате которой повышается прочность изделия.

Подпишитесь на журнал, чтобы прочитать полную версию статьи.