This website works best with JavaScript enabled

image title

ПРОБЛЕМАТИКА И ПРЕДЛАГАЕМОЕ РЕШЕНИЕ

Существующие способы изготовления литейных форм либо дороги (SLA и SLS), либо занимают много времени (ручная обработка или ЧПУ). Это снижает эффективность производства и НИОКР. Эта проблема особенно актуальна при изготовлении сложных форм (искривленная конфигурация, внутренние полости, большое количество уникальных сечений в различных плоскостях), а также при разработке новых конструкций, когда требуется большое количество итераций, связанных с отливкой (опытные производства, конструкторские бюро). Метод непосредственной печати литейных форм позволяет резко сократить время выхода на рынок новых изделий, снизить себестоимость, особенно при мелкосерийном производстве, снять технологические ограничения классического подхода по сложности внутренней конфигурации к производству оснастки.

Создание литейных форм с использованием 3D принтера позволяет сократить технологическую цепочку отказавшись от следующих операций: изготовления мастер-модели из металла или композитных материалов, изготовление литниковой системы и прибылей, формовки частей формы (установка мастер модели и литниковой системы в опоку и засыпка смесью). Это приводит к сокращению времени производства и снижению стоимости формы на порядок.

Для примера рассмотрим изготовление литейного стержня для формирования внутренних каналов охлаждения двигателя различными методами.

forma sterzhИзделие: литейный стержень для формирования внутренних
каналов охлаждения двигателя.
Объем стержня 300 см3.
Материал – удаляемый из отливки (песок, гипс).
Размер стержня: 300мм*216мм*85мм.

Технология  Создание литейного стержня с использованием технологий SLA и SLS. Создание литейного стрежня с использованием станков с ЧПУ. Создание литейного стержня на песчано-полимерном 3D принтере
Стоимость, руб  46 560 21 560 100
Время, дней  9  24  1

 

Как видно из таблицы, переход к непосредственной печати песчано-литьевой формы ведет к резкому сокращению сроков и снижению стоимости в 400 раз, что подтверждает целесообразность разработки такой технологии.

Такой экономический эффект достигается за счёт того, что 3D принтер создает литейную форму, сразу по цифровой модели. Цифровая модель литейной формы разбивается на слои, переносится в 3D принтер, в котором отвердитель, согласно цифровой модели литейной формы, наносится на предварительно подготовленный слой песчаной смеси. В результате работы, в зоне построения создается отвержденная часть песчаной смеси, точно повторяющая цифровую модель. Неотвержденная песчаная смесь легко удаляется и используется заново.

РЫНОК И КОНКУРЕНТЫ

Проект ориентирован на рынок литья. Продуктом проекта являются трехмерные принтеры для печати песчано-полимерных литьевых форм и сами песчаное-полимерные формы. Основными клиентами являются литейные производства, центры прототипирования и конструкторские бюро. Для крупных и средних производств интерес представляет первый продукт – принтеры. Для мелкосерийных литейных производств и центров прототипирования интерес представляет также и второй продукт – литейные формы, произведенные на заказ.

  • Целевой рынок России - более 1250 литейных предприятий.
  • Рынок принтеров составляет не менее 15 млрд. руб.
  • Рынок услуги печати форм – не менее 30 млрд. руб.

На внутреннем рынке существует высокий спрос на данный вид оборудования, промышленность заинтересована в освоении аддитивных технологий в литье. Разработками интересуются такие компании как: ОАО "КАМАЗ", ОАО «Звезда», предприятия Объединенной двигателестроительной корпорации, ОАО "НПК «УРАЛВАГОНЗАВОД»", предприятия Объединенной Ракетостроительной Корпорации, Объединенные Машиностроительные Заводы (ОМЗ), ОАО «Силовые машины». Литейное производство является наиболее наукоемким, энергоемким и материалоемким производством. Уровень автоматизации литейного производства в России крайне низок – 78% отливок производятся на механизированных линиях и машинах вручную. В связи с этим разработка автоматизированных методов создания литейных форм является одним из приоритетных направлений развития отрасли.

На российском рынке присутствуют аналоги иностранного производства: установки S-Print, S-Max компании ExOne GmbH. Отечественного оборудования подобного типа не существует. Зарубежные аналоги имеют следующие недостатки: высокая стоимость (от 800 тыс. евро), сложность в обслуживании оборудования на территории РФ, сложность в подготовке и обучении персонала для работы, использование расходных материалов зарубежного производства.

КОНКУРЕНТНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО

Наш проект направлен на импортозамещение и обеспечивает вывод на рынок продукта в несколько раз дешевле импортного аналога. Для этого будет разработана собственная технология изготовления песчано-полимерной смеси, собственный блок управления головками и механикой и собственное программное обеспечение. Принтер на 90% будет состоять из отечественных комплектующих. При достижении планируемых стоимостных и технических характеристик, продукция проекта имеет высокий экспортный потенциал.

ЦЕЛЬ НАСТОЯЩЕЙ ПНИ

Разработка технологии производства песчано-полимерных и керамических форм методом послойного синтеза с последующим предоставлением машиностроительным предприятиям современного инструмента для производства высокотехнологичной продукции из металла.

ГЛАВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТА

  • Технология производства песчано-полимерных и керамических форм методом послойного синтеза с использованием синтетических смол на основе фурфурилового спирта, кварцевого песка и керамических порошков. Комплект технологической документации.
  • Лабораторный стенд для создания песчано-полимерных и керамических форм методом послойного синтеза с использованием синтетических смол на основе фурфурилового спирта, кварцевого песка и керамических порошков. Конструкторская документация на лабораторный стенд.

ТРЕБОВАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ СТЕНДУ

  • Должна быть разработана модульная конструкция, обеспечивающая быструю замену технологических модулей для перенастройки стенда на различные материалы
  • Должна быть разработана автоматизированная система управления печатающей головкой;
  • Должна быть разработана автоматизированная система подачи связующего состава и очистителя в печатающую головку;
  • Должна быть реализована ручная загрузка кварцевого песка/керамического порошка в модуль нанесения слоя;
  • Должна быть разработана автоматизированная система нанесения слоя кварцевого песка/керамического порошка;
  • Должно быть разработано программное управление процессом послойного синтеза;

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТЕНДА

  • Количество управляемых осей: 4шт;
  • Количество рабочих головок: не менее 4шт;
  • Время создания одного слоя: не более 1 мин;
  • Точность позиционирования печатающей головки: не хуже ±80мкм;
  • Напряжение питания: 220В, 50Гц;

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕСЧАНО-ПОЛИМЕРНЫХ ФОРМ

  • Огнеупорность: не менее 1300 °С;
  • Время набора манипуляторной прочности: не более 2 часов;
  • Осыпаемость: не более 0,1%
  • Предел прочности при сжатии: не менее 1 МПа;
  • Предел прочности при растяжении: не менее 0,3 МПа;
  • Предел прочности при изгибе: не менее 1 МПа;

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ

  • Огнеупорность: не менее 1300 °С;
  • Время набора манипуляторной прочности: не более 2 часов;
  • Предел прочности при сжатии: не менее 30 МПа;
  • Предел прочности при изгибе: не менее 10 МПа;

 

Работа выполняется при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках соглашения № 14.575.21.0162 о предоставлении субсидии на выполнение ПНИ. Уникальный идентификатор ПНИ – RFMEFI57517X0162.

 

#fc3424 #5835a1 #1975f2 #2fc86b #f_syc9 #eef77 #020614063440