social

Промышленная 3D-печать в Китае: авиастроение и самый большой в мире 3D-принтер

Китай, являясь крупнейшим в мире промышленным производителем, крайне заинтересован в развитии 3D-технологий. Согласно прогнозам Альянса индустрии 3D-печати Китая, к 2016 году размер национального рынка аддитивного производства Поднебесной достигнет 1.65 млрд. долларов, что в 10 раз выше этого показателя за 2012 год. Если эти предсказания сбудутся, вскоре Китай превзойдет США и станет самым большим рынком 3D-печатной индустрии в мире.

Авиастроение

В 1995 году Северо-западный политехнический институт Китая (NPU) запустил программу исследований “Лазерное аддитивное производство” (LAM), в рамках которой проводились разработки устройств для 3D-печати металлом, с использованием сплавов титана, суперсплавов и нержавеющей стали.
Оборудование LAM института NPU
В настоящее время разработки LAM широко применяются в конструировании и производстве китайских военных самолетов, в частности, палубного истребителя J-15, истребителя-бомбардировщика J-16, «невидимки» J-20 и новейшего истребителя пятого поколения J-31.
Напечатанные на 3D-принтере детали реактивного самолета

В 1980-1990 годах Китаю потребовалось как минимум, 10 лет и серьезная помощь других стран, чтобы разработать свой первый всепогодный истребитель J-10. А вот разработки нового J-15 заняли всего три года.

По словам Сан Конга, заместителя генерального конструктора корпорации AVIC, крупнейшего китайского авиапроизводителя, J-15 своим успехом обязан, в значительной степени, именно широкому применению 3D-принтеров на этапе конструирования самолета.

Новейший китайский истребитель J-31
Кроме того, последний прототип палубного истребителя, успешно испытанный в октябре-ноябре 2012 года, имел на борту нагруженные детали, включая носовое шасси, целиком напечатанные на 3D-принтере из титанового сплава.

Кроме военной сферы, 3D-принтеры также находят применение в гражданской авиации Китая.

В 2013 году, в лаборатории уже упомянутого института NPU, напечатали 5-метровый центральный лонжерон крыла для перспективного пассажирского самолета Comac С-919, который, как ожидается, войдет в коммерческую эксплуатацию в 2016 году.
Напечатанная на 3D-принтере деталь крыла самолета
Благодаря использованию 3D-технологий, удалось значительно снизить массу лонжерона — он весит всего 136 кг (аналогичная деталь, полученная ковкой — 1607 кг). При этом, экономия материала составила 91.5%, а проведенные испытания показали, что 3D-печатные детали ведут себя, как минимум, не хуже, чем те, которые были получены традиционными способами.

По словам руководителя лаборатории NPU, профессора Хуанга Вейдонга:

После 20 лет исследований и разработок, благодаря технологии 3D-печати, мы получили возможность производить изделия, которые могут заменить металлические конструкции, изготовленные сложными традиционными промышленными методами.

Огромный промышленный 3D-принтер
В свою очередь, специалисты Бэйханского университета под руководством профессора Ванга Хуаминга, напечатали шасси и огромную несущую деталь самолета С-919. Они разработали новое оборудование для аддитивного производства и соответствующее программное обеспечение, благодаря которому были решены многие проблемы, свойственные SLS-технике 3D-печати.

Дело в том, что в подобных 3D-принтерах металл плавится высокомощным лазером, а для правильной его работы требуется специфическая бескислородная и безазотная атмосфера. Традиционный решение этого вопроса — это постройка огромной вакуумной камеры, внутри которой находится 3D-принтер целиком.

Китайские исследователи нашли другой способ: они поместили в специальные защитные камеры не весь принтер, а только объекты, которые он печатает. Такое оборудование достаточно компактное, легкое, удобное в эксплуатации и обслуживании и, что важно, недорогое.

Ванг Хуаминг заявил, что теперь Китаю требуется всего лишь 55 дней и менее 200.000 долларов, чтобы напечатать раму остекления кабины пилотов самолета С-919. До этого китайцам приходилось заказывать такие детали у европейских производителей. По словам Ванга, этот процесс занимал около двух лет, а окончательная стоимость рамы, изготовленной традиционными промышленными методами, составляла около 2 млн. долларов.

Кроме применения в авиастроении, конструкции из титанового сплава, произведенные Университетом Бейхан, были допущены к использованию на атомных электростанциях, космических ракетах и спутниках.

Очень серьезным доводом в пользу использования 3D-печати в китайской авиапромышленности стала экономичность технологии. По словам Ванга Хуаминга:

Традиционное авиапроизводство не только требует намного больше времени, но также и тратит впустую слишком много дорогих материалов… Обычно используется только 10 процентов исходного материала, все остальное — это отходы, образующиеся в процессе создания форм для литья, штамповки, резки и полировки… Например, для постройки американского истребителя F-22 требуется 2.796 кг титанового сплава, из которых только 144 кг непосредственно используется в самолете.

Большие 3D-принтеры

Китай добился серьезных успехов в разработке технологий 3D-печати крупноразмерных объектов. По мнению некоторых китайских специалистов, в этом аспекте они значительно обогнали американцев.
Китайский промышленный лазерный 3D-принтер
Так, в 2011 году, исследователи из Научно-технического университета Хуажонга, создали промышленный SLS-принтер с рабочим объемом 1.2 х 1.2 х 1.2 м.
Промышленный 3D-принтер Даляньского университета
В июне 2013 года специалисты Даляньского технологического университета, совместно с компанией Unit Science and Technology Development Co. Ltd., разработали лазерный 3D-принтер с рабочим объемом 1.8х1.8х1.8 м.

В этой машине применена уникальная техника «контурного сканирования», благодаря чему стоимость производства объектов снижена на 40%, а время их постройки — на 35%, по сравнению с другими типами лазерных 3D-принтеров. Это устройство использует для 3D-печати песок с полимерным покрытием и применяется для производства литьевых форм для крупноразмерных промышленных прототипов сложной формы.

Самый большой в мире 3D-принтер

В ноябре 2013 года компания Nanfang Ventilator Co., Ltd заявила, что ее огромное устройство для аддитивного производства находится на этапе сборки и ввода в эксплуатацию. Ожидается, что эта машина начнет свою работу к концу февраля 2014 года и станет самым большим в мире промышленным 3D-принтером.
3D-печать Nanfeng Ventilator Co.
По данным производителя, этот 3D-принтер имеет 28 метров в длину, 28 метров в ширину и 9.5 метров в высоту. Принтер способен производить высококачественные металлические объекты диаметром до 6 метров и весом до 300 тонн.

Список материалов для этого принтера включает в себя углеродистые стали, низколегированные стали, нержавеющие стали и др.

По заявлению компании-производителя, детали, напечатанные на таком 3D-принтере, обладают всеми необходимыми характеристиками для их использования в таких серьезных сферах как аэрокосмическая, нефтехимическая, металлургическая промышленность, ядерная энергетика, кораблестроение и т.д.

Несмотря на достигнутые успехи, китайские специалисты признают что, в близкой перспективе, технология 3D-печати не сможет полностью заменить традиционные методы производства. Технология лазерной 3D-печати прекрасно подходит для изготовления дорогих компонентов высокотехнологичных устройств, но для дешевого массового производства гигантские 3D-принтеры непригодны.
  • Задать вопрос через форму сайта

Войти с помощью: 
  • ultvn Трубин пишет (26 Апреля 2014 в 16:12):
    Ответить

    Подскажите производителей SLS-принтеров для изготовления деталей из титановых и жаропрочных хромо-никелевых сплавов. Габариты деталей-1000х600х250

    • Роман Данилов пишет (28 Апреля 2014 в 9:59):
      Ответить

      VojelJet из Германии, на их устройствах (габариты позволяют) можно сделать формы для литья.
      Прямая 3д-печать из титана/сплавов указанных Вами габаритов пока не доступна.