Технологія 3D-друку прямо на наших очах перекочувала зі сторінок фантастичних романів у реальне життя. Цей метод виробництва дозволяє виготовити практично все що завгодно і вважається сьогодні одним з найбільш перспективних. Ще недавно він застосовувався тільки для створення рідкісних і дуже дорогих прототипів, а зараз вже використовується для серійного випуску деталей з такими властивостями і формою, які отримати традиційними способами іноді просто неможливо. Одна зі сфер застосування технології - виробництво робочих частин насосів.
Нові горизонти
Те, що в просторіччі іменується 3D-печаткою, інженери називають аддитивним виробництвом. Перші розробки в цій галузі з'явилися в 1980-х роках, а в 2018-му технологію вже використовували 40% глобальних промислових компаній у світі: вдвічі більше, ніж у 2017-му. Згідно з прогнозами, до 2030 року методом 3D-друку буде випускатися 2/3 всієї продукції в світі.
Суть технології полягає в післяйовому нанесенні матеріалу, з якого повинна бути виготовлена деталь, і доданні заготівлі потрібної форми відповідно до 3D-моделі. Можна сказати, що виріб «вирощують».
Способи нанесення шарів на вихідну заготовку можуть бути різними, а перелік використовуваних матеріалів з кожним днем стає все ширшим. Сьогодні це і різні види полімерів, і метали, і будівельні матеріали (наприклад, бетон або гіпс), і багато іншого.
Аддитивним способом можна створити виріб будь-якої, навіть найскладнішої конфігурації. Часто її просто неможливо отримати традиційними методами: механічною обробкою, литтям, штампуванням тощо. При цьому точність дотримання геометрії піднімається на недосяжний раніше рівень, адже фактично її можна відрегулювати до розміру молекули.
Ще одна перевага технології - досконала ізотропія отриманого виробу. Його фізичні та хімічні властивості будуть однакові в будь-якій точці, а відсутність механічної або термічної обробки повністю знімає проблему залишкових напружень.
Сьогодні за допомогою 3D-друку створюють різні речі. В першу чергу це функціональні деталі, на частку яких припадає третина всієї продукції, випущеної аддитивним методом. Серед інших прикладів - електронні схеми, одяг, меблі і навіть їжа. Вже є перші будинки, виготовлені таким способом (навряд чи про них можна сказати: «побудовані»), і навіть автомобілі, деякі з яких «надруковані» відразу і цілком. Велике поширення технологія отримала в медицині. За її допомогою створюють штучні тканини органів, кровоносні судини, якісні протези (в тому числі зубні).
Досконалий насос
Інженери GRUNDFOS займаються розробками в галузі аддитивного виробництва вже більше 11 років. У компанії вважають, що за допомогою цієї технології можна випускати насоси, які будуть перевершувати навіть найдосконаліші і якісні сучасні аналоги.
"Одна з переваг 3D-друку полягає в тому, що вона дозволяє виробляти цілі вузли, які традиційним способом неможливо об'єднати в одному виробі і доводиться збирати з декількох деталей. Це значно підвищує їх міцність та експлуатаційні властивості ", - пояснює Максим Семьонов, керівник відділу продуктового менеджменту Департаменту промислового та побутового обладнання GRUNDFOS.
Якість і властивості виготовлених таким способом виробів набагато перевершують ті, які можна отримати звичайним шляхом. Зокрема, завдяки ізотропії і точній геометрії 3D-принтер дозволяє випускати ідеально збалансовані робочі колеса насосів, що підвищує їх ККД і надійність, збільшує термін служби. Аналогічними міркуваннями керуються, наприклад, виробники авіаційних двигунів, які використовують 3D-друк для формування лопаток реактивних турбін.
Ще одна з переваг технології - швидкість. "Зараз навіть найскладніший прототип за допомогою 3D-друку можна виготовити всього за чотири-п'ять годин. Двадцять років тому нам би знадобилося на це чотири-п'ять днів, тридцять років тому - чотири-п'ять тижнів. Це істотно прискорює процес розробки і доводки нового обладнання ", - говорить Максим Семенов.
Єдиним недоліком, на думку фахівця, поки залишається все ще досить висока собівартість аддитивного виробництва. Але зараз розрив вже не настільки критичний, як у минулому, і з кожним роком він скорочується.
До того ж 3D-принтери абсолютно безвідходні, оскільки використовують тільки суворо необхідну кількість вихідної сировини. Якщо в процесі виробництва все ж утворюються якісь відходи або надлишки, то вони легко можуть бути пущені в справу повторно.
3D-друк йде в серію
Донедавна аддитивні технології в GRUNDFOS використовували тільки при створенні прототипів нового обладнання. Все змінилося 1 вересня 2018 року, коли на підприємстві компанії в Данії була відкрита нова AM-лабораторія (від additive manufacturing - «технологія післяйного друку»). Тут серед іншого йде інтенсивна робота з адаптації 3D-друку для потреб серійного виробництва.
Дослідження ведуться в різних напрямках, із застосуванням різних матеріалів: полімерів, пластиків і металів. Для цього в лабораторії встановлено кілька 3D-принтерів з різними технологіями друку.
Один з них використовує інноваційну методику лазерного спікання SLM (selective laser melting). Принтер формує деталь з тонкого металевого порошку пут "