Сегодня поделимся подборкой интересных примеров использования FDM 3D-принтеров, причем исключительно практического плана. Узнайте, какое применение пластикам для 3D-печати находят перевозчики, робототехники, архитекторы, буровики и даже атомщики.
В Челябинске проблему запасных частей для трамваев решают с помощью 3D-печати
Проблема не столько в нехватке, сколько в дороговизне: многие мелкие пластиковые детали поставляются только в составе дорогих узлов, и приобрести из по отдельности невозможно.
Специалисты ООО «Челябинский городской электрический транспорт» организовали собственное производство, купив настольный FDM 3D-принтер.
Аппарат окупился всего за пару недель, при этом сотрудники предприятия доработали некоторые детали с целью повышения прочности и долговечности.
Если покупная клица стоит 1250 рублей, 3D-печатная обходится всего в 130 рублей. Щеткодержатель стоимостью 9800 рублей можно напечатать всего за 170 рублей. 3D-печатная упорная пластина рельсового тормоза обходится в 130 рублей, а купить ее можно только в комплекте со всей сборкой.
Мосгортранс напечатал свыше тысячи автобусных запасных частей
Мосгортранс тоже подключился к локализации производства необходимых деталей. На апрель этого года предприятие изготовило с помощью 3D-принтеров уже около тысячи запасных частей по цене в три-четыре раза ниже, чем контрактные закупки. Что не менее важно, это намного быстрее, чем ожидание поставок заводских компонентов.
С помощью 3D-печати изготавливаются различные мелкие детали, не выдерживающие тяжелые условия столичной эксплуатации — кожухи кнопок связи с водителями, заглушки сидений и поручней, и тому подобное. Многие из таких компонентов приобрести по отдельности нельзя, только в составе дорогих комплектов.
«Мы продолжаем внедрение современных технологий в работу автобусных и электробусных парков. 3D--печать запасных деталей на месте позволяет не только быстро модифицировать их, но и значительно сокращать время технического обслуживания транспорта. Автобусы и электробусы быстрее возвращаются на линии для работы с пассажирами. С момента установки 3D-принтеров напечатали уже почти одну тысячу деталей», — прокомментировал заместитель мэра Москвы по вопросам транспорта и промышленности Максим Ликсутов.
Буровики конструируют новое оборудование с помощью аддитивных технологий
В начале этого года завершился очередной полевой сезон на антарктической научной станции «Восток». Во время экспедиции ученые Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II провели испытания функциональной модели колонкового набора снаряда с обратной призабойной циркуляцией воздуха. Другими словами, это оборудование для бурения и сбора проб из ледовых скважин.
Модель позволила испытать перспективную конструкцию максимально наглядным образом: заранее подготовленные образцы льда помещались в прозрачные трубы из оргстекла, чтобы буровики могли наблюдать за процессами разрушения массива и транспортировки в призабойной зоне. Функциональную модель изготовили в центре аддитивных технологий Санкт-Петербургского горного университета с применением 3D-печати.
«Применение технологий 3D-печати для сложных нагруженных элементов конструкции полностью себя оправдало. Даже при искусственно смоделированных аварийных процессах бурения, когда нагрузки значительно превышали критические, все детали выдержали испытания на прочность. Все это позволило определить границы применения данной технологии, ее рациональные режимные параметры и будущие направления исследований. Полученные данные являются основой разработки новой технологии бурения скважин в ледниках, и сейчас мы подходим к моменту, когда готовы изготовить опытный образец колонкового бурового снаряда», — рассказал инженер-конструктор научного центра «Арктика» Анатолий Ожигин.
Завод Росатома наладил 3D-печать запасных частей
Чепецкий механический завод — предприятие Росатома, занимающееся производством специализированных сплавов и изготовлением деталей для атомной отрасли. Шесть-семь лет тому назад завод запустил еще и производство мелкодисперсных металлических порошков для промышленной 3D-печати: Росатом уже поставил производство лазерных порошковых аддитивных систем на поток, так что корпорация предлагает и оборудование, и расходные материалы. Теперь же завод осваивает ремонт собственного оборудования с помощью аддитивных технологий.
На сегодняшний день сотрудники завода создали более двухсот 3D-моделей для аддитивного производства технологической оснастки и запасных частей. C помощью 3D-принтеров и «цифрового склада» оперативно изготавливаются инструменты, оснастка и запасные части для оборудования, используемого в производстве циркониевой и титановой продукции. Сюда входят детали прокатного, шлифовального, обрабатывающего и ультразвукового оборудования.
Расходные материалы зависят от задач: для прототипирования и 3D-печати некоторых конечных изделий используются полилактид (PLA) и полиэтилентерефталатгликоль (PETG), более ответственные, нагруженные детали с более жесткими условиями эксплуатации изготавливаются из инженерных композиционных материалов.
Такое решение позволило сократить сроки поступления нестандартной оснастки на производство на 85% и в разы сократить издержки на приобретение, транспортировку и хранение компонентов.
3D-печать в конструировании гоночных автомобилей
Студенческая инженерно-гоночная команда UGATU Racing Team Уфимского университета науки и технологий участвует в соревнованиях «Формула Студент». Болиды, само собой, конструируются и строятся собственными силами, и здесь ребятам помогают технологии 3D-печати.
Один из примеров — изготовление углепластикового кресла пилота. Чтобы сформовать углепластиковую деталь сложной формы, сначала нужно сделать матрицу, поверх которой выкладывается препрег. Матрицу тоже нужно как-то сформовать, поэтому процесс обычно состоит из трех этапов: сначала изготавливается мастер-модель изделия, по ее очертаниям формуется матрица, а затем по матрице формуется уже конечное изделие.
Создать мастер-модель можно разными способами и из разных материалов. В UGATU Racing Team в этих целях изначально использовали лепку глиной, а затем решили автоматизировать процесс посредством 3D-печати. Мастер-модель изготовили из полиэтилентерефталатгликоля REC Relax, предварительно разбив цифровую модель на части, чтобы они вмещались в рабочий объем 3D-принтера Picaso Designer X Pro. Габариты сиденья — 790х500х480 мм, а полезный объем 3D-принтера — 200х200х210 мм. В итоге получился двадцать один фрагмент.
Чтобы ускорить процесс, плотность заполнения снизили до 15%, печатали на скорости 80 мм/c. 3D-печатные фрагменты склеили и обработали шпатлевкой для сглаживания неровностей и стыков. Даже при всех этих операциях временные затраты сократились вдвое в сравнении с модельной лепкой.
3D-печатный лабораторный коллектор фракций
Когда под рукой не оказалось подходящего прибора, студентки Московского физико-технического института (МФТИ) Анастасия Гондаренко и Валентина Стрельникова решили создать его самостоятельно. Девушки сконструировали дистанционно управляемый коллектор фракций для жидкостной хроматографии.
Хроматография — метод разделения и очистки сложных смесей, применяемый в химии, биохимии и фармацевтике. После разделения в колонке очищенное вещество постепенно, капля за каплей, выходит через трубку, где его ловит лаборант, вооруженный пробиркой. Задача простая, но исключительно нудная, особенно при многочасовых экспериментах. Существуют автоматизированные фракционные коллекторы, но будучи промышленными оборудованием, они слишком дороги для многих лабораторий, особенно студенческих.
Анастасия и Валентина сконструировали бюджетный аналог и изготовили функциональный прототип из 3D-печатных деталей. Устройство состоит из платформы с креплениями для десятка пробирок и подвижного хвата с модулем беспроводной связи, манипулирующего емкостями по заданной программе. Прототип проходит испытания, а конструкторы уже работают над повышением точности позиционирования, увеличением емкости кассеты для пробирок и внедрением датчиков обратной связи.
«Целью нашего проекта было создать доступную альтернативу коммерческим коллекторам, которые могут стоить несколько сотен тысяч рублей. Наш прототип построен на основе компонентов, доступных любому инженеру-энтузиасту — шаговых двигателей, направляющих, микроконтроллера ESP 32 и деталей, напечатанных на 3D-принтере. Вся логика работы и интерфейс управления написаны с нуля», — рассказала Анастасия Гондаренко.
Моторный катамаран с 3D-печатным корпусом
Испанская судостроительная компания V2 Group и итальянская компания-разработчик аддитивного оборудования Caracol построили и испытали моторный катамаран с 3D-печатным корпусом, выполненным с помощью экструзионной аддитивной системы на основе многоосевого робота-манипулятора.
Корпус катера вырастили целиком, одной деталью, из композиционного материала на основе вторичного полипропилена со стекловолоконным армированием. После 3D-печати проведена чистовая фрезерная обработка поверхностей. Требования по прочности учтены на этапе проектирования, а изготовление корпуса целиком позволило обойтись без времязатратной и трудоемкой сборки. Проект пока носит опытный характер, но разработчики рассматривают возможность единичного производства кастомизированных катеров вместо однотипных плавсредств.
Наши партнеры из компании «Ф2 инновации» тоже провели подобный эксперимент, напечатав моторную лодку на крупноформатном 3D-принтере собственной разработки F2 Gigantry. Расходным материалом послужил гранулированный стеклонаполненный композит Ether GF на основе полиэтилентерефталатгликоля (PETG), выпускаемый нашим научным подразделением 3D Solutions (НПО «3D Солюшнc»). Лодка успешно прошла испытания на реке Каме.
Печатать готовые корпуса лодок можно, но еще более эффективным решением может быть 3D-печать формовочной оснастки для выкладки стекло- и углепластиков, особенно если речь идет про серийное производство. Для этого хорошо подходят термостойкие композиты линейки REC X-line.
Шура, запускайте Берлагу!
Костромское научно-производственное объединение «Глубокие озера» сконструировало водный дрон «Берлага» грузоподъемностью до одной тонны, способный погружаться и преодолевать около трехсот километров на аккумуляторах.
Как рассказал генеральный директор предприятия Алексей Петров, 3D-печатный корпус беспилотника выполнен из технических полимеров, а электромоторы изготовлены собственными силами. Дрон отличается низкой шумностью и отсутствием теплового следа, может использоваться в том числе для обследования трубопроводов, выполнения научных и поисковых работ.
Торговый центр с 3D-печатной облицовкой
В Китае построили торгово-развлекательный комплекс «Крылья Сюнъаня», символизирующий достижения китайской экономики в ходе четырнадцатой пятилетки. Необычность проекта в свободнонесущей конструкции двух крыльев и полимерной обшивке, выполненной методом 3D-печати.
Как заверяют строители, архитектурный дизайн навеян классическим китайским стихотворением про цаплю, парящую над покрытой туманом водой. Насколько здание похоже на птицу, судите сами, но крылья простираются в стороны на двадцать метром каждое.
Внутренняя сторона округлой площадки на крыше и стены под нависающими крыльями облицованы криволинейными 3D-печатными панелями разной формы, изготовленными из стойкого к ультрафиолетовому излучению полимерного материала с антипиреновыми добавками, повышающими огнестойкость. Панели рассчитаны на длительную эксплуатацию: согласно расчетам, они сохранят не менее восьмидесяти процентов исходной прочности спустя двадцать лет.
Образовательный робот-паук
Студенты Уфимского государственного нефтяного технического университета разработали 3D-печатного робота-паук для изучения программирования, электротехники, электроники и основ механики. В Евразийской политехнической школе УГНТУ есть дисциплина «Конструирование робототехнических систем», на занятиях используются готовые робототехнические наборы, но ребята решили сделать свой, улучшенный.
Студенты самостоятельно спроектировали робота, распечатали детали, подобрали оптимальную электронику и написали программный код, включая библиотеку движений, в которой несколько стандартных сценариев совмещаются друг с другом.
Команда собирается создать мобильное приложение, а также запатентовать и монетизировать разработку. Наборы можно будет интегрировать в уроки технологии и информатики для школьников, в лабораторные работы студентов колледжей и вузов, использовать в робототехнических кружках.
Свяжитесь с нами, и специалисты REC будут рады помочь с подбором оптимальных расходных материалов для конкретных производственных задач.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся
Вход через социальные сети