В США создают самый большой 3D-принтер для печати металлами

Компании Ingersoll, MELD Manufacturing и Siemens построят самый большой 3D-принтер для печати металлических изделий. Система будет полагаться на адаптированную технологию ротационной сварки трением и сможет выращивать детали длиной до десяти метров.

Работы ведутся в интересах американских военных: такие 3D-принтеры планируется использовать в первую очередь в производстве противоминной защиты для армейских транспортных средств. Во время Вьетнамской войны 73 процента потерь техники приходились на подрывы на противопехотных и противотанковых минах. Современные бронеавтомобили и бронетранспортеры конструируются с усиленной защитой, и немаловажную роль здесь играют толстые, бронированные днища, зачастую V-образного сечения и c минимумом сварных швов.

Американская бронемашина Cougar, в 2006 году подорвавшаяся на мине в Ираке и проехавшая еще три километра до безопасной зоны. Личный состав отделался легкими травмами. Фото: сержант морской пехоты Кристофер Клэр

Предыдущие работы по проекту Jointless Hull исследовательской программы Army ManTech рассматривали ковку, формование и сварку при высокой плотности тока для снижения пористости сварных швов. Результаты оценивались как удовлетворительные в плане прочности, но в то же время отмечались недостаточная геометрическая свобода и производственная гибкость.

В итоге от ковки, формования и сварки решили отказаться в пользу другой технологии — производства методом аддитивного осаждения трением с перемешиванием (Additive Friction Stir Deposition, AFSD), то есть адаптированной под 3D-печать ротационной сварки трением (Friction Stir Welding, FSW).

Опытно-конструкторские работы состоят из двух этапов. Не первом запланирована сборка демонстратора с областью построения размером 1х1х1 метр для отработки технологии и программного обеспечения. Затем дизайн должен быть масштабирован до рабочего объема 10x6,5x4 метра — самого большого среди «металлических» 3D-принтеров. Длина — условная характеристика, так как портальная конструкция будет перемещаться по рельсам. За системы управления и программное обеспечение отвечает компания Siemens.

Сборкой крупноформатного варианта уже занимается компания Ingersoll, имеющая немалый опыт в работе над большими аддитивными системами. В 2019 году это предприятие помогло Университету штата Мэн установить сразу три рекорда Гиннесса: изготовить самый большой 3D-печатный катер (семь метров в длину), он же самый большой цельный 3D-печатный объект, на самом большом 3D-принтере для работы с полимерами и полимерными композитами. Эта же система используется в производстве крупногабаритной формовочной оснастки, например для изготовления вертолетных лопастей.

Новый 3D-принтер, как уже упоминалось, будет наносить металлы методом осаждения трением с перемешиванием. Совершенствованием этой технологии занимается компания MELD Manufacturing, использующая наработки Института сварки Эдисона (EWI). Наращивание осуществляется пластической деформацией при температурах ниже порога плавления, за счет чего достигаются высокая изотропность и плотность без усадки и риска возникновения горячих трещин, без необходимости в вакуумной камере или защитной газовой среде. Технология также позволяет создавать градиентные структуры из разных металлов или сплавов. Расходными материалами обычно служат оцилиндрованные бруски с возможностью использования порошков разных фракций и даже металлической стружки.

MELD Manufacturing уже предлагает несколько моделей аддитивных систем. Новейшее коммерческое предложение — выпущенный в 2020 году 3D-принтер L3 с рабочей областью 1143х584х584 мм, хотя лидирует по габаритам система K2 с полезным объемом 2100х1100х1000 мм. Оборудование позволяет работать с различными марками стали, а также алюминиевыми, медными, титановыми, магниевыми и никелевыми сплавами. Как правило, такие 3D-принтеры укладывают слои толщиной около одного миллиметра и шириной 38 мм, удерживая температуру материала на уровне 60-90% от температуры плавления. Так как разрешение 3D-печати невелико, получаемые заготовки требуют интенсивной механической обработки, но с гораздо меньшими трудозатратами и отходами, чем при фрезеровании из болванок, и с широкими возможностями масштабирования, что и планируется продемонстрировать на практике совместными усилиями Ingersoll, MELD Manufacturing и Siemens. Ввод крупноформатной системы в эксплуатацию намечен на четвертый квартал текущего года. 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru