Аддитивные технологии

Инновации из песка

Литейные производства — неотъемлемая составляющая машиностроения. Удешевление и упрощение процессов литья — всегда актуальная задача для российских предприятий. Частично она решается за счёт внедрения инструментов автоматизации. Сделать литейное производство более рентабельным и вариативным также могут и аддитивные технологии. В том числе — с применением песчаных принтеров с технологией РСМ (Patternless Casting Manufacturing — литье без оснастки). Подобное оборудование активно эксплуатируется на предприятиях ряда стран и демонстрирует стабильные результаты, работая в связке с традиционными методами литья по выплавляемым и выжигаемым моделям, кокильным литьем. Профессиональные литейщики знают, насколько трудоёмким и дорогостоящим является весь технологический цикл, в особенности на этапе создания обратной пресс-формы для литейной модели. Песчаный принтер FHZL даёт возможность полностью отказаться от модельного участка и ускорить процесс получения готовой отливки на две недели, кроме того, оборудование способно сделать литье более гибким, лучше приспособленным для мелкосерийного, многономенклатурного производства, а главное — дешевым. Вкупе с 3D-сканером, РСМ технология позволяет сервисным АТ-компаниям и литейным подразделениям крупных заводов предоставлять на аутсорсинге услуги по обратному проектированию и литью готовых изделий по очень привлекательным для клиентов ценам. Основатель компании «Терем» Михаил Родин и директор по развитию бизнеса Михаил Рихирев рассказали УмнПро об особенностях нового поколения принтеров FHZL и перспективах использования РСМ-технологии в России.
16 декабря 2019

Цикл упрощается и ускоряется — Почему именно принтер FHZL может стать основой для существенной модернизации литейных производств?

Михаил Родин:

Принтер FHZL — это фактически одна из немногих аддитивных установок, крайне необходимая и актуальная для литейных производств и цехов уже прямо здесь и сейчас, а не когда-то в далеком будущем. Большинство оборудования, использовавшегося до появления песчаных 3D-принтеров, позволяло скорее экспериментировать, создавать прототипы, изготавливать какие-то штучные изделия. Но вот появилась 3D-установка, предназначенная для промышленного производства, которая дает эффект и выгоду сразу после ее внедрения. Судите сами — один песчаный принтер способен исключить из производственной цепочки участок изготовления модельной оснастки. Теперь не нужно делать никаких форм, никаких стержней, никаких промежуточных деталей. 3D-принтер в один заход выращивает одну или даже сразу несколько песчаных форм для литья. Безусловно, для крупносерийных производств такая технология будет не совсем актуальной, но для мелкой и даже средней серии FHZL может стать ключом к повышению конкурентоспособности. Сейчас мы говорим об одном из немногих применений 3D-печати, реально интегрируемых на промышленные предприятия. В данном случае АТ замещают традиционные технологии прежде всего с точки зрения экономической эффективности. Если рассматривать самые популярные виды АТ, то FDM, SLA, SLS и SLM используются в основном для прототипирования, либо для печати микросерий. Упрощение традиционного цикла литья по выжигаемым или выплавляемым моделям ускорит всю цепочку и, что немаловажно, даст качественный результат. Цикл получения готового изделия сокращается с четырех недель до пяти - семи дней.

 

Михаил Рихирев:

Существует несколько распространённых технологий, применяемых в нашей отрасли. литьё в землю — самый древний, самый грубый и бюджетный способ получения литой детали. При таком способе невозможно сделать какие-то сложные тонкие инженерные вещи. литье по выжигаемым моделям осуществляется с использованием в качестве расходников дешевых пластиков и пенопласта. Кокильное литьё представляет собой процесс, когда менее тугоплавкий металл заливается в более тугоплавкую металлическую форму. И, наконец, один из самых точных и трудоёмких способов — литье по выплавляемым моделям.

Каждая из этих технологий имеет определенные ограничения. литье в землю на выходе даёт грубые изделия. литье по выжигаемым моделям сопровождается зольностью и проблемой с газоотделением. Самое точное литье по выплавляемым восковым моделям очень трудоёмкое, многоступенчатое и дорогостоящее. Процесс получения готовой отливки длится около месяца. Технология 3D-печати РСМ, реализованная в принтере FHZL, пришла из литья в землю, но форма, выращиваемая в массиве песка, ускоряет, упрощает процесс литья и делает его точнее. Пожалуй, что это самая удачная технология, позволяющая создавать форму для литья без оснастки.

— Насколько точно печатает новая модель песчаного принтера? Не скажется ли допустимая погрешность, заложенная в машине, на размерах готовой отливки?

Михаил Рихирев:

Припуск в 0,5 мм на готовой отливке — вполне удовлетворительный результат. Все литые детали, независимо от способа производства и материала, проходят постобработку на токарно-фрезерном или на пескоструйном оборудовании.

Тренд на малосерийность набирает силу

— Принтер FHZL и технология РСМ привлекательна прежде всего своей экономической эффективностью. При традиционной технологии литья по выплавляемым моделям стоимость оснастки для создания литьевой формы может доходить до сотен тысяч рублей. Действительно ли аддитивные технологии в данном случае снизят затраты на формовку в сотни раз?

Михаил Рихирев:

Опять же, смотря о какой серии идет речь. Если перед предприятием стоит задача сделать 10 000 одинаковых отливок, то самый правильный и дешевый путь — разработать, а потом произвести на станке с ЧПУ металлическую пресс-форму, сделать с её помощью восковые модели и далее двигаться по классической схеме литья по выплавляемым моделям. Десять тысяч одинаковых отливок окупят разработку и производство пресс-формы, стоимость которой может доходить до 1 миллиона рублей. А теперь представим, что у вас прокатный стан или импортный обрабатывающий центр, произошла поломка, деталь для ремонта быстро не найти и ее придется делать самостоятельно. Одноразовая форма, изготовленная на песчаном принтере, будет стоить 500-600 рублей. Для R&Dцентров, ремонтных подразделений, а также для производств с серийностью менее 100-200 штук, многономенклатурных производств, где изделия нужно каждый раз делать немного иными по сравнению с предыдущей формацией, принтер FHZL становится хорошим подспорьем. Для России изготовление чего-либо небольшими партиями очень актуально, тренд на малосерийность продолжит распространяться.

Михаил Родин:

Наша компания начинала с полиграфии, помню середину 2000-х годов — время появления первых цифровых печатных машин. журналы и газеты издавались огромными тиражами — по 100-200 тысяч, напечатать 200 экземпляров получалось очень дорого из-за технологического цикла. Цифровое оборудование вызвало настоящую революцию в полиграфии, оно позволило печатать полноцветные журналы и газеты маленькими тиражами и за небольшие деньги. Подобные преобразования назревают сейчас и в металлургии. Сегодня производство всех отраслей стремится к кастомизации выпускаемых изделий. Чем продукт более уникален, чем гибче и дешевле его производство, тем большей ценностью оно обладает в глазах миллионов потенциальных потребителей.

— Какие российские компании приобрели или приобретут песчаные принтеры в ближайшее время?

Михаил Родин:

Одними из первых установками FHZL заинтересовались ремонтные подразделения «СИБУР холдинг», ПАО «Северсталь», Магнитогорского металлургического комбината. Руководство этих компаний понимает, что финансовое бремя от простоя оборудования в несколько суток будет гораздо более значительным, чем от покупки песчаного принтера.

Михаил Рихирев:

Также добавлю, что FHZL удешевляет и упрощает процесс кокильного литья. На принтере можно печатать стержни, в том числе довольно большими сериями. Кокильное литье менее тугоплавкого металла в более тугоплавкий имеет ограничения по сложности получаемых изделий. Так вот,легко разрушаемый стержень из песка расширяет возможности этой технологии, позволяет получать отливки с разнообразными внутренними полостями и каналами.

— Компания FHZL работает на рынке АТ 18 лет. Оцените возможности последней, четвертой генерации песчаного принтера. Чем новая модель лучше предыдущих?

Михаил Рихирев:

Раньше печатающие головки начинали свою работу только после того, как песок в камере построения будет полностью выровнен. Теперь головки идут следом за ракелем (устройством разравнивающим песок). Таким образом, время построения детали сокращается, как минимум, в полтора раза.

Михаил Родин:

Для простоты понимания: в старой версии принтера бункер в камере построения распечатывался полностью почти за двое суток, сейчас процесс занимает около 17 часов. Кроме того, печатающая головка уменьшилась, в том числе за счёт сокращения количества форсунок. Как ни странно, новое поколение не увеличило, а снизило стоимость техники и её обслуживания. Размер камеры построения самого крупного принтера FHZL составляет 2200*1500*1000 мм.

Хочу добавить несколько слов о производителе. 70% китайского рынка занимают песчаные принтеры FHZL. В данный момент компанияразрабатывает две новые установки, радикально отличающиеся от привычной технологии РСМ. Один принтер будет печатать металлом, второй — керамическим порошком. Нечто подобное выпускает сейчас ExOne, но по гораздо более высокой цене. Песчаный принтер FHZL — это «рабочая лошадка», на чем зарабатываются деньги. Приобретая дорогой принтер из Европы или США, важно понимать, что себестоимость выпускаемой вами продукции вырастет, как минимум, в два раза из-за стоимости брендового оборудования, а также его технического обслуживания и сервисной поддержки. Нельзя сбрасывать со счётов и санкционные составляющие: получение необходимых запчастей из-за океана — сегодня большая проблема. Купить дорогой импортный бренд без проблем для внутренней экономики могут лишь очень богатые российские предприятия. Существуют и отечественные аналоги, но они пока есть в единичном экземпляре и подходят скорее не для бизнеса, а для экспериментальных производств, например, при НИИ.

— Модельный ряд песчаных принтеров FHZL даёт покупателю возможность выбрать оптимальный размер машины, исходя из производственных нужд. Как будет варьироваться цена на оборудование? Сколько стоит принтер с самой большой и с самой маленькой камерой построения?

Михаил Родин:

За 30 миллионов рублей промышленное предприятие может приобрести РСМ 300. Оборудование с максимальными габаритными характеристиками, а именно РСМ 2200, будет стоить 80 млн. рублей. Для сравнения: одна пресс-форма может стоить около миллиона рублей, 30 пресс-форм равны по стоимости одному песчаному принтеру.

Открытые настройки  и песок из России

— На рынке довольно много компаний, которые не могут себе позволить покупку даже компактного принтера, однако потребность в аддитивных технологиях у них есть. Не планирует ли компания «Терем», помимо продаж 3D-принтеров, предоставлять парк оборудования в аренду, а также производить изделия на заказ?

Михаил Родин:

Мы планируем предоставлять сервисные услуги. В перспективе компания «Терем» создаст коммерческий центр по печати песчаных форм и производству готовых отливок на заказ. Сейчас мы активно ищем индустриального партнёра в Москве и Подмосковье с литейным участком, опытом и экспертным потенциалом, кому можно было бы внедрить принтер FHZL и запустить производство литых изделий на заказ.

— Вы уже успели что-нибудь продать? Насколько интенсивно потенциальные заказчики проявляют интерес к китайским принтерам FHZL и в целом к технологии РСМ?

Михаил Родин:

Продвижение песчаных принтеров FHZL началось в России около четырех месяцев назад. Мы видим большой интерес со стороны потенциальных клиентов. Периодически организуем деловые поездки к нашим китайским партнерам. Приглашаем всех желающих присоединиться к нам, чтобы лично убедиться в качестве машины, протестировать ее на трехмерных моделях каких-либо своих изделий.

«Терем» не просто продаёт оборудование, а в первую очередь, внедряет ту или иную разновидность аддитивных технологий. Начиная от азов, от обратного проектирования, мы учим наших клиентов пользоваться 3D-сканером, создавать трёхмерные модели на компьютере, печатать их в песке, металле или пластике, а потом использовать в дальнейших производственных процессах. В технологии литья по выплавляемым моделям мы помогаем полностью избавиться от головной боли, связанной с модельным участком. Аддитивные технологии гораздо сложнее, чем кажутся на первый взгляд. Мы готовы всему научить и помочь выбрать в том числе дополнительное оборудование. Единственное, чем мы сейчас не занимаемся, так это литьем и финишной постобработкой готовых отливок на токарно-фрезерном оборудовании.

Михаил Рихирев:

Оборудование FHZL естественным и быстрым образом приводит производственные процессы в литейном цехе в идеальный порядок. Технология РСМ позволяет сделать литейную форму максимально идеальной, она даёт возможность работы над ошибками, если в электронной модели заложены какие-либо дефекты. В отличие от западного оборудования, принтеры FHZL прекрасно печатают на российском песке, более того, китайские производители приветствуют использование материалов сторонних производителей на своих машинах. Заказчикам нравятся открытые настройки оборудования, возможность его встраивания в различные технологические цепочки. Бывает, что производители или интеграторы аддитивного оборудования, предоставляя технологию, ограничивают клиента в режимах работы установки, а также в расходных материалах, здесь же глубина настройки параметров позволяет регулировать очень много мелочей, вплоть до ювелирного веса, впрыскиваемого из форсунок связующего.