איך מדפיסים מטוס: מהי הדפסת תלת מימד מתכת וכיצד זה ישנה את הייצור

"הדבר העיקרי שהדפסת תלת מימד יכולה לעשות הוא לסחוט את המקסימום ממבנים"

- הדפסת תלת מימד תמיד הייתה תחום שיש בו

יש הרבה חובבים עצמאיים. כעת יש פחות מהם והדפוס חדר יותר לענף. למה זה קרה?

- יש קבוצה של אנשים ברוסיה, הייתי קורא להםחובבים מסוג דתי שמתעללים בטכנולוגיית FDM (בנייה בשכבה אחר שכבה - עורך), הם יודעים עליה הכל: הם יודעים להרכיב מדפסת מחומרים מאולתרים, מקבלים חומרי גלם. גוף הידע הזה כבר נחקר במלואו. FDM קל יחסית, זול ומהיר, זמין באופן נרחב, אין הגבלות על תקנים סניטריים, והקסם העיקרי שלו הוא שניתן ליישם אותו בחיי היומיום. התושבת נשברה, צריך להדפיס את המעמד? הם קלים להדפסה.

אבל חותם המתכת הוא כעת אזור הדמדומיםיש בו אלמנטים שאינם מאפשרים לו להיות בכל מקום. זה די יקר, דורש משאבים רבים ותשתיות מורכבות שרק מיזם מצליח עם הצוות המתאים יכול להרשות לעצמו.

לכן, ידע על הדפסת מתכת בהתחלהלא היו כל כך הרבה, אבל זה עצם המקרה של נוהג טוב במפעל, כשהמאסטר מתחיל כמנעולן או כפורץ, עובד עם הידיים שלו כדי להבין איך הכל מתפקד. ואז הוא מיישם את הידע על המתקנים כמהנדס מן המניין.

יבגני בולחובצקי

- כיצד מתפתחת כעת הדפסת תלת מימד מתכת?

- טכנולוגיה מוסיפה היא לא הפשטה, אבלאחד המרכיבים הטכנולוגיים. אין צורך להדפיס הכל בכל מקום, הכי חשוב זה לקבל אפקט טכני וכלכלי. באופן גס, מוצר מודפס אמור לספק יתרונות בהשוואה למוצר שהומס והושחז. לדוגמה, אין צורך להדפיס מבני גיליון מכופפים - הם זולים ומהירים יותר להכנה בהנדסת מכונות קלאסית, שבה התהליך עובד כבר עשרות שנים. תעשיות אלו שעושות זאת עשויות לעולם לא להגיע להדפסת תלת מימד.

אבל הדבר העיקרי שהדפסת תלת מימד יכולה לעשות הוא לסחוט החוצהמבנים מקסימום. למשל, זה יכול לעזור להפוך מוצר לקל יותר תוך שמירה על חוזק, להפחית את צריכת החומר, או ליצור מודל ייחודי לתותבות - הדרך הקלאסית לעשות זאת תהיה ארוכה ויקרה. או משימה אחרת - להפוך את המנוע לקל יותר תוך שמירה על פונקציונליות, ביצועים וחוזק. כך, למשל, נראה כי להבי מנועי מטוסים חדשים עם ערוצי קירור מורכבים מגבירים את המשאב והעמידות שלהם.

פתרונות אלה הופיעו רק בגלל המהנדסהתמודד עם הבעיה. הוא הבין שהוא יכול לנסות גישה חדשה - יצירת מבנה סריג דק שיהפוך את אלמנט המנוע לקל ב-20% וחסכוני בדלק ב-15%. אז המטוס יטוס עוד יותר, הרקטה תאכל פחות דלק, השיגורים יהפכו חסכוניים יותר וניתן להגדיל את המטען.

את כל זה אפשר לעשות רק בהדפסת תלת מימד.אותם ארגונים שרוצים להקל על העיצוב ולקבל במהירות אב טיפוס, ולא לחכות, נניח, שנה וחצי, הולכים לדפוס. בתחום שלנו, ניתן לבצע מספר איטרציות של רכיבי המנוע הקריטיים של מתחם התעופה תוך חודשיים, לבדוק את האלמנט ולהבין כיצד הוא יעבוד. היתרונות בשימוש בהדפסה ברורים, אך אין זו תרופת פלא, היא לא תחליף הכל, אלא תמצא את מקומו היכן שהשימוש בה מועיל כלכלית.

— האם יש לך דוגמאות של אלמנטים בודדים שנעשו בדרכים מסורתיות, אך מודפסים כעת?

- עזרנו להעביר את ההיגוי של אחדטכנולוגיית מסוקים על אלומיניום והדפיס אותו. כעת כל שרשרת הקינמטיקה הפכה לקלה ומהירה יותר, ניתן לבדוק את העיצוב, להבין מה ניתן לשנות ולקבל מוצר מעודכן תוך שבוע-שבועיים.

דוגמה מורכבת יותר:אלמנטים בודדים של מנועי מטוסים. כדי לעשות זאת, שוחחנו עם מומחים, הם פיקחו על מוצרים שנעשו בעבר על ידי יציקה. כן, הם עלו מעט במחיר, אבל מהירות הייצור גדלה פי עשרה - אנחנו יכולים לספק מקרים שישמשו לבדיקות ספסל, הם יחממו אותו, נוזל ודלק יסתובב שם בלחץ, הוא יוכנס לתנאים שבה תהיה עבודה.

דוגמאות פחות מוכרות:אופטיקה לאלמנטים של מוצרי אלקטרוניקה לבישים או משקפי מציאות רבודה. הטווח רחב מאוד - החל מחלקים בהם ביצועי התקנות אינם תלויים, ועד למכשירים המותקנים על מנוע מטוס.

"רבים לא יודעים על טכנולוגיות תוספים, הם מביאים מוצרים ואומרים "אנחנו רוצים להדפיס בדיוק אותו הדבר"

איך נראה תהליך פיתוח המוצר באמצעות הדפסה?

- יש הרבה ארגונים ברוסיה שבהםאנשי מקצוע עובדים, הם יודעים הכל על התחום שלהם. אבל כשהם באים ללמוד משהו חדש, הם לא יודעים מאיפה להתחיל. לכן, אנשים רבים שואלים שאלה בנאלית: "יש לנו מוצר כזה, אנחנו רוצים להדפיס אותו". ואז יש טכניקה שנקראת בחוכמה בדיקת היתכנות. בפשטות, מדובר במבחר - הפרמטרים שלפיהם ניתן להבין האם מוצר שווה הדפסה, לא שווה או שיש לו פוטנציאל להדפיס.

אם ההדפסה נכשלת או שזה יקרהיקר, אנחנו כנים לגבי זה. הלקוח עצמו מחליט אם זה מתאים לו. אם למוצר יש פוטנציאל, אנו מציעים פתרונות עיצוביים וטכנולוגיים חדשים: להוסיף או לשנות משהו כדי לשפר את העיצוב. כך שיהיה פחות סיכון שלא נוכל להדפיס את המוצר או לצמצם את זמן בנייתו וכמות החומר.

ויש לקוחות שהסתדרו הכל, והמוצר חייב להיות מודפס "במצח". התקשורת עם הלקוחות היא אחרת, כי לא מדובר בהנדסת מכונות קלאסית, שנעשית כבר עשרות שנים, שבה יש את כל השרטוטים וכולם מבינים איך עובדת מחרטה או כרסום. כל אלו הן טכנולוגיות חדשות. מעטים יודעים כיצד פועלת הדפסת תלת מימד מתכת.

מה הכי קשה להדפיס?

- הייתי מחלק את המורכבות מבחינת צורה ומרכיב ייצור. כנראה שקשה יותר מעיצוב ביוני מחולל עם סוגים שונים של מבני סריג עדיין לא הומצא. אבל זו צורה מורכבת – אתגר כזה נוצר על ידי הלקוח עצמו.

ויש קשיים טכנולוגיים גרידא - זהומוצרים גדולים של מנוע מטוס עם סוגים שונים של משטחים. לדוגמה, ערוצים סגורים עם קישורים פנימיים מורכבים לקשיחות ניקוב. בנפרד, אלה אלמנטים פשוטים, אבל בסך הכל קשה מאוד לעשות זאת. ולמוצרים במידות גדולות, הקשיים העיקריים הם התכווצות, עיוות וסדקים.

"אם הייצור לא מפותח, ההידרדרות מתחילה. אי אפשר לעמוד במקום ולשגשג”.

- האם אתה בטוח שאתה מתמודד עם ספקנות כלפי יצרנים? מה הם בדרך כלל אומרים עליך ואיך משכנעים אותם?

- אפילו הייתי אומר שזה תהליך דו קוטבי. יש אנשים שלא מאמינים שהדפסת תלת מימד עובדת בכלל, בעוד שאחרים עושים אידיאליזציה לה ומאמינים שהיא יכולה לעשות הכל.

האינרציה של החשיבה טבועה באנשים מסוימיםגיל, שעובדים בייצור כבר 30 שנה ברציפות ויודעים בדיוק איך נראה התהליך, הם מאמינים שאין צורך לשנות אותו. ויש אנשים נלהבים שמתעניינים בקונספט של דיגיטליזציה ורוצים לנסות משהו חדש. לא בגלל שהם נאלצים - זה צורך פנימי של מהנדס. ויש לו טיעונים - אפשר לעשות את זה מהר יותר, להוסיף צורה ייחודית, להגביר יעילות ולתרגם את כל זה לשפת המספרים. זו הגישה הנכונה – אם לא מתפתחים, מתחילה השפלה. אי אפשר לעמוד במקום ולפרוח.

כאשר לקוח סקפטי פונה אלינו -אנו אומרים בכנות שלתהליך הטכנולוגי שלנו יש מגבלות. אבל אנחנו גם מראים איך הוא יכול לנצח. אנו מציעים פתרונות משלנו - במקום חמישה אלמנטים נפרדים, אנו מייעלים אותם לאחד, מדפיסים מספר מקרי בדיקה בחינם. אם הם לא אהבו את זה, זה בסדר, הם קיבלו ניסיון, וקיבלנו תקשורת חדשה.

רכיב המידע מתחיל כעתלהתפתח מהר יותר והייצור ידביק את הקצב. והדפסת תלת מימד תהיה תחום מפתח, כי אחרת פשוט לא ניתן להשיג את המוצרים המורכבים והיעילים האלה. אותם לקוחות שיתעלמו מהתחום הזה יהיו המפסידים ויסבלו הפסדים. זו תמונה מוגזמת ופסימית של העולם, אבל עדיף להתמודד עם האמת.

"אנשים רבים שואלים שאלה טריוויאלית: «יש לנו מוצר כזה, אנחנו רוצים להדפיס אותו»"

— מה עוד מונע ממך לשלב טכנולוגיות תוספים וייצור המוני?

- אני לא רוצה להגזים, אבל תמיד בצדהלקוח נשאר עם מנגנון הניהול, שעל אף דעתו של המהנדס ויוזמתו, עלול להחליט שאין בידו המשאבים. ייצור תוסף הוא יקר, ולכן נפוץ שעיצובי הבהרה וייעול מספקים יתרונות כלכליים ישירים, כמו בתעשייה האווירית. ומי שלא מרוויח ישירות מייצור תוסף כאן ועכשיו לא מיישם את זה, כי עד עכשיו כולם מרוצים מהכל.

— איך משלבים ייצור מסורתי והדפסת תלת מימד?

- אם נתחקה כיצד המדעי והטכנימהפכה וכיצד היא קשורה לייצור - בהתחלה, בעלי מלאכה עשו הכל בעותק אחד לפי הזמנה. ואז הופיעו המכונות הראשונות, הייצור התרחב. התחלנו לייצר מוצרים במלאי כדי שנוכל למכור את המבחר בשוק. כשעברנו לפס הייצור, הייצור נעשה מאסיבי ומאוחד. זה מפחית את עלות הייצור - קל יותר ליצור טופס אחד ו-10 אלף עותקים זהים. אבל אנחנו מתפתחים, תהליך הדיגיטליזציה מואץ, יש הרבה כוח מחשוב, אופטימיזציה וסימולציה ממוחשבת של מחזורים טכנולוגיים מתפתחים.

יש גם מושג לגבי המשך התפתחות החברה- שינויים בתצורות טכניות וכלכליות מובילים לשינויים באורח החיים של אנשים. בחברות המפותחות ביותר, טיפול חסכוני במשאבים כבר מתפתח - כל זה מתאים מאוד להדפסת תלת מימד. אנחנו לא צריכים להדפיס אלפי מוצרים זהים בתקווה שהלקוח יקנה אותם. הוא בא עם התיק שלו ולא מחכה שלוש שנים שנכין את התשתית ונעשה מה שהוא צריך. הספירה נמשכת שבועות וחודשים. 

לכן ההדפסה תהפוך למרכיב אורגניייצור וימצא את מקומו בתוכו. יחד עם זאת, הדפסת חלק מהדברים עדיין תהיה חסרת טעם - אין צורך להדפיס מבני גיליון, זה לא חסכוני וקשה. ומוצרים מורכבים וייחודיים קלים יותר להדפסה ומקבלים יעילות מרבית. 

</ p>

במי אתה מתמקד, מי היא נקודת ההתייחסות העיקרית בתחום הזה כעת?

כעת מנהיגי התעשייה הם אירופאים וחברות אמריקאיות עם ניסיון מצטבר של שנים רבות. לדוגמה, בואינג ואיירבוס, אסטון מרטין או פרארי מציגות פתרונות תוספים למוצריהן כבר כמה שנים. אנחנו מנסים להסתכל למעלה לתאגידים הגדולים בעולם וללמוד מאלה שנמצאים בחוד החנית של תעשיית התוספים.

יחסית לאחרונה, עברנו הכשרה בנושאהתוכנית הבינלאומית Additive Minds. כך למשל, במסגרת ההכשרה, הודגמו מספר מימושי עיצוב. ואז אדם שלא יודע היכן לחפש יראה תמונה יפה, ואיש מקצוע יראה פתרון מגניב שניתן להשתמש בו בעבודתו. כמובן שאנו שמים לב לדברים כאלה ומיישמים אותם במחקר שלנו.

לזירה הרוסית יש גם מנהיגים משלה ו"חלוצי השוק", אנחנו עובדים איתם בשיתוף פעולה, באותה סירה. אנחנו מחליפים פתרונות ורעיונות, אחרת לא נשרוד. קודם כל, אלה מפעלים של מעגל UEC: UEC-Saturn, UEC-Aviadvigatel ו-UEC-UMPO.

- מה אתה מצפה בתחום הזה ב-5-10 השנים הקרובות?

- בכיוון של הדפסה עם מתכות, הייתי עושהאמרה אירוניה טכנית. יש ציוד ו-GOSTs איתם אנחנו עובדים. ואנחנו רואים דברים ברורים שאפשר לשפר או אפילו להסיר על מנת להפוך מוצרים מורכבים למהירים יותר, זולים וטובים יותר.

אבל יש תחומים שהם מעבר למעגלהידע שלנו, ובכך יכול להוביל לשינויים קיצוניים ביותר. כך למשל, הפיתוח המואץ של הבינה המלאכותית יוביל לכך שכל מתחם ההדפסה יידחס אולי לאפליקציה אחת, שם יישקל המוצר והדגם יעשה הכל לאדם בזכות אלגוריתמים. והעובדים יוכלו להשקיע את הזמן הזה בפיתוח נוסף של התחום. אני לא עתידנית, אבל נראה לי שזה שינוי ברור.

קורות גם פריצות דרך לא ברורות - למשל, מי היה מאמין שגידול כוח המחשוב עקב מטבעות קריפטוגרפיים, משחקי וידאו ובידור אינטראקטיבי יעזור בחישוב הקוד הגנטי?

קרא עוד:

על הפירמידה בסין נמצא דיוקן של "מלך האבות". הוא שלט לפני למעלה מ-4,000 שנה

אורכו של יום כדור הארץ הולך וגדל. מדענים לא יודעים למה

מהנדסים יצרו "מכונת תנועה מתמדת" עבור שעונים אטומיים ניידים