ORNL и Boeing изготовили 2-тонную композитную форму для самолётов методом WAAM

3D-печать методом WAAM испытывается в авиационной отрасли как один из альтернативных способов производства крупной металлической оснастки. Oak Ridge National Laboratory (ORNL), подведённая под Министерство энергетики США, и Boeing изготовили методом дугового аддитивного производства с подачей проволоки форму Stamp Form Die весом около 2 тонн, которая должна внести вклад в программу NASA HiCAM. Этот пример показывает, что 3D-печать рассматривается не только для небольших прототипов, но и для крупной производственной оснастки.

Форма для производства дверей самолётов

Форма, изготовленная в рамках совместного проекта ORNL и Boeing, имеет размеры около 6 × 4 feet и выполнена из стали. Boeing планирует использовать эту оснастку для производства термопластиковых дверей самолётов. Такие детали изготавливают, придавая нагретому пластику форму между двумя пресс-формами. Инициатива NASA HiCAM охватывает исследования, направленные на ускорение производства композитных деталей самолётов.

Традиционно такую оснастку можно изготавливать методами механической обработки, литья, ковки и сверления. Исследователи проверяют, сможет ли 3D-печать обеспечить более быстрое, дешёвое или простое производство формы с контролируемыми тепловыми каналами. Эта новость не подтверждает, что метод уже достиг этих целей в серийном производстве; речь идёт о совместном исследовательском проекте по альтернативному изготовлению оснастки.

Почему выбрали метод WAAM?

Система ORNL основана на методе дугового аддитивного производства с подачей проволоки (WAAM): электрическая дуга плавит подаваемую проволоку, а материал наносится слой за слоем. Этот процесс с роботизированной рукой и сварочной горелкой подходит для изготовления крупногабаритных металлических конструкций. ORNL также отмечает, что система может одновременно подавать несколько металлических проволок, позволяя использовать разные материалы в одной конструкции.

В форме, изготовленной для Boeing, в конструкционных зонах использовали мягкую сталь для обеспечения прочности и жёсткости, а на поверхности формы — нержавеющую сталь, обладающую коррозионной стойкостью и подходящими свойствами рабочей поверхности. Мультиматериальная конструкция показывает, что не обязательно использовать один и тот же металл во всех частях изделия. Однако, чтобы оценить реальные преимущества, необходимо сравнить с традиционной оснасткой время изготовления, необходимость финишной обработки, срок службы формы и её рабочие характеристики. Послойное изготовление крупной детали не отменяет последующую механическую обработку и контроль размеров. Для конечного применения особенно важны форма поверхности пресс-формы, качество участков, контактирующих с деталью, и управление теплом во время процесса. Поэтому при выборе метода производства нужно учитывать не только этап печати, но и весь жизненный цикл изделия.

Что из этого могут взять на заметку FDM-мастерские

WAAM — промышленный процесс с использованием металлической проволоки и электрической дуги; это не та же технология, что настольная FDM-печать. Тем не менее этот пример даёт общий ориентир для производственных команд: метод следует выбирать с учётом размера, функции и условий нагрузки оснастки. Если для крупной и тяжёлой формы рассматривают наплавку металла, то для монтажного приспособления, корпуса, эргономического прототипа или вспомогательной оснастки с небольшой нагрузкой более доступным вариантом может быть FDM. В обоих случаях важно проектировать деталь с учётом сценария использования и проверять её до начала производства.

• Сначала определите назначение: что вы собираетесь изготовить — форму, контрольное приспособление или прототип?
• Учитывайте одновременно масштаб и нагрузку: большой размер сам по себе не делает аддитивное производство правильным выбором.
• Учитывайте финишную обработку и срок службы: постобработка и обслуживание после печати влияют на решение о производстве в целом.

Потребности в деталях и прототипах, которые можно изготовить методом FDM, можно рассмотреть в рамках услуги 3D-печати; по своему файлу для проектирования можно узнать о ценах на недорогую 3D-печать. Также можно загрузить файл и сразу рассчитать стоимость 3D-печати. Чтобы сравнить материалы и условия эксплуатации инженерной детали, ознакомьтесь с вариантами печати инженерными материалами, а на этапе проектирования — с руководством о том, как ориентация печати влияет на прочность детали.