Про оптимізацію литих конструкцій та зв’язувальних композицій для 3D-друку ливарних форм

Анотація

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

Надійшла 05.10.2021

УДК 621.744

Адитивні чи 3D-технології сьогодні все більше застосовують в ливарному виробництві для пошарового друку як ливарних моделей, так і форм, чи виливків. Так звана «тиха революція» 3D-технологій скорочує термін впровадження у виробництво нової номенклатури литва без паперових документів з цифрових файлів за комп’ютерними програмами. Технології 3D-друку здатні усунути вузькі місця в ланцюжках поставок, підвищуючи рівень локалізації виробництва. Але для реалізації цього потенціалу розробники рішень з 3D-друку мають підвищити швидкість і економічність виробництва на базі цієї технології; створити мережу сервісного обслуговування; орієнтуватися на «м’яку» інтеграцію рішень для 3-D друку. Описані приклади литих біонічних конструкцій показують значні можливості комп’ютерної оптимізації конструкцій виливків у поєднанні з 3D-друком ливарних форм. Критика адитивних технологій показує потребу їх здешевлення, зокрема, за рахунок застосування недорогих формувальних матеріалів бажано з неорганічними зв’язувальними. Для цього запропоновано адаптацію для адитивної формовки давно застосовуваних сумішей традиційної формовки. Склади сумішей для 3D-друку мають широкий діапазон регулювання і підґрунтя для створення недорогих сумішей за аналогами, що застосовують сьогодні в традиційних ливарних цехах. Доповнення відомих способів зміцнення формувальної суміші методами адитивного формування за допомогою хімічно швидкотвердних зв’язувальних композицій дозволить задіяти потенціал технології ХТС, досвід реалізації когезійно-адгезійного зв’язувального механізму зміцнення піщаних сумішей в умовах швидкоплинної тонкошарової формовки. Створений спосіб виготовлення піщаних зразків 3D-друком на стандартному обладнанні дозволить випробувати і порівняти нові адитивно створені суміші з показниками сумішей традиційного ливарництва, що нині застосовуються.

Список літератури

 1 Airbus Defence and Space Optimising Components Using 3D Printing for New Eurostar E3000 Satellite Platforms. 1.06.2015. URL: https://additivemanufacturing.com/tag/airbusdefence-and-space/.
 2 Jiten Shah. Mini drone cast with help of 3D printed patterns. Casting Source. 2021. Mar/ Apr. P. 18–19.
 3 Bernard A., Thompson M.K., Moroni G., Vaneker T., Pei E., Barlier C. (2019) Functional, Technical and Economical Requirements Integration for Additive Manufacturing Design Education. In: Pei E., Monzón M., Bernard A. (Eds.) Additive Manufacturing – Developments
in Training and Education. Springer, Cham. P. 171–185. https://doi.org/10.1007/978-3-319-76084-1_12
 4 AFS-Funded Research. URL: https://www.afsinc.org/research.
 5 Нареш Шанкер. Что не так с 3D печатью сейчас и как она поможет бизнесу в будущем. 06.11.2020. URL: https://rb.ru/opinion/3D print-problems/.
 6 Дорошенко С. П. и др. Формовочные материалы и смеси. К. Вища школа, 1990, 415 с.
 7 Дорошенко В. С. О послойном печатании песчаной формы с дифференцированной прочностью. Литейное производство. 2015. № 4. С. 19–25.
 8 Дорошенко В. С. Оптимизация гранулометрического состава песчаных смесей для фильтрационной формовки. Процессы литья. 2015. № 1. С. 47–53.
 9 Дорошенко В. С. Варианты твердения формовочных смесей при литье по ледяным моделям. Литейное производство. 2016. № 3. С. 29–34.
10 Патент 80509 Україна, МПК В22С 9/04, 9/12, 7/02, 1/16. Спосіб виготовлення оболонкової форми по легкоплавкій моделі / В. С. Дорошенко, О. И. Шинський, А. А. Cтрюченко. Опубл. 2013. Бюл. 11.
11 Специальные способы литья: Справочник. Под ред. В.А. Ефимова. М.: Машиностроение, 1991, с. 169–171
12 Корнеев В. И., Данилов В. В. Растворимое и жидкое стекло. Спб.: Стройиздат. 1996, с. 107–109.
13 Лютий Р. В., Дорошенко В. С., Тишковець М. В. Дослідження процесів тверднення стрижневих сумішей з фосфатними зв’язувальними компонентами, в тому числі для адитивного формування. Метал і лиття України. 2021. № 1. С. 61–69
14 Патент 148770 Україна, МПК8 B22C 9/02, B22C 15/02. Спосіб адитивного виробництва зразка піщаної формувальної чи стрижневої суміші / О. Й. Шинський, В. С. Дорошенко, Р. В. Лютий та ін. Опубл 2021. Бюл.№ 37.
15 Дорошенко В. С. Аддитивные технологии в литейных процессах. Конструкцию и материал отливки оптимизирует компьютер. Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра: мат. XIV Всеукраїнської науково-практ. конф., Київ, 19.04.2016. К.: НТУУ «КПІ»,
2016. С. 331–341.
16 Дорошенко В. С. Литье по газифицируемым моделям в вакуумируемые формы из сыпучего песка. Металлургия машиностроения. 2021. № 2. С. 42–4
17 Дорошенко В. С. О литье защитных и износостойких конструкций из изотермически закаленного высокопрочного чугуна. Ч. 1, 2. Литейное производство. 2020. № 5. С. 28–31, № 7. С. 21–25.