Подходы к сегментации рынка оборудовния для аддитивного производства

Проведено исследование по выявлению особенностей выращивания медных материалов. Установлено, что медные сплавы склонны к трещино- и порообразованию из-за особенностей и свойств материала. Высокая окисляемость меди в процессе наплавки усложняет нанесение последующих слоев из-за низкой смачиваемости поверхности [5]. Решение подобных проблем заключается во внедрении специальной системы защиты - применении газовой атмосферы, а также, в оптимизации состава медного сплава путём внедрения легирующих элементов - раскислителей.

Рисунок 1 - Результат эксперимента по выращиванию биметаллов.

Проведены предварительные эксперименты по оценке возможности сплавления медных слоев и нержавеющей стали. Установлена взаимосвязь относительного содержания железа и меди в переходных слоях, при которых снижается склонность к дефектообразованию при лазерном выращивании.

1. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И., Третьяков Р.С. Лазерные аддитивные технологии в машиностроении. Учебное пособие. 2018. 280.

2. Papillon A., Missiaen J.-M., Chaixa J.-M., Roure S., Schellekens H. Sintering mechanisms of Cu-Cr metallic composites. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2017. 65. 9-13.

3. Asano K., Tsukamoto M., Sechi Y., Sat Y., Masuno S.-l., Higashino R., Нага Т., Sengoku Т., Yoshida M. Laser metal deposition of pure copper on stainless steel with blue and IR diode lasers. Optics and Laser Technology. 2018. 291-296.

4. Sciammarella F.M., Gonser M., Styrcula M. Laser Additive Manufacturing of Pure Copper. Conference Paper. 2013.

5. Noecker R. Cracking Susceptibility of Steel Copper Alloy. Advanced Material and Processes. 2003.

ПОДХОДЫ К СЕГМЕНТАЦИИ РЫНКА ОБОРУДОВНИЯ ДЛЯ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Малинин В.Л., Моршнев A.B., Старожук Е.А.

Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана (НИУ), Москва, Россия mvl@bmstu.ru, almorshnev@yandex.ru, ibm4@bmstu.ru

Современное машиностроительное производство переживает революцию, вызванную переходом к цифровому производству. Это приводит к минимизации человеческого труда непосредственно в сфере производства, но увеличивает требования к подготовке конструкторской и технологической документации, с одной стороны, и инвестиций в переоснащение производства, с другой. В докладе рассмотрен вопрос новой предлагаемой классификации аддитивного производства не по типу технологий, а по классам получаемых с помощью этих технологий изделий.

В статье, вышедшей в 2017 году в журнале «Современная научная мысль» [1] было отмечено, что имеющиеся классификации аддитивных технологий основаны на технических аспектах используемых технологий, что конечно, важно для разработчиков технологий, но не так важно для пользователей - тех, кто организует производство и относится к аддитивным технологиям (далее AT) не как к объекту изучения и разработки, а как к инструменту решения практических задач. В этой статье была предложена альтернативная классификация AT, основанная на маркетинговом сегменте готовой продукции, которая может быть получена с помощью AT того или иного типа.

Было предложено три сегмента:

1. Аддитивные технологии для моделирования и прототипирования;

2. Аддитивные технологии для создания слабонагруженных вспомогательных конструкций;

3. Аддитивные технологии для создания высоконагруженных и ответственных конструкций.

Авторами указанной статьи предложена новая классификация аддитивных технологий:

Однако за прошедшее время после выхода статьи [1] произошли некоторые изменения в секторе разработки AT. Фактически возник класс гибридных установок, которые сочетают в себе не только AT, но и

дополнительную обработку детали с применением традиционных технологий (далее ТТ) резания или обработки давлением. Дело в том, что значительная часть оборудования для АТ использует специальные герметичные камеры для создания специальной атмосферы (с пониженным давлением и/или инертных газов). Это необходимо для снижения неоднородности получаемого с помощью АТ изделия из-за возникновения пленок окислов при производстве в обычной атмосфере.

Кроме того, практика показала, что для послойного формирования многоуровневой структуры с целевыми внутренними полостями (например, каналами охлаждения и т.п.) необходима механическая обработка получаемых каналов и их очистка от неровностей и посторонних примесей (капель расплава, дефектов стенок и т.д.). То есть необходима механическая обработка в промежутке между формированием одного или несколько слоев с помощью АТ.

Таблица 1 - Классификация по производственным и маркетинговым признакам аддитивных технологий (цитируется по [1]).

Сегмент Material Extrusion Material Jetting Binder Jetting Sheet Lamination Vat Photopoly-merization Powder Bed Fusion Directed energy deposition

Прототипирование и макетирование FDM BPM MJM SGC MJ 2PP CJP 3DP LOM SDL SLA DLP

Слабонагруженные и вспомогательные конструкции FDM 3DP CJP SLS SHS DMLS SLM EBF3 LENS DMD

Высоконагруженны е и ответственные изделия SLS SLM SHS EBM DMLS EBF3 LENS DMD

Важный вопрос при оценке экономической эффективности применяемых технологий - вопрос минимизации энергозатрат при производстве изделия (это рассмотрено в статье [2]). Исходя из вышеизложенного, очевидно, что при применении специальной атмосферы делать переустановку незавершенной детали на станок для механической обработки с последующим возвращением детали обратно в установку АТ практически нецелесообразно. Эта потребность привела к возникновению гибридного класса оборудования, объединяющего в себе возможности вести обработку детали с помощью АТ и ТТ без изменения ее закрепления и без выноса ее из зоны специальной атмосферы.

Это оборудование ориентировано на узкий сегмент деталей, которые могут быть изготовлены на нём: из сравнительно легко окисляемого материала, требующего специальной атмосферы при аддитивном производстве и наличия у детали специальных свойств, которые можно получить при комбинировании АТ и ТТ в процессе послойного формирования массы изделия. Подходы к анализу экономической эффективности технологий были рассмотрены ранее в статье [3].

Исходя из вышеизложенного, предлагается ввести в предлагаемую в статье [1] классификации соответствующий четвертый сегмент. Таки образом, полная классификация оборудования для аддитивного производства по маркетинговым сегментам будет выглядеть так:

1. Аддитивные технологии для моделирования и прототипирования;

2. Аддитивные технологии для создания слабонагруженных вспомогательных конструкций;

3. Аддитивные технологии для создания высоконагруженных и ответственных конструкций.

4. Гибридное оборудование, сочетающее аддитивные и традиционные технологии, для создания

специальных изделий из легко окисляемых материалов со специальными требованиями по промежуточной механической обработке. Предлагаемый подход позволяет уточнить предложенную ранее классификацию технологий по маркетинговому принципу. В связи с тем, что разные рынки для применения аддитивных технологий имеют разную перспективу развития, такая классификация позволяет выделить наиболее перспективные технологии для решения конкретных технологических задач организации машиностроительного производства. Таким образом, данная классификация должна служить в качестве вспомогательного средства анализа структуры капиталовложений в современное машиностроительное производство.

1. Малинин В.Л., Моршнев А.В., Тарасова И.И. О некоторых подходах к сегментации рынка оборудования для аддитивных технологий. Современная научная мысль. 2018. 3. 180-185.

2. Малинин В.Л., Моршнев А.В., Тарасова И.И. Гипотезы, определяющие тендеции развития аддитивных технологий в современных российских условиях, и подходы к их проверке. Современная научная мысль. 2018. 6. 252-258. 3. Малинин В.Л., Моршнев А.В., Тарасова И.И. О различных подходах к сравнению экономической эффективности современных технологий. Экономика и предпринимательство. 2017. 12-3. 89. 1015-101