Аддитивное производство металлов (АМ) развивается, но увеличение объёма производства деталей также означает увеличение использования металлического порошка. Это поднимает простой вопрос: откуда возьмётся весь этот материал?

В новом аналитическом докладе компании Continuum Powders and Additive Manufacturing Research (AM Research) утверждается, что переработка отходов должна стать гораздо более важной частью решения проблемы.

В бесплатном аналитическом отчете под названием « Масштабное аддитивное производство металлов: эра замкнутого цикла материалов» рассматривается вопрос о том, как аддитивное производство металлов может развиваться в условиях, когда производители сталкиваются с необходимостью снижения затрат, обеспечения поставок критически важных материалов и уменьшения зависимости от ненадежных глобальных цепочек поставок.

Цифры помогают объяснить, почему это важно. Согласно аналитическому отчету, стоимость металлических деталей, напечатанных на 3D-принтере, выросла с чуть менее 3 миллиардов долларов в 2016 году до более чем 8 миллиардов долларов в 2025 году. По мере роста этого рынка растет и спрос на металлы, используемые в этих деталях. В то же время многие отрасли, наиболее быстро внедряющие аддитивное производство металлов, включая аэрокосмическую, оборонную и энергетическую, зависят от дорогостоящих и труднодоступных материалов.

Таким образом, вместо того чтобы рассматривать металлический лом как отходы, производители могут перерабатывать его и превращать обратно в порошок для аддитивного производства. Компания Continuum построила свой бизнес на этом подходе. Компания из Хьюстона использует свою технологию Greyhound Melt-to-Powder (M2P) для превращения металлического сырья, включая переработанный материал, в сферический порошок для передового производства.

В сфере аддитивного производства металлов переработка также может помочь снизить затраты и обеспечить поставки материалов. Переработка металла на местном уровне также может помочь производителям обеспечить себя необходимыми материалами, особенно в условиях, когда США стремятся вернуть больше производства на родину и меньше зависеть от иностранных источников критически важных металлов.

В аналитическом докладе рассматривается взаимосвязь между аддитивным производством металлов, переработкой и цепочками поставок. Среди затронутых тем — экономическая эффективность, автономность поставок, высокоценные материалы для стратегических отраслей, оборонное производство и переход к замкнутому циклу производства.

Цифры также начинают выглядеть по-другому по мере того, как аддитивное производство переходит к более крупным объемам. Когда компании производят меньше деталей, переработка порошка может не оказывать существенного влияния на затраты. Но по мере роста производства увеличивается и количество используемого материала, что делает материальные затраты гораздо более важным фактором.

Такие компании, как Siemens Energy, уже работают по этой схеме. Компания Continuum сотрудничала с Siemens Energy, чтобы перерабатывать дорогостоящий металлический лом обратно в порошок для аддитивного производства. Вместо того чтобы выбрасывать этот металл и покупать новый материал, его можно использовать повторно в производственном процессе.

От металлолома до высокотемпературных деталей

Сопутствующий вебинар более подробно рассматривает одну из областей применения этих материалов. Вебинар «Будущее высокотемпературных суперсплавов», состоявшийся 6 августа, был представлен компанией Continuum в партнерстве с 3DPrint.com и включал выступления экспертов из AmPd Labs и Continuum. Хотя прямая трансляция мероприятия уже завершилась, полную запись вебинара теперь можно посмотреть по запросу .

Вебинар Continuum. Изображение предоставлено сайтом 3DPrint.com .

Значительная часть дискуссии была посвящена MAR-M 247LC, никелевому суперсплаву, используемому в таких сложных областях применения, как аэрокосмические двигательные установки и энергетические системы. Традиционно детали из таких материалов, как MAR-M 247LC, в основном изготавливались методом литья по выплавляемым моделям. Этот процесс может включать в себя изготовление оснастки и длительные сроки выполнения. Вместо этого AmPd Labs и Continuum изучают возможность использования технологии струйной печати связующим веществом в качестве альтернативного способа производства таких деталей.

В ходе вебинара Тим Нил, генеральный директор AmPd Labs; Шон Харкинс, соучредитель и главный операционный директор AmPd Labs; и доктор Сунил Бадве, вице-президент по исследованиям и разработкам в Continuum, обсудили недавние работы с MAR-M 247LC, полученным методом струйной печати связующим веществом.

Это включает в себя механические испытания, сравнивающие материал, полученный методом струйной печати связующим веществом, с материалом, полученным традиционным литьем, а также материаловедение, лежащее в основе обработки сплава, и работу, которая еще необходима для его сертификации для серийного производства.

Потенциал этого направления важен, поскольку высокотемпературные суперсплавы — это именно тот тип высокоценных материалов, где сокращение отходов и создание более надежных источников сырья могут иметь решающее значение.

Если технология струйной печати связующим веществом позволит производить эти материалы с требуемым уровнем производительности, у производителей появится еще один вариант изготовления критически важных компонентов, позволяющий при этом сократить затраты на оснастку, сроки выполнения заказов и ограничения в цепочке поставок, связанные с традиционным производством.

Это возвращает нас к главному тезису аналитического отчета Continuum and AM Research. Масштабирование аддитивного производства металлов — это не просто увеличение количества принтеров. Производителям также необходимы надежные и доступные поставки материалов. Переработка ценных металлов и их повторное использование в производстве могут помочь внедрить аддитивное производство металлов в гораздо больших масштабах.

Источник