Инструкции по сборке, вероятно, самой быстрой в мире системы для лазерного покрытия, очень просты: возьмите токарный станок с ЧПУ, установите источник лазерного луча, обрабатывающую головку и систему подачи порошка - готово. Это умное использование технологии аддитивного производства будет представлено публике на EMO Hannover 2019.
Новый процесс решает проблему, которая особенно затрагивает производителей тяжелых металлических компонентов. Вы должны покрывать компоненты так, чтобы они не подвергались коррозии и износу. Например, требования к покрытиям для метровых морских баллонов, которые быстро ржавеют и изнашиваются в море из-за соленой среды, чрезвычайно высоки. Однако обычные процессы нанесения покрытия - твердое хромирование, термическое напыление и плакирование - имеют недостатки. До настоящего времени лазерная оболочка только могла зарекомендовать себя в этой области.
Картинная галерея
Альтернатива твердому хромированию
Самым распространенным процессом защиты от износа и коррозии было твердое хромирование хромом (VI), но из-за его вредного воздействия на окружающую среду оно было включено в химический регламент ЕС 1907/2006 (REACH). Поэтому с сентября 2017 года его можно использовать только после авторизации или специального одобрения. IHC Vremac Cylinders BV из Апелдорна (Нидерланды) столкнулась с этой проблемой и производит гидравлические цилиндры с поршневыми штоками длиной до 10 м. Они используются в чрезвычайно тяжелых условиях в экскаваторах, морских установках, гражданском строительстве и в тяжелой технике.
«Мы давно ищем новые компании, которые могут эффективно наносить пластичные и твердые слои», - объясняет Андрес Вельдман, менеджер по проектированию в IHC Vremac Cylinders. Электролитические процессы подходят для пластичных слоев, а высокоскоростное пламенное распыление (HVOF) подходит для твердых слоев. Но лазер также был нацелен на Апелдорн. Первоначальные исследования в 2006 году показали, что обычное лазерное покрытие слишком дорого и слишком сложно. «Но мы твердо верили, что будущее принадлежит этому процессу», - вспоминает Вельдман.
Лазерное покрытие дает фантастические значения
Он не ошибся: прорыв во многом связан с инновациями в управлении процессами, которые позволяют значительно повысить скорость нанесения покрытий. Материал металлического наполнителя плавится непосредственно в лазерном луче, а не только в сварочной ванне. Результат: покрытие Ehla при скорости процесса до 500 м / мин. До сих пор от 0,5 до 2 м / мин были обычными. Ehla также позволяет наносить намного более тонкие слои. До сих пор были возможны слои толщиной всего более 500 микрометров, но теперь могут быть реализованы слои толщиной от 25 до 250 микрометров. Кроме того, слои становятся более гладкими, и шероховатость была уменьшена до одной десятой значения, типичного для лазерной наплавки.
Премия за инновации в области стали
Это лучшие стальные конструкции
Отделка поверхности
Экологически чистая альтернатива твердому хромированию хромом (VI)
Компания Aachen также обязана своим успехом на рынке двум смелым голландским пионерам. При поиске производителя системы ученые натолкнулись на еще молодую компанию Hornet Laser Cladding BV из Лексмонда (Нидерланды), с основателями которой Йелмером Бругманом и Фрэнком Рейсдейком у них была тесная связь на протяжении многих лет. Первый завод Ehla был построен на ее фабрике в 2014 году. В принципе, это «модернизированный» автоматический токарный станок. Фон объясняется Томасом Шопховеном, руководителем группы «Производительность и системные технологии» в группе лазерной облицовки Fraunhofer ILT: «Преимущество покрытия вращательно-симметричных компонентов состоит в том, что необходимые компоненты - то есть источник лазерного луча,Обрабатывающая головка Ehla и система подачи порошка - хорошо интегрируются и имеют подключенную систему управления.
Процесс уже используется на международном уровне
Взаимодействие между Fraunhofer ILT и Hornet убедило IHC в Apel-doorn. «Совершенно новая система была построена на основе токарного станка, который мы уже использовали в Апелдорне», - вспоминает Вельдман. «Это была умная идея, потому что в случае необходимости мы могли бы использовать ее в качестве токарного станка, согласно нашему плану B. Закупка и преобразование токарного станка в 14-метровую систему Ehla, а установка и ввод в эксплуатацию заняли чуть менее шести месяцев».
Голландцы сейчас в серийном производстве. После нескольких завершенных проектов Вельдман уверен, что процесс в настоящее время стоит примерно столько же, сколько и термическое распыление. По его оценке, это будет дешевле после оптимизации процессов отделки. Однако клиенты из оффшорного сектора уже смогли убедить Апелдорнер в новой смене. Для этого в компании Ehla была сертифицирована организация по управлению рисками Lloyd's Register (LR) в соответствии с DIN EN ISO 156147. Вельдман: «Изначально эксперты были очень скептически настроены, потому что в лаборатории у нас были испытаны тонкие слои толщиной всего 200 микрометров, которые затем были отшлифованы до 150-100 микрометров. Мы хотели убедиться, что слои все еще обеспечивают хорошую защиту от коррозии даже после износа»."
Сотни гидравлических цилиндров с покрытием
Эксперты IHC знали, что они делают. С 2015 года компания покрыла несколько сотен гидравлических цилиндров для морского использования по всему миру длиной до 10 м и диаметром до 500 мм износостойкими и коррозионно-стойкими сплавами для самых высоких требований.
Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH из Дитцингена, которая теперь предлагает лазерные системы, включающие процесс Ehla для компонентов различных размеров, также использует множество возможных применений. Экологически чистые и быстрые технологии убеждают и за пределами Европы.
Китайские пользователи недавно начали использовать этот процесс. Чен Хонг, управляющий директор ACunity GmbH из Аахена, дочернего предприятия Fraunhofer ILT, объясняет: «Спрос на процесс Ehla очень высок, потому что Китай хочет регулировать твердое хромирование в соответствии с европейской моделью в ближайшие два года». Таким образом, в 2017 году дочернее предприятие вступило в стратегическое сотрудничество с Китайской академией машиностроения, научно-технической группой Co., Ltd. (CAM) в Пекине и поставил 5-осевую систему с технологией форсунок Ehla, адаптированной Fraunhofer ILT.
После успешного назначения в CAM в Пекине компания заказала Hebei Jingye Additive Manufacturing Technology Co. Ltd. две системы для наружного покрытия морских гидравлических цилиндров длиной до пяти метров с максимальным диаметром один метр, а также другая система для внутреннего покрытия. После первого успеха процесса Ehla в Китае управляющий директор Хонг с оптимизмом смотрит, что заказы от оффшорной индустрии на пять-десять заводов будут в ближайшее время.
При следующих заказах способ производства также изменится. Раньше это были, прежде всего, специальные машины специального назначения, но теперь необходимо создать модульную систему для малых, средних и очень больших систем.
Процедура опережает других
В дополнение к Ehla, другие процессы находятся на подъеме, такие как лазерное нанесение наноструктур (проект Laser-4-Fun, www.laser4fun.eu), или дальнейшие разработки традиционных процессов, таких как вольфрамовый инертный газ или сварка на основе плазменного порошка (PTA). «Помимо Ehla, во всем мире не существует другого гибкого, ресурсоэффективного и в то же время экономичного процесса нанесения покрытия для нанесения высококачественных тонких слоев с расплавом и металлургической связкой», - подчеркивает Шопховен. «Из-за положительной связи существуют явные преимущества перед слоями, которые наносятся с помощью термического напыления или электрохимических процессов - потому что там адгезия слоев только очень ограничена».
расходы
Когда стоит использовать 3D-печать?
КНИГА СОВЕТА В книге «Аддитивное производство» описаны основы и практические методы использования аддитивного производства в промышленности. Книга предназначена для дизайнеров и разработчиков, чтобы поддержать успешное внедрение аддитивных процессов в своих компаниях.
* Николаус Фехт - специалист по журналистике в Гельзенкирхене.