Узнайте из этой статьи о продуктивной технологии для высококачественного нанесения металла DED (Directed Energy Deposition — метод направленного энергетического наплавления) — технологии наплавки металлов и сплавов с направленным источником энергии. 

Технология DED относится к мощным и универсальным методам аддитивного производства, она выделяется высокой скоростью наплавки, широкой совместимостью с разными металлическими материалами, металлами и сплавами, а также применимостью в производстве и ремонте крупногабаритных изделий.

Возможности технологии позволяют создавать особенно крупные объекты, что делает её оптимальным выбором для задач, где критичны масштабируемость и эксплуатационная прочность полученных изделий.

Что такое DED

DED — это технология 3D-печати, основанная на послойном наваривании, наплавлении материала, чаще всего — металлического порошка или проволоки, расплавляемых под действием теплового источника, такого как лазер, электронный или плазменный луч, электрическая дуга. 

Процесс позволяет создавать и ремонтировать детали, формируя в том числе, сложные внутренние структуры игеометрию, а также обеспечивая прочность и стабильность получаемого изделия. 

DED открывает широкие возможности для быстрого запуска в производство металлических изделий, благодаря высокой скорости прототипирования и испытаний их вариантов.

Используемые в DED материалы

DED допускает наплавку практически любого свариваемого металла, используя сырьё в виде порошка или проволоки. К числу применяемых материалов относятся: титан и его сплавы, никель, тантал, вольфрам, ниобий, нержавеющие стали, алюминий и его сплавы. 

Такой широкий диапазон материалов делает DED универсальным инструментом для разных отраслей, во всех случаях, где требуется сложная металлообработка.

Основные процессы DED и их применения

Фото: waam3d.com

Наиболее распространённые процессы DED:

- Laser Metal Deposition (LMD) — лазерная наплавка, использующая подачу металлического порошка или проволоки; отличается широкой применимостью для различных металлических сплавов;

- Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) — дуговая наплавка проволокой, применимая для титана, алюминия, жаропрочных и тугоплавких металлов, стали, бронзы, меди, сплавов Invar, Inconel, магния и других. 

Вариации WAAM включают:

  - Плазменная наплавка (Plasma Arc Deposition) — обеспечивающая более точное осаждение материала,

 - MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) — наплавление металла в инертной газовой атмосфере (MIG) и активной газовой атмосфере (MAG),

  - Cold Wire MIG (CW MIG) — наплавление металла в инертной газовой атмосфере с подачей холодной металлической проволоки в электродугу.

Технология DED позволяет изготавливать широкий спектр высокопрочных металлических деталей. Дает возможность упрочнять или модифицировать поверхности металлических изделий, путем нанесения покрытий — для улучшения таких свойств, как износостойкость, прочность, коррозионная стойкость, сопротивление трению, термическая устойчивость.

Применение в различных отраслях

Сферы применения DED: медицина, авиакосмическая отрасль, оборонные производства, машиностроение и многое другое

DED находит применение в медицине, аэрокосмической отрасли, обороне, автомобилестроении, производстве инструмента, энергетике, судостроении, железнодорожной отрасли и добыче нефти и газа. 

DED позволяет изготавливать и ремонтировать детали со сложной геометрией для различных отраслей. В авиационно-космической сфере DED позволил радикально изменить подход к изготовлению многих конструкционно сложных и оптимизированных по массе деталей, таких как лонжероны, нервюры, элементы шасси, лопатки турбин, аэродинамические поверхности, кожухи двигателей.

Как выбрать конкретную технологию из набора DED

При выборе подходящей DED-технологии необходимо учитывать:

- размеры изделий,

- объём изделий, 

- требуемые характеристики материала,

- требования к точности и качеству поверхности,

- необходимую скорость производства,

- экономическую рентабельность, ROI — окупаемость инвестиций в оборудование и материалы.

Экономическая эффективность DED

От прототипирования к эффективности производственного цикла

Технология направленного энергетического наплавления (DED, Directed Energy Deposition) становится для производителей универсальным и эффективным инструментом, позволяющим адаптироваться к быстро меняющимся требованиям рынка. 

Процессы DED характеризуются высокой скоростью осаждения материала, широким ассортиментом подходящих для использования по этой технологии металлов и сплавов, способностью к производству крупногабаритных изделий. 

Технологии DED особенно востребованы для создания объемных изделий и их частей, то есть там, где важны масштабируемость и высокая прочность.

DED — это экономически эффективное, выгодное решение с точки зрения производственной эффективности. Для принятия решения о его внедрении важно сопоставлять необходимые капитальные вложения с последующим возвратом инвестиций — прежде всего, учитывая скорость вывода продукции на рынок и коэффициент использования материала, благодаря отсутствию отходов близкий к 100%.

При оценке издержек проявляется ключевой вопрос: окупится ли внедрение технологии, с учетом стоимости оборудования, материалов и расходников, а также затрат на обучение персонала. Это всё надо рассчитывать для каждого производства отдельно. 

WAAM — новое слово в DED

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) сегодня считается наиболее экономически эффективной разновидностью DED, потому что она:

- Обеспечивает минимальный расход материала, почти безотходное производство;

- Позволяет изготавливать очень крупные детали со сложной внутренней геометрией;

- Характеризуется высокой скоростью наплавки и возможностью создавать в составе изделий более сложные формы;

- Поддерживает автоматизированные мониторинг и управление процессом, что повышает повторяемость, качество и возможность сертификации изделий по самым строгим требованиям;

- Способствует внедрению инновационных решений в различные отрасли, способствующих удешевлению производства.

Заключение

DED и WAAM открывают для производителей широкие возможности: от ремонта ответственных узлов до изготовления уникальных прототипов и серийных деталей, что даёт производству гибкость, а создаваемым деталям высокую точность. 

С развитием технологий DED ожидается их дальнейшая экспансия на новые рынки и интеграция в инновационные производственные цепочки.

Внедрение технологии DED может обеспечить повышение прибыльности и эффективности производственного предприятия. Перед внедрением технологии важно проанализировать начальные инвестиции и соотнести их с итоговой выгодой, рассчитать сроки окупаемости. Тут важно учесть и скорость вывода производимого продукта на рынок, и эффективность использования материалов. 

Компания «Топ Станок» — ведущий интегратор аддитивных технологий в промышленности России. Мы предоставляем готовые решения по технологии DED и WAAM — от индивидуального подбора оборудования и источников питания до создания полностью автоматизированных производственных ячеек с роботизацией и цифровым управлением процессом наплавки.

Наши специалисты обеспечивают предприятия полным циклом внедрения: технологическим аудитом, подбором систем, пусконаладкой, обучением операторов и последующей технической поддержкой. Благодаря этому предприятия сокращают сроки внедрения, повышают качество изделий и получают устойчивое конкурентное преимущество.

Напишите на Stanok@topstanok.ru  и мы поможем подобрать оборудование под ваши задачи.