Кейс 3d-друку з металу (DMLS): мікрореактор для нафтопереробки

    
«Приходять військові, просять надрукувати якусь штуковину розміром із сірникову коробку, відразу купують принтер і пропадають» з розмови з постачальниками 3d-принтерів

 
На фотографії справа — твіт Елона Маска про те, що вони надрукували деталь ракетного движка з жароміцного нікель-хромового сплаву (Inconel) на 3d-принтері EOS.
 
Пізніше, на презентації з'явилася інформація, що на SuperDraco — повністю надруковані на 3D-принтері посадочні двигуни, кожен з яких має тягу близько восьми тонн.
 
Про те як йдуть справи в світі з сервісами 3d-друку я вже писав на Хабре , з тих пір я зацікавився на що здатні 3d-принтери по металу. Спершу я спробував знайти в Москві місце, де можна помацати / пофотать цей пристрій, але зіткнувся зі складнощами, мовляв 200000 €, а ви з немитими руками, або ці принтери знаходяться на території військових / космічних об'єктів, що без допуску туди не можна.
 
Але знайшлися пітерські колеги, які поділилися інформацією, як вони створювали мікрореактор на 3d-принтері (від тієї ж фірми що і у Елона Маска).
  
Кейс від санкт-петербурзького сервісу по 3d-друку:
 
 Замовник : російська компанія нафтопереробної галузі
 Замовлення : мікрореактор для нафтопереробки
 Вимоги : температура до 600С, тиск до 100 атмосфер, робота в середовищі водню та вуглеводнів, термін експлуатації — 12 років.
 
 
Детальніше про технологію DMLS,
про принтер EOS M290
і про мікрореактор
 
 
 

Про технологію

Розгорнути Стаття на Вікіпедії про Direct metal laser sintering
 
Селективне лазерне плавлення (SLM) є адитивним виробничим процесом, який використовує дані CAD файлів як цифрового джерела інформації та енергію у вигляді лазерного променя високої потужності (зазвичай иттербиевой волоконного лазера) для створення тривимірних металевих деталей шляхом сплаву дрібних металевих частинок порошку разом.
 
Друк за технологією DMLS здійснюється наступним чином: найдрібніший металевий порошок розподіляється тонким шаром за допомогою покриває механізму або ролика на платформі, яка опускається по вертикалі.
 imageimage
Процес моделювання проводиться лазером, розплавляються порошок шар за шаром, формуючи таким чином закінчений об'єкт. Процедура відбувається в камері закритого типу, по закінченні друку модель остигає і очищається від залишків порошку.
 
  
мікровещі
  
 
 

Про принтер

Розгорнути EOS (Electro Optical Systems, Німеччина)
 
 image
 EOS M290
 
Машини серії «M» застосовуються для виготовлення прес-форм широкого призначення, спеціальних інструментів, деталей із спеціальних сплавів для авіаційної та аерокосмічної галузей.
Розміри зони побудови 250х250х215 мм.
Залежно від використовуваного матеріалу швидкість побудови деталі 7,2-72,0 см3 / год, товщина шару побудови 20 — 100 мкм, потужність лазера 400 Вт,
діаметр плями лазера 100-500 мкм.
Споживачам запропоновані нові металлопорошкових композиції:
 - Сплав кобальт-хром (CoCr);
 - Сплави титану;
 - Нержавіючі сталі;
 - Сплав Inconel (жароміцний сплав на нікелевій основі),
 - Інструментальні сталі.
 
Підготовка даних
 
PC з ситем Windows
Програмне забезпечення: EOS RP Tools; EOSTATE; Magics RP (Materialise)
Формат: STL (опція — конвертер з усіх стандартних форматів)
Мережа: Ethernet
Сертифікація: CE, NFPA
 
відео тех.обслуживания
  
 
 

Про сервіс 3d-друку

 
Як це виглядає в теорії
 
 
Як це було в реальності
 
Фахівцями на підставі креслень була розроблена 3D модель мікрореактора.
Після чого модель була надрукована з нержавіючої сталі.
Після друку реактор зовні фінально обробили (пополірували), нарізали різьбу і вгвинтили штуцер подачі водню збоку.
 
 
 
Для прикладу (на прохання замовника) надрукували виріб в «розрізі», щоб замовник зміг оцінити якість друку.
 
Розмір мікрореактора: висота близько 150 мм, діаметр зовнішній близько 50 мм.
 
Деталь друкувалася близько 16 годин (якщо б одночасно друкувалося відразу 10 деталей — це також зайняло 16 годин)
 
Представників сервісу 3d-друку запросили для участі в тестуванні мікрореактора на стандартній реакторної установки (в помаранчевій рамці вказано місце розміщення мікрореактора — він там під теплоізоляцією).
 
Серія випробувань проводилася в перебігу декількох місяців. Режим роботи установок безперервний (24 години на добу). Тиск у реакторі було від 30 до 50 атмосфер (залежно від плану експериментів) температура від 150 до 500 градусів Цельсія.
 
процес проведення випробувань
 
У реакторі отримували високооктанові компоненти бензину (необхідних для виробництва бензинів Євро-5)
 
 
 
розподіл водню в реакторної камері. Колірний градацією відображена швидкість водню.
 
Після успішних випробувань замовник вирішив замовити вже партію мікрореактори, надрукованих на 3D принтері.
Вартість мікрореактора склала близько 500 доларів, що для аналогічних мікрореактори (виготовлені традиційними способами) приблизно в 10-15 разів дешевше.
Процес традиційного виготовлення — це зварювання, токарка, збірна конструкція. (Вартість 5000-7500 $ за штуку)
 
Наостанок ще кілька виробів надрукованих у пітерському 3d-сервісі:
 
 
маніфольд для нафтопереробки
 
 
виріб з внутрішньою системою охолодження (вбудований теплообмінник)
 
 
«Трубний пучок» — частина системи розподілу потоків (рідини і газу)
    
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.