Адитивна промисловість нарощує виробництво й шукає допоміжні технології. Однією з них є залучення апаратів вихрового шару (АВС) — зручних засобів для створення сировини для 3D-принтерів швидше й якісніше.

Треба зазначити, що нові методи виробництва деталей почали з’являтися ще на початку 1980-х. Людям хотілося економити й виготовляти об’єкти без видалення “зайвого” матеріалу, як це відбувається у традиційній технології механічної обробки. Новація полягала в тому, щоб створювати виріб пошарово відповідно до тривимірної моделі (3D-моделі) додаванням пластикових, керамічних або металевих порошків, “зв’язуючи” їх у термічний, дифузійний або клейовий спосіб. Ці адитивні технології за три десятиліття перейшли від виготовлення паперових та пластикових прототипів до безпосереднього отримання готових функціональних виробів. Сьогодні адитивні технології дозволяють створювати металеві або неметалеві прототипи та функціональні вироби, які не потребують механічної постобробки.

Коли працює 3D-принтер, це захоплююче видовище. Ось він створює людський суглоб. Ось з-під нього виходить кросівок, а ось — елемент стіни майбутнього будинку. Адитивні технології дозволяють виготовляти деталі або цілісні вироби для різних галузей. Найбільше їх залучають у будівництві, легкій промисловості, сільському господарстві, машино- та суднобудуванні, космонавтиці, медицині й фармакології.

Адитивні технології зазвичай використовують порошки із пластиків, металів і природних мінералів, рідини композитів.

Адитивні технології та апарат вихрового шару феромагнітних частинок

Компанія “Глоубкор” багато років реалізує апарати вихрового шару (АВС) для виробництва, серед іншого, монодисперсних мікропорошків — сировини, якої потребують адитивні технології.

Нагадаємо про загальноприйнятий поділ абразивів відповідно до розмірів зерен: шлифзерно — 2000-160 мкм, шлифпорошки — 125-40 мкм, мікропорошки — 63-14 мкм, тонкі шлифпорошки — 10-3 мкм.

АВС можуть подрібнити сировину до рівня мікропорошків та тонких шлифпорошків. Подрібнення і перемішування в апаратах вихрового шару здійснюється за рахунок обертання в робочій камері циліндричних феромагнітних тіл, що рухаються завдяки магнітному полю. Їх діаметр варіюється у 0,5-5 мм, довжина — 5-60 мм, а кількість може бути від декількох десятків до декількох тисяч штук (0,05-20 кг) в залежності від розміру індуктора. Вони одночасно обертаються, постійно стикаючись одне з одним і створюючи так званий вихровий шар, через який проходить матеріал і речовини, що обробляються. Установка працює як у періодичному, так і в проточному режимах.

Ілюстрація принципу роботи апарату вихрового шару компанії “Глоубкор”

Ефективне подрібнення та перемішування в АВС відбувається за кілька секунд або хвилин, водночас на традиційних млинах ці процеси займають години. Крім того, апарати вихрового шару практично безшумні, споживають мало електроенергії на відміну від традиційних кульових чи вібраційних млинів. Але головна перевага АВС у тому, що ці апарати справляються з будь-якими складними матеріалами та композиціями.

Експериментальні результати

Апарати вихрового шару від “Глоубкор” спочатку використовували для помелу цементу, бентоніту, скла. Коли у компанії проводили експеримент щодо подрібнення 300 г уламків скла, то за хвилину знаходження в АВСі вони перетворилися у монодисперсний порошок із розміром зерен у 0,4 мм. А ось дані одного із клієнтів компанії щодо помелу цементу.

За роки удосконалення технології вихрового шару конструктори компанії “Глоубкор” працювали з різними цікавими матеріалами. Серед них був силумін — сплав алюмінію і кремнію, призначений для створення деталей складної форми. Виготовляли мікропорошок із графіту — графен. Цікаво, що ця перспективна альтернатива звичному кремнію у подальшому сприятиме появі нового класу наноелектроніки.

АВС успішно працюють із надтвердими матеріалами. Так, Державний науково-дослідницький інститут титану за допомогою апарату вихрового шару провів дослідження зі своїм профільним металом. За даними науковців, подрібнення відбулося успішно: чисті порошки титану зменшили фракційний склад приблизно на 50%, гідровані титанові матеріали — на 85%.

Це був не єдиний випадок роботи з високоміцним металом.

– Якось компанія “Глоубкор” опрацьовувала залишки титанового порошку, які у клієнта залишилися після роботи 3D-принтера. У ньому були домішки й окиси, від яких потрібно було позбавитися. Ми змогли це зробити в апараті АВС-150: “відмили” 1 кг титанового порошку, додавши до робочої камери спирт, — розповідає менеджер із зовнішньоекономічної діяльності компанії “Глоубкор” Віталій Колісник.

Як бачимо, адитивні технології та їхні власники отримують додаткові стимули для розвитку галузі. Насамперед такий підхід до виробництва робить прибутковими невеликі виробництва в усіх сферах. Виготовлення навіть однієї одиниці замовлення через 3D-принтер є вигідним, адже не потребує попереднього виготовлення форми чи макету.

Водночас адитивні технології + апарати вихрового шару роблять 3D-друк не лише прибутковим, а й конкурентноздатним бізнесом. Таке поєднання пришвидшує виконання замовлень. АВС дозволяє створити ексклюзивні мікропорошки, унікальні суміші, складні композиції у вигляді однорідних мас, придатних для виготовлення об’єкта будь-якої складності.