ТЕХНОЛОГИЯ РОБОТИЗИРОВАННОГО АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ИЗ МЕТАЛЛА
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-1-54-60Ключевые слова:
3D-печать, аддитивное производство, роботизация, робототехника, , дуговая сварка в среде защитного газа, промышленные роботы, автономное программированиеАннотация
Аддитивное производство, или 3D-печать, приходит на смену традиционному субтрактивному производству, при котором детали изготавливают путем последовательного удаления частей заготовки. При 3D-печати материал добавляют послойно, что позволяет изготавливать детали сложной геометрической формы из дорогостоящих металлов с более высокой производительностью и экономической эффективностью. Для того чтобы осуществлять 3D-печать на промышленном уровне, необходимо объединить робототехнику с программным обеспечением для 3D-печати. В данной статье приведены результаты адаптации и программирования промышленного робота для 3D-печати. Поскольку в настоящее время специализированное программное обеспечение для 3D-печати металлических изделий отсутствует, одним из вариантов решения этой проблемы является оптимизация имеющегося программного обеспечения для 3D-принтеров. Слайсер позволяет нарезать модель САПР на слои и задавать параметры печати. Программное обеспечение для автономного программирования промышленных роботов позволяет использовать промышленные роботы в качестве 3D-принтеров. Сгенерированный в слайсере G-код легко распознается в программе и затем переводится на язык робота. В соответствии с загруженной моделью программа автоматически генерирует траекторию движения горелки. Каждый слой представляет собой нормаль, вдоль которой будет осуществляться движение рабочего инструмента (сварочной горелки). Переходы между слоями также отображаются в виде нормалей. В результате с помощью сварочного аппарата и металлической проволоки был напечатан прототип импеллера из углеродистой стали. Разработанный технологический процесс оказался успешным и доказал, что промышленный робот в связке со сварочным аппаратом может быть использован в качестве промышленного 3D-принтера.
Библиографические ссылки
Wu B., Pan Z., Ding D. etc. A review of the wire arc additive manufacturing of metals: properties, defects and quality improvement // Journal of Manufacturing Processes. 2018. V. 35. P. 127–139. DOI: 10.1016/j.jmapro.2018.08.001.
Ding D., Pan Z., Cuiuri D. etc. Wire-feed additive manufacturing of metal components: technologies, developments and future interests // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. V. 81. № 1–4. P. 465–481. DOI: 10.1007/s00170-015-7077-3.
Wu B., Ding D., Pan Z. etc. Effects of heat accumulation on the arc characteristics and metal transfer behavior in Wire Arc Additive Manufacturing of Ti6Al4V // Journal of Materials Processing Technology. 2017. V. 250. P. 304–312. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.07.037.
Wang F., Williams S., Rush M. Morphology investigation on direct current pulsed gas tungsten arc welded additive layer manufactured Ti6Al4V alloy // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. V. 57. № 5–8. P. 597–603. DOI: 10.1007/s00170-011-3299-1.
Cong B., Ding J., Williams S. Effect of arc mode in cold metal transfer process on porosity of additively manufactured Al–6.3 %Cu alloy // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014. V. 76. № 9–12. P. 1593–1606. DOI: 10.1007/s00170-014-6346-х.
Xu F., Lv Y., Xu B. etc. Effect of deposition strategy on the microstructure and mechanical properties of Inconel 625 superalloy fabricated by pulsed plasma arc deposition // Materials & Design. 2013. V. 45. P. 446–455. DOI: 10.1016/j.matdes.2012.07.013.
Baufeld B. Mechanical Properties of INCONEL 718 Parts Manufactured by Shaped Metal Deposition (SMD) // Journal of Materials Engineering and Performance. 2011. V. 21. № 7. P. 1416–1421. DOI: 10.1007/s11665-011-0009-y.
Haden C., Zeng G., Carter F. etc. Wire and arc additive manufactured steel: Tensile and wear properties // Additive Manufacturing. 2017. V. 16. P. 115–123. DOI: 10.1016/j.addma.2017.05.010.
Ding D., Pan Z., Duin S. V. etc. Fabricating Superior NiAl Bronze Components through Wire Arc Additive Manufacturing // Materials. 2016. V. 9. № 8. P. 652. DOI: 10.3390/ma9080652.
Ding D., Pan Z., Cuiuri D. etc. A practical path planning methodology for wire and arc additive manufacturing of thin-walled structures // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2015. V. 34. P. 8–19. DOI: 10.1016/j.rcim.2015.01.003.
Ding D., Pan Z., Cuiuri D. etc. Adaptive path planning for wire-feed additive manufacturing using medial axis transformation // Journal of Cleaner Production. 2016. V. 133. P. 942–952. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.06.036.
Ding D., Pan Z., Cuiuri D. etc. Bead modelling and implementation of adaptive MAT path in wire and arc additive manufacturing // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2016. V. 39. P. 32–42. DOI: 10.1016/j.rcim.2015.12.004.
Ding D., Shen C., Pan Z. etc. Towards an automated robotic arc-welding-based additive manufacturing system from CAD to finished part // Computer-Aided Design. 2016. V. 73. P. 66–75. DOI: 10.1016/j.cad.2015.12.003.
Ding D. H., Pan Z.-X., Dominic C. etc. Process planning strategy for wire and arc additive manufacturing // Robotic welding, intelligence and automation. Springer. 2015. P. 437–450.
Herzog D., Seyda V., Wycisk E. etc. Additive manufacturing of metals // Acta Mater. 2016. V. 117. P. 371–392.
Balanovskiy A. E., Astafyeva N. A., Kondratyev V. V. etc. Study of mechanical properties of C–Mn–Si composition metal after wire-arc additive manufacturing (WAAM) // CIS Iron and Steel Review. 2021. V. 22. P. 66–71.
Karlina A. I., Kondratyev V. V., Balanovskiy A. E. etc. Porosity reduction in metal with hybrid wire and arc additive manufacturing technology (WAAM) // CIS Iron and Steel Review. 2024. V. 27. P. 91–95.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
