Запчасти – в печать!

Старший инженер-конструктор управления ремонтами Группы Магнезит Дмитрий Мухаметдинов предложил печатать быстро изнашивающиеся детали технологического оборудования на 3D-принтере. Его проект под названием «Применение 3D-печати в производстве» занял четвёртое место в конкурсе новаторов в разделе «Механический».


Опытные образцы пластиковых запчастей уже были произведены на личном оборудовании, а также силами партнёров, и задействованы в технологическом процессе в различных подразделениях предприятия. Опыт изготовления и эксплуатации данных изделий показал их низкую себестоимость при достаточной надёжности и быструю окупаемость самого принтера и расходных материалов.



– Наше предприятие оснащено значительной долей импортного оборудования, запчасти которого являются уникальными, – поясняет Дмитрий Мухаметдинов. – В настоящее время вопрос замещения импорта актуален, как никогда. Заказать оригинальные запчасти за рубежом проблематично, да и дорого. На разработку чертежей конструкторской документации на импортные детали, проведение тендера на их поставку и изготовление для нас, требуется длительное время. При этом, если деталь литая, то для её производства традиционны способом нужны дополнительные временные и материальные ресурсы на изготовления для нёе литьевой формы у поставщика. В силу этого за неимением резервной технологической линии может возникнуть простой. Эта проблема особенно актуальна для нового оборудования, запчасти которого не отражены в проектной документации и отсутствуют на складах.


В частности, на комплексе «Импульс» по производству обжиговых магнезиальношпинельных огнеупоров возникла потребность в замене пластиковых вакуумных захватов для роботов-манипуляторов, задействованных на сортировке изделий (сортировочная линия «Wilingshofer»). На участке имеется 2 робота, на каждом по 4 захвата. Срок службы оригинальной детали – 1 год. 3D-принтер успешно справился с задачей печатания комплекта захватов (8 штук). Как рассказывает Дмитрий, вакуумные захваты, произведённые путём печатания на принтере, положительно зарекомендовали себя в эксплуатации, служат безотказно с января 2022 года. И при этом очевидна огромная разница в цене между покупной деталью и «доморощенной». При заказе через тендер каждый вакуумный захват обошёлся бы примерно в 20 тысяч рублей (160 тысяч – комплект), а себестоимость одного напечатанного – всего 50 рублей, а весь комплект обошёлся в 400 рублей (цена расходного материала и электроэнергии без учёта амортизации оборудования).


Ещё один показательный пример применения 3D-печати на « Магнезите» – изготовление комплекта насадок для сопел пневматических клапанов рентгено-трансмиссионных сепараторов (РТС), применяемых на сортировке сырого магнезита на ДОФ. Эти сопла «отстреливают» отбракованную породу струёй сжатого воздуха. Срок службы оригинальных насадок – 1-2 года. В эксплуатации – 15 комплектов.


– Когда мы попытались заказать комплект сопел, оригинальный поставщик нас «побрил». Мол, в условиях санкций не может осуществить поставку запчастей, – отмечает Дмитрий. – Мы зарисовали детали, сделали проект с 3D-моделью и выставили на тендер. Комплект из алюминия обошёлся в 100 тысяч рулей. Такую же цену заплатили бы за печатание пластиком по технологии SLS-печати на принтере (по предложению партнёров). Затем мы попробовали выполнить сопла методом FDM-печати углепластиком, также воспользовавшись предложением наших партнёров. Здесь цена была гораздо ниже – 14 тысяч рублей за комплект. Пластиковые сопла в работе почти два месяца, и в перерасчёте на год, это уже дешевле.


Представим упрощённо, как печатает 3D-принтер. Расходником может служить порошок, либо пластиковая нить, намотанная на катушку (она чем-то напоминает рыболовную леску). Дмитрий использовал нить и способ FDM-печати – послойного наплавления, повторяющего контуры цифровой модели. Нить в процессе печатания разматывается и стравливается в экструдер (нагревательное устройство), где плавится и в виде микро-капель выдавливается (экструдируется) на заданную модель. Если печатать порошком (SLS-печать), процесс несколько иной, более дорогостоящий, при этом выдаёт большую точность, но это предмет отдельного рассмотрения.


Дмитрий предлагает приобрести для управления ремонтами и отдела главного механика (ОГМ) бюджетную модель 3D-принтера Anycubic Mega X стоимостью менее 40 тысяч рублей, который способен печатать детали из пластика размером до 300 мм в поперечнике (в соответствие с параметрами его рабочей области). Также на нём можно производить аналоги металлических деталей, где материал может быть заменён на инженерный пластик. Принтер, обладая размером обычного многофункционального устройства (МФУ) – его длина, ширина и высота – примерно по полметра – позволит печатать нужные детали сразу после создания 3D-модели (эта операция – обычная рутина специалистов управления ремонтами). 3D-принтер может работать автономно (информация при этом переносится на USB-носителе), а можно подключить его к компьютеру через переходник. Программное обеспечение для этого устройства находится в свободном доступе.


– Создаём 3D-модель детали, а следующим этапом в цифровом формате STL «нарезаем» её на слои, – уточняет собеседник. – Сам вывод на печать предельно прост, не сложнее, чем распечатать обычный чертеж. При этом оператор может задать толщину стенок детали и процент заполнения, с учётом достаточной прочности и сокращения времени печатания. Сама оболочка 2-3 мм – сплошной пластик, остальное – соты.


Метод послойного наплавления (FDM-печать) позволяет достаточно быстро изготовить нужную модель. К примеру, за полчаса можно напечатать вакуумный держатель для робота-манипулятора, а комплект сопел печатается сутки. Если первый слой не лёг, как надо, деталь не вырастет, значит, нужна перенастройка. А если первый пошёл, и последующее пойдёт, как по маслу. По-домашнему просто, если знать толк в «сбивании сливок».

– Использую 3D-принтер у себя дома, в быту, – признаётся Дмитрий. – Сломалась у миксера приводная втулка. Взял и напечатал. Так же и с деталями для автомобиля. Недавно у моей иномарки потерялась гайка заднего фонаря. Покупной «барашек» стоит 500 рублей, а на принтере – копейки. Напечатал, прикрутил и забыл. Много ещё чего можно напечатать: заглушки, крышки… Для предприятия это могут быть аналогичного типа детали: крышки (PLA, ABS, HIPS пластик), манжеты (TPU пластик, как замена упругих материалов), для шахты «парашют» для закладки взрывчатки, для электронщиков – различного вида корпуса и другое. Нами было напечатано переходное устройство (зубчатую муфту) для электрооборудования плавильных печей в департаменте по производству порошков (ДППП), и оно работает.


Дома у меня недорогой, но достаточно надёжный принтер китайского производства. Есть чешское, германское и российское оборудование стоимостью от 160 до 500 тысяч рублей. В его приобретении есть смысл, если, помимо внутренних нужд, выполнять сторонние заказы с перерасчетом на рыночную цену печати за грамм. Подобную услугу нужно будет привести в соответствие с юридическими условностями. Но в случае, если оборудование будет использоваться для своих нужд, никакой бумажной волокиты не потребуется. Как юрист со вторым высшим образованием, уверен в этих моментах.


В настоящее время специалисты управления ремонтами накопили опыт в большей части практических моментов печати пластиком. Также прорабатывается метод печати металлом (SLM), что позволит с приобретением оборудования значительно удешевить производство многих других деталей и устранить лишние переделы.


Фото из архива редакции