сотрудник
Калининград, Калининградская область, Россия
студент
Калининград, Калининградская область, Россия
УДК 62-29 Инструментальная оснастка
ББК 345 Общая технология машиностроения. Обработка металлов
ББК 346 Отдельные машиностроительные и металлоперерабатывающие процессы и производства
Целью исследования является проверка возможности изготовления мелкоразмерной технологической оснастки методом композитной 3D-печати пластиком с армированием углеродным непрерывным волокном. Задача, решению которой посвящена статья: исследование влияния различных технологических процессов на механические свойства готового изделия, в том числе режимов отжига на прочностные характеристики изделия. Методы исследования. Исследовались 5 групп образцов: первая группа печаталась без предварительной подготовки филамента, вторая группа - после сушки филамента, третья группа - после отжига деталей при температуре 135°C, четвертая группа с применением отжига в гипсе при температуре 250°C, и пятая группа, где проводились эксперименты с температурой отжига. Для проверки качества и прочности напечатанных деталей была выбрана методика проверки прочности на изгиб, для чего использовалась электромеханическая универсальная испытательная машина CMT-50. Новизна работы: выявлено влияние различных режимов обработки на прочность и межслойную адгезию композитного материала при изготовлении мелкоразмерной технологической оснастки. Результаты исследования: разработана технология производства деталей мелкоразмерной технологической оснастки, аддитивным методом композитной 3D-печати пластиком PA6 с армированием углеродным непрерывным волокном (карбоном) с последующим отжигом образцов в гипсовой форме при температуре 200°С и временем выдержки 1 час. Выводы: отжиг не увеличивает прочность детали, но улучшает межслойную адгезию.
оснастка, 3D-печать, волокно, метод, технологии, машиностроение, промышленность
1. Торубаров, И. С. Разработка способа пятиосевой FFF печати с укладкой непрерывного углеволокна / И. С. Торубаров // Гагаринские чтения - 2022: Сборник тезисов работ международной молодёжной научной конференции XLVIII, Москва, 12-15 апреля 2022 года. Москва: Издательство "Перо", 2022. С. 550-551. – EDN KQERFG.
2. Торубаров, И. С. Разработка устройства объёмной печати по технологии FFF с укладкой непрерывного волокна / И. С. Торубаров // XXVII Региональная конференция молодых ученых и исследователей Волгоградской области : Сборник материалов конференции, Волгоград, 02-15 ноября 2022 года / Редколлегия: С.В. Кузьмин (отв. ред.) [и др.]. Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2022. С. 49-51. – EDN GLJLAQ.
3. Карташов, К. В. Технологии 3D печати композитными материалами с применением углеродного волокна / К. В. Карташов // Научный Лидер. 2022. № 6(51). С. 135-137. – EDN YTWHSF.
4. С.В. Кондрашов, А.А. Пыхтин, С.А. Ларионов, А.Е. Сорокин. Влияние технологических режимов fdm-печати и состава используемых материалов на физико-механические характеристики fdm-моделей (обзор). ТРУДЫ ВИАМ №10 (82) 2019, DOI:https://doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-10-34-49.
5. Торубаров И.С., Дроботов А.В., Гущин И.А., Вдовин Д.С., Плотников А.Л., Яковлев А.А. Аддитивное производство изделий с пространственным армированием непрерывным волокном // Frontier Materials& Technologies. 2022. № 2. С. 92–104. DOI:https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-2-92-104.
6. Zhang D., Rudolph N., Woytowitz P. Reliable Optimized Structures with High Performance Continuous Fiber Thermoplastic Composites From Additive Manufacturing (AM) // International SAMPE Technical Conference. 2019. Vol. 2019-May. Article number 148951. DOI:https://doi.org/10.33599/nasampe/s.19.1396.
7. Avdeev A., Shvets A., Gushchin I., Torubarov I., Drobotov A., Makarov A., Plotnikov A., Serdobintsev Y. Strength Increasing Additive Manufacturing Fused Filament Fabrication Technology, Based on Spiral Toolpath Material Deposition // Machines. 2019. Vol. 7. № 3. Article number 57. DOI: https://doi.org/10.3390/machines7030057.
8. Габдрашитов, Т. А. Импортозамещение с использованием 3D-печати и 3D-сканирования / Т. А. Габдрашитов, И. И. Шарипов // Цифровые системы и модели: теория и практика проектирования, разработки и применения: Материалы национальной (с международным участием) научно-практической конференции, Казань, 10-11 апреля 2024 года. Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2024. С. 58-60. – EDN NXZQHI.
9. Валетов, В. А. Аддитивные технологии (состоянии и перспективы): учебное пособие / В. А. Валетов. Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2015. 63 с.
10. Патент № 2776061 C2 Российская Федерация, МПК B29C 64/118, B29C 64/209, B33Y 10/00. Способ изготовления изделий, армированных непрерывным волокном, с помощью аддитивных технологий и печатающая головка 3D-принтера для его осуществления: № 2020140909: заявл. 11.12.2020: опубл. 13.07.2022 / А. Р. Авдеев, И. А. Гущин, А. В. Дроботов [и др.]; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Стереотек". – EDN VYBIDH.
11. Strength increasing additive manufacturing fused filament fabrication technology, based on spiral toolpath material deposition / A. Avdeev, A. Shvets, I. Gushchin [et al.] // Machines. 2019. Vol. 7, No. 3. P. 57. – DOIhttps://doi.org/10.3390/MACHINES7030057. – EDN VAKJEJ.
12. Развитие технологии 3D печати с армированием непрерывным волокном / И. С. Торубаров, А. В. Дроботов, А. Л. Плотников, И. А. Гущин // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2021. – № 8(255). С. 81-86. – DOIhttps://doi.org/10.35211/1990-5297-2021-8-255-81-86. – EDN ZPIGFL.
13. Дроботов, А. В. Разработка устройства и способа FFF печати с армированием непрерывным углеволокном / А. В. Дроботов, А. Л. Плотников, И. С. Торубаров // Инновационные технологии в машиностроении : сборник трудов XIV Международной научно-практической конференции, Юрга, 25–27 мая 2023 года / Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Юргинский технологический институт. – Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2023. С. 130-131. – EDN BWGPHI.
14. Чемодуров, А. Н. Исследования в области применения технологий 3D-печати композитными материалами / А. Н. Чемодуров // Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: сборник научных статей 2-й Всероссийской научно-технической конференции, Воронеж, 11–12 апреля 2024 года. – Воронеж: ЗАО «Университетская книга», 2024. С. 374-377. – EDN GUVCUV.
15. Патент № 2717274 C2 Российская Федерация, МПК B29C 64/118, B29C 64/20, B33Y 30/00. Способ изготовления изделий с помощью аддитивных технологий и устройство для его осуществления: № 2018144131: заявл. 11.03.2019: опубл. 19.03.2020 / А. Р. Авдеев, И. А. Гущин, А. В. Дроботов [и др.] ; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Стереотек". – EDN VYBIDH.
16. Гусев, Д. В. Исследование возможности использования угле- и стеклонаполненных термопластов при изготовлении корпусных деталей электронной аппаратуры транспортных систем / Д. В. Гусев, М. А. Ларионов // Транспортное машиностроение. 2022. № 12(12). С. 48-55. – DOIhttps://doi.org/10.30987/2782-5957-2022-12-48-55. – EDN BERQAD.
17. Говоров, И. С. Поверхностная обработка образцов, изготовленных методом FDM-печати / И. С. Говоров // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 9. С. 604-608. – DOIhttps://doi.org/10.24412/2071-6168-2024-9-604-605. – EDN LIKRNU.
