Питання адитивних технологій в наукових дослідженнях та при вивченні процесів і технологій обробки сучасних конструкційних матеріалів

Abstract

(ua) У статті розглянуті нові підходи при вивченні студентами освітньої програми Середня освіта (Трудове навчання та технології) особливостей адитивних технологій виробництва й обробки сучасних конструкційних металевих матеріалів, як однієї зі складових тем дисциплін "Основні процеси обробки матеріалів (металів)", "Технології обробки матеріалів", "Технологічний практикум з основних технологій (металевих матеріалів)", "Практикум з технологій" за рахунок більш ефективного компонування та подачі відповідного лекційного матеріалу з допомогою системи мультимедійних презентацій під час лекційних і лабораторних занять у форматі відео-конференцій на платформі Google Meet в умовах дистанційного навчання. Показано, що більш ретельного дослідження й опрацювання студентами потребують питання, які пов'язані з такими методами адитивних технологій, як Powder Bed Fusion і Direct Energy Deposition. Проаналізовано особливості викладення навчального матеріалу про характеристики і робочі параметри таких зрілих адитивних технологій 3D-друку металевих виробів, як SLS, DMLS, SLM, LENS, EBM, EBAM. Запропоновано, що при опрацюванні даного навчального матеріалу, студентам слід наголосити, що однією з самих розповсюджених є адитивна технологія газопорошкової лазерної плавки (Laser Engineered Net Shaping), яка належить до DED Additive Manufacturing. Реалізація цієї технології полягає у прямому підведенні металевого порошку в зону розплавлення, з наступним сплавленням його лазером. Підведення порошку здійснюється під тиском у повітрі чи в потоці інертного газі. Перевагами LENS є можливість: локальної обробки, гібридного виготовлення та ремонту великогабаритних, складнопрофільних і тонкостінних виробів; нанесення захисних покриттів; використання різних металопорошкових композицій. Недоліком LENS є велика витрата порошку через особливості процесу. Для виготовлення великогабаритних деталей простої геометрії також застосовується Electron Beam Additive Manufacturing, при якій в зону плавлення здійснюється пряме підведення металевого дроту з подальшим його сплавленням електронним променем з попередніми шарами ("зрізами") металевого виробу.

(en) The article examines new approaches to the study by students of the Secondary Education (Labor Training and Technologies) of the features of additive technologies for the production and processing of modern structural metal materials, as one of the constituent topics of the disciplines "Basic processes of processing materials (metals)", "Technologies of processing materials (metals)", "Technology workshop on basic technologies (metal materials)", "Technology workshop (metal materials)". This is realized due to more effective composition and presentation of appropriate lecture material using a system of multimedia presentations during lecture and laboratory classes in the format of video conferences on the Google Meet platform in conditions of distance learning. It is shown that questions related to such methods of additive technologies of production and processing of metal materials as Powder Bed Fusion and Direct Energy Deposition require more thorough research and study by students. The peculiarities of teaching material on the characteristics and working parameters of such mature additive technologies of 3D printing of metal products as SLS, DMLS, SLM, LENS, EBM, EBAM were analyzed. It is suggested that when processing this educational material, students should emphasize that one of the most widespread is the additive technology of gas-powder laser melting (Laser Engineered Net Shaping), which belongs to DED AM. The implementation of this technology consists in the direct introduction of metal powder into the melting zone, followed by its fusion with a laser. Supply of powder is carried out under pressure in air or in a stream of inert gas. The advantages of LENS are the possibility of: local processing, hybrid manufacturing and repair of large-sized, complex profile and thin-walled products; application of protective coatings; the use of various metal powder compositions. The disadvantage of LENS is the high consumption of powder due to the peculiarities of the process. In the Electron Beam Melting technology, the part is formed by spot melting of metal powder with an electron beam in a vacuum at high temperatures (600-1100 °C). The use of an electron gun allows you to control an electron beam with the help of magnetic fields at very high speeds. Electron Beam Additive Manufacturing is also used for the manufacture of large-sized parts of simple geometry, in which a metal wire is directly introduced into the melting zone, followed by its fusion with an electron beam with previous layers ("slices") of a metal product.