3.2. Технологический процесс изготовления крестовины карданного вала автомобиля газ-330273 с применением аддитивных технологий.

Преимуществами аддитивного метода изготовления над традиционными является меньшая трудоёмкость, так как для изготовления детали требуется маленькое количество оборудования, существенное сокращение затрат на проектирование: аддитивные технологии – цифровая среда, и на машиностроительные материалы: деталь создаётся за счёт сложения, а не вычитания.

Структура аддитивного технологического процесса производства изделий машиностроения  показана на схеме 3.1[10].

Схема 3.1

Cтандарты, нормативы, техническое задание

CAD-модельль

Экспорт в STL

Поиск дефектов

Исправление полигональной сетки

да

нет

Нарезка

Загрузка

Послойное изготовление

Окончательная обработка

Контроль

не пройден

Изделие

пройден

На первом этапе создаётся 3D модель изделия в CAD-программе в соответствии с техническим заданием и требованиями стандартов.

На втором этапе происходит экспорт данных файл а программы 3D моделирования в формат, воспринимаемый программой (например STL), управляющей аддитивной машиной. Затем производится поиск возможных дефектов модели. Модель, предназначенная для 3D-печати, должна быть герметичной, монолитной и не содержать полых стенок.

Далее осуществляется преобразование информации из STL-файла в команды, которые выполняет машина аддитивного производства, производя изделие, это G-код. Во время этой процедуры нужно выбрать подходящий масштаб детали и правильное положение, точное позиционирование модели на рабочей поверхности, эти факторы влияют на результат процесса, прочность, шероховатость поверхности и расход материала.

На следующем этапе после выполнения настроек происходит разделение модели на слои материала, которые формируют тело детали за один рабочий цикл. Этот процесс называется нарезка.

В процессе подготовки и настройки 3D-принтера выполняется калибровка, предварительный нагрев рабочих элементов, выбор модельного материала и задание.

После выполнения всех подготовительных операций, запускается процесс печати - послойное объединение материала.

Изделие, или «модель», производится выдавливанием («экструзией») и нанесением микрокапель расплавленного термопластика с формированием последовательных слоев, застывающих сразу после экструдирования.

Пластиковая нить разматывается с катушки и скармливается в экструдер – устройство, оснащенное механическим приводом для подачи нити, нагревательным элементом для плавки материала и соплом, через которое осуществляется непосредственно экструзия. Нагревательный элемент служит для нагревания сопла, которое в свою очередь плавит пластиковую нить и подает расплавленный материал на строящуюся модель. Как правило, верхняя часть сопла наоборот охлаждается с помощью вентилятора для создания резкого градиента температур, необходимого для обеспечения плавной подачи материала.

Экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем алгоритмов, аналогичных используемым в станках с числовым программным управлением. Сопло перемещается по траектории, заданной системой автоматизированного проектирования («САПР» или «CAD» по англоязычной терминологии). Модель строится слой за слоем, снизу вверх. Как правило, экструдер (также называемый «печатной головкой») приводится в движение пошаговыми моторами или сервоприводами. Наиболее популярной системой координат, применяемой в FDM, является Декартова система, построенная на прямоугольном трехмерном пространстве с осями X, Y и Z. Альтернативой является цилиндрическая система координат, используемая так называемыми «дельта-роботами».

Произведенное изделие при необходимости подвергается дополнительным технологическим операциям: удаление поддерживающих опор, химическая или термическая обработка, финишная доводка рабочих поверхностей.

Заключительным этапом является контроль качества.

Технологический процесс изготовления крестовины карданного вала автомобиля ГАЗ-330273 с применением аддитивных технологий можно представить в виде следующей последовательности:

1	И зучение стандартов и нормативов

2	Р азработка цифровой модели крестовины

3	Определение напряжений, действующих на крестовину

4	В ыбор ПКМ и его обоснование

5	И зготовление и проведение испытания образцов из выбранного ПКМ

6	О ценка работоспособности модели крестовины в CAE системе

7	К онвертация цифровой модели крестовины в формат STL

8	З агрузка в экструдер компонентов ПКМ и формирование нити

9	П одготовка 3D принтера: нагрев рабочих элементов, загрузка нити

10	З апуск и контроль процесса формования

11	О кончательная обработка

12

Контроль