F2Новости

FGF: оставить нельзя обработать

23-27 мая 2022 года F2 innovations приняла участие в международной выставке «Металлообработка 2022». В рамках выставки состоялся форум по аддитивным технологиям и 3D-решениям INDUSTRY3D, где выступил технический директор F2 innovations Безукладников Игорь Игоревич с докладом на тему «FGF: оставить нельзя обработать». 
*В конце статьи есть видео с записью выступления.

Шнековый экструдер (FGF технология) F2 Pellet в интеграции с роботизированной ячейкой

Плюсы и минусы FGF печати

Самая старая технология 3D-печати – это технология FDM (печать методом послойного наложения). До сих пор эта технология широко используется и продолжает развиваться. Тем не менее, она имеет недостатки, главным из которых является малая производительность, невозможно увеличить скорость печати более 200-300 мм/ч.
Альтернативой является относительно новая технология - технология FGF (печать гранулированным полимером). Она отличается весьма масштабируемой производительностью, от 1,5-3 кг/ч до нескольких сотен кг/ч. 

Несмотря на очевидные достоинства, у данной технологии существует ряд недостатков. Одним из которых является слабое качество поверхности, а именно высокая шероховатость, возникающая из-за значительной высоты слоя. Однако, в некоторых сферах это не является проблемой, а наоборот. В основном это различные декоративные предметы или применения для которых не требуется постобработка.

В каких случаях выгодно применять эту технологию? Лучше всего использовать подход на основе синтеза классической (субтрактивное производство, когда изделие является результатом достаточно длинного технологического процесса) и аддитивной технологии производства. Для того, чтобы повысить качество внешней поверхности детали, полученной методом FGF, предлагается использовать постобработку, при помощи которой можно добиться нужных значений шероховатости, увеличить детализацию печати и т. д. Каждый материал подвластен определенному виду постобработки, но, в основном, используются классические способы: при помощи фрезерного или токарного станка. В нашем гиде по полимерным гранулам (Pellet guide), мы описали виды постобработки для гранульных полимеров, которыми пользуемся чаще всего, а также температурные характеристики, плюсы и минусы каждого вида полимера. Скачать -> https://disk.yandex.ru/i/KKbdZfZBdU3bag


Применимость гибридной технологии

Гибридные технологии на базе гранульного экструдера могут использоваться для целого ряда применений.


Классическим является применение для технологической оснастки – различная крепежная оснастка, которую можно использовать на различных этапах производства. Не менее востребованным является формообразующая оснастка, технология подходит для выкладки стеклотканью, углетканью и других схожих процессов. 

Другая оснастка – фиксирующая, является подвидом технологических крепежных оснасток. Данная оснастка создается при помощи технологии аддитивного формообразования. Тем самым, открывается возможность сделать деталь полой или с внутренними каналами. Другими словами, посредством небольших затрат возможно получить вакуумную крепежную оснастку.

Помимо оснастки FGF печать имеет широкое применение в печати заготовок конечных деталей и восстановлении поврежденных изделий.



Кейсы

Применимость FGF печати лучше прослеживается на реальных примерах. Рассмотрим несколько из них.

Весьма нетрадиционное применение – гибка металла пластиковыми пуансонами из PETG и ABS пластиков. Обычно металл гнут металлом, фрезеруют соответствующие пуансоны из высокопрочной стали по высокой цене. Полтора - два года назад мы выяснили, что листовой металл можно гнуть пластиковыми пуансонами. Такой пуансон выдерживает до 10 итераций гибки тонкостенного металла. Если говорить о каких-либо единичных деталях или процессе разработки нового устройства или системы, данный пуансон практически бесплатен по сравнению с металлическим, полученным классическим способом. Успешно можно погнуть обычную сталь толщиной до 3 мм.


Формообразующая оснастка для выкладки стекловолокна – распространенное применение FGF печати. Один из кейсов: создание силовых элементов конструкций лодки. Другой похожий кейс: корпусные детали лодки, напечатанные на FGF 3D принтере. Одно из ключевых отличий этого проекта – минимизация используемого материала, лодка строилась с небольшим заполнением и, соответственно, получилась достаточно облегченного веса по сравнению с лодкой, произведенной стандартными методами. 
Еще один интересный кейс с формообразующей оснасткой: компания Thermwood, один из мировых лидеров в области FGF-технологий, разработала совместный проект с Boeing. Они начали производить законцовки крыла, элеронов и других управляющих рулевых поверхностей.

Что касается вакуумной оснастки, на гибридном принтере возможно сделать качественную внешнюю поверхность с внешними каналами для прилегания изделия и вакуумирования. Кроме того, обеспечить внутренние каналы для того, чтобы обеспечить равномерный отсос воздуха со всей поверхности изделия. В отличие от классических способов, гибридный метод 3D печати упрощает и ускоряет производство.


Помимо оснасток, методом FGF создаются и конечные изделия. Например, одна из лидирующих мировых компаний напечатала катер методом FGF. Катер весом 2,3 тонны был напечатан за 72 часа и постобработан за небольшой период времени. При печати использовался экструдер с высокой пропускной способностью (свыше 100 кг/ч). 
В скором времени в Казани будет запущен проект по печати лодки на оборудовании нашей компании. Университет Иннополис в этом году планирует напечатать лодку из ABS пластика методом FGF и последующей постобработки. К концу года мы должны увидеть результаты этого проекта. 


Заключение

Уже достаточно долгое время мы занимается технологией FGF-печати и можем заявить, что технология действительно востребована. Однако, как и любая другая технология, она имеет тонкости, которые влияют на конечный результат.


Например, когда мы делаем изделие методом FGF, из-за большого слоя получаются широкие валики и возникает проблема обеспечения сплошности заполнения. Когда мы пытаемся покрыть валиками ту или иную поверхность для заполнения, при повороте появляются пропуски и т.д. Это требует переделки с точки зрения ПО. Мы уже занимаемся этим вопросом и в настоящий момент имеем достаточно хорошие результаты по части получения конечных изделий данным методом.

Посмотреть запись выступления Игоря Игоревича, технического директора F2 innovations, с докладом на тему "FGF: оставить нельзя обработать":
Новости компании