ОБОБЩЕНИЕ ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ 3D ПЕЧАТИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ

GENERALIZATION OF THE TECHNOLOGY APPLICATION EXPERIENCE 3D PRINTS FOR PROPELLER MAKING

Ksenia Kushner

master student, Department of Shipbuilding and Energy Complexes of Marine Engineering, Astrakhan State Technical University,

Russia, Astrakhan

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена обзору современного состояния и перспективам развития технологии 3D печати в области производства судовых гребных винтов. Применение технологий позволит снизить себестоимость продукта, уменьшить расходы, сэкономить время производства, а также получить новые технико-экономические показатели продукции. В обзоре приводится опыт применения аддитивных технологий для производства гребных винтов.

ABSTRACT

The article is devoted to a review of the current state and prospects for the development of 3D printing technology in the production of marine propellers. It is noted that the use of technologies will reduce the cost of the product, reduce costs, save production time, as well as obtain new technical and economic indicators of products. The review describes the experience of using additive technologies for the production of propellers.

Ключевые слова: гребной винт, аддитивные технологии, 3D печать.

Keywords: propeller, additive technology, 3D printing.

Гребной винт современного судна – это сложный и ответственный элемент, который используется для преобразования энергии судового двигателя в энергию движения судна. Уклон лопастей гребного винта при его вращении перемещает массу воды, реакция которой является движущей силой для судна.

Создаваемая гребным винтом тяга по большей части затрачивается на преодоление силы сопротивления движению судна в воде. Гребной винт является крайне ответственным и нагруженным элементом энергетической установки судна, так как он имеет меньшую на несколько порядков площадь рабочей поверхности, при этом перерабатывает большую мощность, чем вся поверхность корпуса судна [1].

Соответственно к проектированию гребных винтов предъявляются особые высокие требования, непосредственно влияющие на качество их изготовления и воплощения «в металле». Недостаточная точность изготовления и ошибки проектировщика могут приводить к настолько сильной структурной вибрации корпуса, что судно невозможно будет эксплуатировать. Таким образом, качество проектирования и изготовления гребных винтов на судне является основополагающим фактором в определении скорости хорда судна, обеспечении нормальной работы двигателя и, как результат, безопасность и экономичность эксплуатации судна в целом.

С развитием аддитивных технологий в судостроении, а именно широкоформатной 3D печати стало возможным изготовление гребных винтов по новой технологии, позволяющей получить качественно новый и стабильный результат при снижении затрат на производство [2]. Работа посвящена обзору и обобщению опыта применения технологий 3D печати при изготовлении гребных винтов.

Самым современным образцом гребного винта, напечатанного с помощью аддитивных технологий, стал гребной винт движительно-рулевой колонки ДРК-150, созданный специалистами Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. Примененная в производстве этого винта технология являются уникальной и инновационной для России. Впервые гребной винт изготовлен с помощью аддитивных технологий, а именно напечатан на 3D-принтере (рис. 1).

Рисунок 1. Гребной винт, изготовленный по аддитивной технологии

Масса винта составляет порядка 120 кг. Отметим, что винт аналогичного размера и шага, полученный при помощи технологии литья и последующей механической обработки, имеет массу более 160 кг. Снижение массы винта при сохранении прочностных характеристик позволило существенно сократить нагрузку на судовой валопровод и коленчатый вал двигателя судовой энергоустановки.

Технологический процесс изготовления винта, которое производилось с помощью установки прямого лазерного выращивания, схожего с процессом спекания [3], занял около 48 часов. В сравнении с «классическим» подходом, эта технология также позволяет сократить время.

Голландская компания Damen провела официальную презентацию своего винта WAAMpeller, который заявляется как первый в мире винт, напечатанный на 3D-принтере.

После тщательных испытаний, подтвержденных Bureau Veritas, в штаб-квартире Damen Shipyard Group в Нидерландах был представлен первый в мире одобренный 3D-печатный судовой пропеллер WAAMpeller. Этот успех является результатом тесного сотрудничества между RAMLAB, Promarin, Autodesk, Bureau Veritas и Damen (рис. 2).

Рисунок 2. Винт, напечатанный из никель-алюминий-бронзового сплава с помощью дуговой сварки

Семь месяцев велась разработка технологии пятью компаниями, коллективные ресурсы и знания для разработки первого в мире гребного винта позволили напечатать его на 3D-принтере. Компания Promarin разработала трехлопастный винт. RAMLAB порта Роттердама выполняла производство с использованием методов аддитивного производства с проволочной дугой (WAAM) при поддержке опыта Autodesk в области программного обеспечения, робототехники и аддитивного производства.

Список литературы:

1. Денисов В. А. Совершенствование технологии изготовления гребных винтов с помощью управляющих программ формирования сложных криволинейных поверхностей : дис. – Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, 2007.
2. Кушнир Н. В. и др. 3D-принтеры: технологии трехмерной печати и их влияние на общество и экономику //Электронный сетевой политематический журнал" Научные труды КубГТУ". – 2015. – №. 5. – С. 464-471.
3. Тимофеев А. Н. и др. Установка селективного лазерного спекания и способ получения крупногабаритных изделий на этой установке. – 2020.