Применение аддитивных технологий в подготовке листового штамповочного производства

Обсуждаются особенности листового штамповочного производства, которое отличается скоростью и стабильностью процесса изготовления деталей с высокой повторяемостью формы, в связи с чем данная технология широко применяется в условиях массового производства. С появлением большого числа опытно-конструкторских работ листовую штамповку все чаще применяют для изготовления малых серий изделий. Длительность технологической подготовки производства превышает длительность непосредственно процесса штамповки, что обусловливает необходимость применения способов повышения эффективности производства, а также сокращения временных и финансовых затрат. Одним из важнейших показателей конкурентоспособного штамповочного производства является показатель его гибкости — скорость переналадки. Применение современных аддитивных технологий позволит вывести скорость переналадки штамповочного оборудования на новый уровень. Представлен обзор публикаций на предмет оценки возможности применения аддитивных технологий при изготовлении штамповой оснастки и приведен анализ преимуществ и недостатков использования оснастки.

1. Митрофанов С. П. Групповая технология машиностроительного производства. Т. 1. Организация группового производства. Л.: Машиностроение, 1983. 407 с.

2. Гибкие технологические системы холодной штамповки / Под общ. ред. С. П. Митрофанова. Л.: Машиностроение, 1987. 287 с.

3. Технологическая подготовка гибких производственных систем / С. П. Митрофанов, Д. Д. Куликов, О. Н. Миляев, Б. С. Падун; Под общ. ред. С. П. Митрофанова. Л.: Машиностроение, 1987. 352 с.

4. Любимов В. И., Белявин К. Е. Организационно-технические основы гибкого автоматизированного производства: Метод. пособие. Минск: БНТУ, 2012. 200.

5. Васильев В. Н., Садовская Т. Г. Организационно-экономические основы гибкого производства. М.: Высш. школа, 1988. 272 с.

6. Егоров К. Н., Егорова С. А., Петрякова В. Г. Аддитивные технологии в медицине: области и технологии применения, преимущества, недостатки и перспективы развития // Перспективы развития науки в современном мире: Сб. статей по материалам VI Междунар. науч.-практ. конф., Уфа, 29 июня 2021 г. Уфа: НИЦ „Вестник науки“, 2021. С. 21–41.

7. Нагибович О. А., Голота А. С., Крассий А. Б. Современное состояние и перспективы клеточных технологий, аддитивного производства и тканевой инженерии в военной медицине // Военно-медицинский журнал. 2019. Т. 340, № 4. С. 60–63.

8. Смуров И. Ю., Конов С. Г., Котобан Д. В. О внедрении аддитивных технологий и производства в отечественную промышленность // Новости материаловедения. Наука и техника. 2015. № 2(14). С. 11–22.

9. Дремухин М. А., Наговицин В. Н. Применение аддитивных технологий в машиностроении для изготовления формообразующей оснастки // Космические аппараты и технологии. 2022. Т. 6, № 1(39). С. 21–28. DOI: 10.26732/j.st.2022.1.03.

10. Калиш П. Э. Применение аддитивных технологий при изготовлении оснастки для литья композитов // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2022. № 12. С. 589–594. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-589-595.

11. Чемодуров А. Н. Применение аддитивных технологий в производстве изделий машиностроения // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2016. № 8–2. С. 210–217.

12. Мирошниченко В. С., Голофаев А. Н., Тараненко Н. А. Аддитивные технологии в литейном производстве // Металлургия XXI столетия глазами молодых: Сб. докл. V Междунар. науч.-практ. конференции молодых ученых и студентов, Донецк, 22 мая 2019 г. Донецк: Донецкий нац. техн. ун-т, 2019. С. 111–113.

13. Гайсина Д. Г. Аддитивные технологии в ювелирном производстве// Research and Development – 2024: Сб. статей Междунар. науч.-практ. конф., Петрозаводск, 20 мая 2024 г. Петрозаводск: „Новая Наука“, 2024. С. 34– 40.

14. Лунева Д. А., Кожевникова Е. О., Калошина С. В. Применение 3D-печати в строительстве и перспективы ее развития // Вестн. Перм. нац. исследоват. политехн. ун-та. Строительство и архитектура. 2017. Т. 8, № 1. С. 90–101. DOI: 10.15593/2224-9826/2017.1.08.

15. 3D-печать в строительстве / Н. И. Ватин, Л. И. Чумадова, И. С. Гончаров и др. // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2017. № 1(52). С. 27–46. DOI: 10.18720/CUBS.52.3.

16. Конакова И. П., Пирогова И. И. Шероховатости поверхностей и их практическое применение в программе КОМПАС: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. 104 с.

17. Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка / Под ред. Л. И. Рудмана. М.: Машиностроение, 1988. 496 с.

18. Asnafi N., Rajalampi J., Aspenberg D. Design and Validation of 3D-Printed Tools for Stamping of DP600 // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019.

19. Skåre T., Asnafi N. Forming and trimming of 2-mm thick DP600 sheet steel in tools and dies 3D-printed in maraging steel by laser-based powder bed fusion // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. N 967. P. 012040. DOI: 10.1088/1757-899X/967/1/012040.

20. Asnafi N., Rajalampi J., Aspenberg D., Alveflo A. Production Tools Made by Additive Manufacturing Through Laserbased Powder Bed Fusio // BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte. 2020. N 165. DOI: 10.1007/s00501-020-00961-8.

21. Кононов И. Ю., Аксёнов Л. Б. Использование пластиковых штампов, изготовленных 3D-печатью, в обработке металлов давлением // Заготовительные производства в машиностроении. 2016. № 6. С. 22–26.

22. Кононов И. Ю., Аксенов Л. Б. Формовка гофрированных мембран в пластиковых штампах, изготовленных 3-D печатью // Неделя науки СПбПУ: Материалы науч. конф. с международным участием. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. Ч. 2. C. 215–218.

23. Du Z. H., Chua C. K., Chua Y. S., Loh-Lee K. G., Lim S. T. Rapid sheet metal manufacturing, Part 1: indirect rapid tooling // Intern. Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2002. Vol. 19, № 1. P. 411–417.

24. Durgun I. Sheet metal forming using FDM rapid prototype tool // Rapid Prototyping Journal. 2015. Vol. 21, № 4. P. 412–422.

25. Changeable and Reconfigurable Manufacturing Systems / Ed. Hoda A. ElMaraghy. London: Springer-Verlag, Ltd, 2009.

26. Tondini F., Arinbjarnar U., Basso A., Nielsen C. V. 3D printing to facilitate flexible sheet metal forming production // Procedia CIRP. 2021. Vol. 103. P. 91–96.

27. Cheah C. M., Chua C. K., Lee C. W., Lim S. T., Eu K. H., Lin L.T. Rapid sheet metal manufacturing. P. 2. Direct rapid tooling // Advanced Manufacturing Technology. 2002. Vol. 19, N 7. P. 510–515.

28. Сережкин М. А., Гроссман М. Ф. Оценка работоспособности инструмента, изготовленного методом FDMпечати, для вытяжки листового металла // Заготовительные производства в машиностроении. 2023. Т. 21, № 9. С. 396–406.

29. Лавриненко В. Ю., Сережкин М. А., Балахонцева Н. А., Садиков Ж. Экспериментально исследования процесса гибки листовых заготовок на прессах и листоштамповочных молотах с использованием FDM-штампов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2023. № 2 (358). С. 27–34.

30. Сережкин М. А., Гроссман М. Ф. Определение механических свойств вытяжного инструмента, изготовленного методом FDM-печати // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2023. № 4 (360). С. 172–183.

31. Сережкин М. А., Климюк Д. О., Плохих А. И. Анализ возможности использования 3D-печати для быстрого инструментального производства в области холодной листовой штамповки // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2020. № 3 (341). С. 20–30.

32. Klimyuk D., Serezhkin M., Plokhikh A. Application of 3D printing in sheet metal forming // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 38. P. 1579–1583.

33. Frohn-Sörensen P., Geueke M., Tuli T. B. et al. 3D printed prototyping tools for flexible sheet metal drawing // Intern. Journal Adv. Manuf. Technol. 2021. N 115. P. 2623–2637.

34. Schuh G., Bergweiler G., Bickendorf P., Fiedler F., Colag C. Sheet metal forming using additively manufactured polymer tools // Procedia CIRP. 2020. Vol. 93. P. 20–25.

35. Nakamura N., Mori K.-I., Abe F., Abe Y. Bending of sheet metals using plastic tools made with 3D printer // Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 15. P. 737–742.

36. Giolu C., Pupăză C., Amza C. Exploring Polymer-Based Additive Manufacturing for Cost-Effective Stamping Devices: A Feasibility Study with Finite Element Analysis // Polymers. 2024. Vol. 16. P. 1894. DOI: 10.3390/polym16131894.

37. Aksenov L. B. et al. Stress State of 3D-Printed Plastic Dies at Thin-Sheet Aluminum Bending // Solid State Phenomena, 2021. Vol. 316. P. 110–115.

38. Ziemian C., Sharma M., Ziemi S. Anisotropic Mechanical Properties of ABS Parts Fabricated by Fused Deposition Modelling // Mechanical Engineering; Ed. M. Gokcek. InTech Open. 2012. DOI: 10.5772/34233.

39. Zhong W., Li F., Zhang Z. et al. Short fiber reinforced composites for fused deposition modeling // Materials Science and Engineering: A. 2001. Vol. 301, N 2. P. 125–130.