3D-печатный резервуар высокого давления начал разрушаться при давлении 111 бар при расчетных 10

Сосуд под давлением, созданный в сотрудничестве между ANDRITZ Savonlinna Works Oy (производственной компаний по поставкам оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности), и экосистемой FAME (Finnish Additive Manufacturing Ecosystem, региональной экосистеме занимающейся повышением роли аддитивного производства в Финляндии), выдержал неразрушающие и разрушающие испытания, проведенные Университетом LUT, лучше, чем ожидалось. В ходе испытаний давление увеличивалось до тех пор, пока деталь не начала разрушаться, что произошло при давлении 111 бар.

Cосуд высокого давления весом около 300 кг был изготовлен на оборудовании компании ANDRITZ Savonlinna Works Oy по технологии WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) из кислотостойкой нержавеющей стали 316L. Его диаметр составил 900 мм, а высота 1600 мм.

В ходе экспериментов, проведенных в Университете LUT, проверялись его характеристики по материалу и геометрии. Готовая деталь сравнивалась, в частности, с CAD-моделью, с которой она совпала в лучшем случае с точностью в среднем до двух миллиметров, что по словам участников проекта является очень хорошим результатом, который практически объясняется шириной печатного шва.

При испытании давлением в емкость закачивалась вода, и отслеживалось, какие изменения она вызывает в диаметре самой широкой части емкости. Давление сначала постепенно увеличивалось, а затем достигло максимума.

"При давлении 66 бар заметных изменений в сосуде еще не было. Форма стала меняться после 80 бар. Мы продолжали испытания так долго, что при давлении 111 бар из сосуда вытекло немного воды. В этот момент рядом с ножками сосуда появилась небольшая трещина. Диаметр расширился на семь процентов. Результат очень хороший для такого изделия, рассчитанного на гораздо меньшее давление", - отметил докторант Калле Липиайнен из Университета LUT.

Трещина была заварена, и при следующем испытании снова возникла трещина прямо у ноги. Это говорит о том, что область ножки является слабым местом конструкции, и первая поломка не была вызвана, например, ошибкой при производстве.

"Этот сосуд был рассчитан на рабочее давление 10 бар, что включает в себя коэффициенты безопасности. Предварительный расчет показал, что разрыв произойдет при давлении около 90 бар, т.е. реальная прочность значительно превзошла ожидания. Следует отметить, что в реальных серийных изделиях испытательное давление сосуда под давлением обычно создается только при давлении, примерно в 1,5 раза превышающем рабочее, т.е. в данном случае испытательное давление составило бы всего 15 бар", - сказал Сантери Варис, менеджер по аддитивному производству компании ANDRITZ Savonlinna Works Oy.

"Результаты испытаний показали скептикам, что с помощью 3D-печати можно создавать высококачественные детали, если знать, что делать, и понимать процесс проектирования и производства. Теперь вопрос лишь в способности компаний адаптировать новую технологию к своим производственным процессам, поскольку в противном случае есть риск отстать от конкурентов", - заявил руководитель экосистемы FAME Эету Холстейн из DIMECC Oy.