04. Сенин П. В., Чаткин М. Н., Кильмяшкин Е. А. Аддитивные технологии для производства и ремонта сельскохозяйственной техники

Печать

DOI: 10.15507/2658-4123.034.202404.584-596

УДК 666:629.3.0835.5:631.3

Аддитивные технологии для производства и ремонта сельскохозяйственной техники

Сенин Петр Васильевич
доктор технических наук, профессор кафедры технического сервиса машин Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3400-7780, Researcher ID: H-1219-2016, SPIN-код: 3197-5080, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Чаткин Михаил Николаевич
доктор технических наук, профессор кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3758-7066, SPIN-код: 3600-3720, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Кильмяшкин Евгений Анатольевич
кандидат технических наук, доцент кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4827-8277, Researcher ID: CAF-9821-2022, SPIN-код: 6497-0730, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. В статье поднимается проблематика ремонта современной сельскохозяйственной техники. Из-за усложнения конструкций узлов машин возникает проблема отказа входящих в большом количестве в их состав деталей. Зачастую эти детали производители отдельно не продают, что делает невозможным ремонт вышедших из строя узлов. В этом случае требуется покупка узла в сборе. Cуществующая проблема поставок запасных частей значительно усугубляет состояние вопроса. Увеличивается время устранения отказа, что негативно сказывается на рентабельности производства из-за крайне ограниченного времени на выполнение большинства сельскохозяйственных работ. Решение вопроса с поставками запчастей, снижение стоимости ремонта и времени простоя предлагаются в самостоятельном производстве деталей с использованием аддитивных технологий.
Цель исследования. Изучение полного цикла аддитивного производства с использованием 3D-сканирования, 3D-печати, вакуумного литья в силиконовые формы для уменьшения расходов на реновацию технических средств в агропромышленном комплексе.
Материалы и методы Аддитивная технология – метод послойного выращивания объектов. Оборудование, применяемое в данной технологии, включает в себя компьютер, 3D-принтер, 3D-сканер. 3D-принтер, основываясь на данных CAD-модели, распределяет материал на поверхности построения, где с помощью различных технологий (спекания, склеивания или расплавления) придает форму будущей детали. 3D-сканер позволяет создать трехмерную CAD-модель существующей детали для дальнейшей обработки с целью усовершенствования, модернизации, расширения или просто копирования с возможностью последующей распечатки. Помимо производства изделий 3D-печатью очень популярно направление вакуумного литья полимеров в силиконовые формы. Данная технология может использовать в качестве мастер-модели прототипы, распечатанные на 3D-принтере или полученные классическим способом производства.
Результаты исследования. Для исследования состояния вопроса использовался материал, полученный в НИР на базе Центра проектирования и быстрого прототипирования «Рапид-Про» Национального исследовательского Мордовского государственного университета. Полагаясь на статистические данные за последние 5 лет, пришли к выводу, что изучение всех видов работ цикла аддитивного производства в последнее время становится актуальным. Наблюдается тенденция увеличения спроса на услугу 3D-сканирования и реверс-инжиниринг.
Обсуждение и заключение. Использование аддитивных технологий позволяет быстро изготовить детали любой сложности и существенно сократить время научных исследований и проектирования. Для этого необходимо создавать в образовательных, производственных и научных учреждениях специальные участки, сектора и центры, оснащенные оборудованием, позволяющим работать в области аддитивного производства. Проблему осложняет отсутствие подготовленных кадров, базовых знаний об аддитивных технологиях и навыков использования имеющегося оборудования и связанного с ним производства. Это существенно снижает скорость внедрения в ремонтные предприятия указанных технологий и создания соответствующих участков на предприятиях агропромышленного комплекса, что требует обучения специалистов и проведения переподготовки.

Ключевые слова: 3D-печать, 3D-сканирование, реверс-инжиниринг, аддитивная технология, литье

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности: авторы выражают признательность сторонним участникам, которые внесли определенный вклад в исследование.

Для цитирования: Сенин П. В., Чаткин М. Н., Кильмяшкин Е. А. Аддитивные технологии для производства и ремонта сельскохозяйственной техники // Инженерные технологии и системы. 2024. Т. 34, № 4. С. 584–596. https://doi.org/10.15507/2658-4123.034.202404.584-596

Заявленный вклад авторов:
П. В. Сенин – постановка задач исследования, общее руководство.
М. Н. Чаткин – общее руководство, формулировка выводов.
Е. А. Кильмяшкин – теоретический анализ, формулировка выводов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 24.07.2024;
поступила после рецензирования 16.08.2024;
принята к публикации 23.08.2024

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Литунов С. Н., Слободенюк В. С., Мельников Д. В. Обзор и анализ аддитивных технологий. Часть 1 // Омский научный вестник. 2016. № 1 (145). С. 12–17. URL: https://clck.ru/3DXM4T (дата обращения: 26.06.2024).

2. Katkar R. A., Taft R. M., Grant G. T. 3D Volume Rendering and 3D Printing (Additive Manufacturing) // Dental Clinics of North America. 2018. Vol. 62, Issue 3. P. 393–402. https://doi.org/10.1016/j.cden.2018.03.003

3. Мальцева О. В. Развитие мирового рынка 3D-принтеров // Российский внешнеэкономический вестник. 2018. № 9. С. 88–97. URL: https://journal.vavt.ru/rfej/article/view/1610 (дата обращения: 17.06.2024).

4. Additive Manufacturing of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites Using Fused Deposition Modeling / F. Ning [et al.] // Composites Part B: Engineering. 2015. Vol. 80. P. 369–378. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.06.013

5. Additive Manufacturing (3D Printing): A Review of Materials, Methods, Applications and Challenges / T. D. Ngo [et al.] // Composites Part B: Engineering. 2018. Vol. 143. P. 172–196. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.02.012

6. Mohsen A. The Rise of 3-D Printing: The Advantages of Additive Manufacturing Overtraditional Manufacturing // Business Horizons. 2017. Vol. 60, Issue 5. P. 677–688. https://doi.org/10.1016/j.bushor.2017.05.011

7. Анализ аддитивного оборудования для 3D-печати деталей / И. Г. Голубев [и др.] // Технический сервис машин. 2019. №1 (134). С. 194–200. EDN: ZCGKHB

8. Suryatal B. K., Sarawade S. S., Deshmukh S. P. Fabrication of Medium Scale 3D Components Using Stereolitography System for Rapid Prototyping // Jornal of King Saud Univercity – Engineering Sciences. 2023. Vol. 35, Issue 1. P. 40–52. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2021.02.012

9. Kuo Ch.-Ch., Chen Y.-R. Rapid Optical Inspection of Bubbles in the Silicone Rubber // Optik – International Journal for Light and Electron Optics. 2013. Vol. 124, Issue 13. P. 1480–1485.

10. Антибас И. Р., Дьяченко А. Г. Моделирование, изучение и изготовление стойки культиватора из композитных материалов // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28, № 3. С. 366–378. https://doi.org/10.15507/0236-2910.028.201803.366-378

11. Karande A. M., Kalbande D. R. Weight Assignment Algorithms for Designing Fully Connected Neural Network // International Journal of Intelligent Systems and Applications. 2018. Vol. 10, No. 6. P. 68–76. https://doi.org/10.5815/ijisa.2018.06.08

12. Sanatgar R. H., Campagne C., Nierstrasz V. Investigation of the Adhesion Properties of Direct 3D Printing of Polymers and Nanocomposites on Textiles: Effect of FDM Printing Process Parameters // Applied Surface Science. 2017. Vol. 403. P. 551–563. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.01.112

13. Dev S., Srivastava R. Experimental Investigation and Optimization of FDM Process Parameters for Material and Mechanical Strength // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 26. Part 2. P. 1995–1999. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.435

14. Перспективы применения аддитивных технологий при ремонте сельскохозяйственной техники / И. Г. Голубев [и др.] // Труды ГОСНИТИ. 2018. Т. 130. С. 214–219. EDN: YVGNHL

15. Rapid Prototyping for Assembly Training and Validation / A. Ahmad [et al.] // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 48, Issue 3. P. 412–417. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.06.116

16. Нефёлов И. С. Восстановление изношенных деталей машин при помощи дополнительных ремонтных деталей, изготовленных методами аддитивных технологий // Ремонт, восстановление, модернизация. 2018. № 11. С. 15–17. https://doi.org/10.31044/1684-2561-2018-0-11-15-17

17. Скороходов Д. М. Влияние факторов на точность контроля качества запасных частей сельскохозяйственной техники автоматизированным измерительным устройством // Агроинженерия. 2018. № 2 (84). С. 44–49. https://doi.org/10.26897/1728-7936-2018-2-44-49

18. Разработка адаптивного центробежного рабочего органа для внесения минеральных удобрений с применением технологий быстрого прототипирования / В. А. Овчинников [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 2. С.222–234. https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202202.222-234

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.