Новинки в металлообработке за последнее десятилетие

Основой нашей цивилизации являются изделия из металла. Из него изготовлены тонкие провода, по которым течет электричество, и огромные турбины, которые это электричество вырабатывают. Бытовые товары и космические корабли – все это производится на металлообрабатывающих станках. Доказано, что их прообразы существовали еще в Древнем Египте и Греции.

С тех пор отрасль прошла интереснейший путь развития, особенно в ХХI веке. Наука обогатила металлообработку новыми революционными открытиями, и хоть такие новости не попадают на первые полосы газет, но они очень интересны, поскольку некоторые из них изменили всю отрасль. Давайте же посмотрим, что инновационного произошло в технологиях и методах металлообработки за последние 10-15 лет.

Коботы - коллаборативные роботы

Сотрудничество робота с человеком на производстве уже давно не фантастика, а неотъемлемая часть рабочего процесса. Коботы – коллаборативные роботы – существенно облегчают труд работников предприятий. Эти роботы выполняют повторяющиеся, рутинные задачи автоматически, которые раньше отнимали время и вели к ошибкам человека вследствие своей рутинности.

Коботы снабжены множеством датчиков и сенсоров, которые постоянно мониторят окружающую обстановку. Мощный встроенный компьютер обладает функцией распознавания образов, что позволяет коботу оперативно реагировать на посторонние движения, появление препятствий, отклонения процесса от заложенного алгоритма. Благодаря этому достигается максимальный уровень безопасности при взаимодействии с человеком.

В отличии от обычных промышленных роботов, которые выполняют программу действий, практически не реагируя на изменения в окружающей обстановке и не контролируя результаты своей деятельности, коботы запрограммированы на максимальную гибкость, особое внимание уделяется безопасности оператора.

Для промышленного робота обязательно следует выделить и оградить в цеху специальную территорию, во избежание травм случайно попавшего в зону действия персонала, коботы же могут работать буквально на одном столе с оператором-человеком. Кроме того, коллаборативные роботы могут обучаться, анализируя действия человека, за несколько десятков минут, что не требует привлечения специалиста по программированию.

Аддитивные технологии

3D-принтеры могут печатать не только пластиковые предметы, но и использовать для этого металл. Прототип такого принтера был представлен еще в 2017 году, а на сегодня такие принтеры производятся серийно. MarketsandMarkets прогнозирует, что рынок 3D печати металлами достигнет $2,8 млрд к 2025 году.

В чем же успех 3D технологий? С их помощью можно создать практически любую геометрическую форму, не прибегая к множеству операций. Существенно уменьшается время создания прототипов изделий, возможен выпуск мелких партий или вообще индивидуальных деталей без перенастройки производственных линий.

Обработка металла лазером

В 50-х годах ХХ века был создан первый генератор лазерного луча. С тех пор многие разработки ученых были приняты на вооружение металлообрабатывающей отраслью, и сейчас даже небольшие предприятия используют лазерное оборудование для резки металла, гравировки (кстати, не только металла – лазером обрабатывают пластик, фанеру, стекло и пр.)

Качество, точность и скорость – вот благодаря чему лазер столь востребован. Суть технологии состоит в том, что узконаправленное сфокусированное излучение лазера нагревает заданные области заготовки, где металл сначала плавится, а затем, при необходимости, испаряется. В отличии от традиционной, механической резки металла лазерная технология не оставляет стружки, края получаются идеально ровными и без сколов.

Цифровизация

Цифровые технологии в отрасли представлены внедрением систем компьютерной обработки данных, разработкой специального программного обеспечения, оборудования для сбора и анализа данных в процессе производства.

Одной из важнейших возможностей цифровизации в металлообработке является компьютерное моделирование и симуляция. Стало возможно создавать виртуальные модели изделий, проводить испытания не прибегая к созданию реальных прототипов. Это намного ускоряет и удешевляет процесс разработки новых изделий. Качество разработки при этом становится выше – ведь за единицу времени возможно оценить большее количество вариантов.

Облачные вычисления в последние годы популярны во всех областях деятельности человека, не стала исключением и металлообрабатывающая отрасль. Благодаря высокочувствительным современным датчикам выполняется сбор информации о производственном процессе, оцениваются его результаты.

Затем самообучающийся искусственный интеллект, работающий на основе облачных вычислений, выявляет тренды, анализирует причины дефектов, и, благодаря обратной связи с управляющей электроникой, автоматически оптимизирует производственный процесс.

Нанотехнологии

Наноматериалы произвели революцию в металлообработке благодаря своим уникальным свойствам. Металл с помощью нанотехнологий изменяет свою структуру на молекулярном уровне, приобретая новых характеристики, такие как повышенная прочность или гибкость, улучшенная электро- теплопроводность, невосприимчивость к коррозии.

Немаловажно то, что нанотехнологии позволяют создавать более легкие металлы с повышенным уровнем прочности, что широко используется в авиации и ракетостроении, автомобильной промышленности.

Это достигается благодаря добавлению наночастиц к основной массе металла – так получают композиты. Классический пример – добавление частиц углерода к стали повышает ее прочность и твердость. Добавление наночастиц золота или серебра к металлам позволяет их делать нечувствительными к воздействию агрессивных сред.

Нанодисперсные порошки позволяют создавать сверхтвердые режущие инструменты, которые широко используются в металлообработке.