vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"vsgiu-227Research ArticleАвтоматизация и информационные технологииAutomation and information technologyАВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НАПЛАВКИ С ПОМОЩЬЮ НАСТОЛЬНОГО 3D ПРИНТЕРАAUTOMATION OF THE SURFACING PROCESS USING A DESKTOP 3D PRINTERРозенштейнЕвгений ОлеговичRozenshteinEvgeny O.

магистр кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения

Master of the Department of Metal Technology and Aviation Materials Science

evgeny.rozenshtejn@yandex.ruГомзяковБогдан ВалерьевичGomzyakovBogdan V.

бакалавр кафедры конструирования и технологии электронных систем и устройств

Bachelor student of the Chair of Design and Technology of Electronic Systems and Devices

bogdan.licey@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1150-6747ОсинцевКирилл АлександровичOsintsevKirill A.

aспирант кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения

Postgraduate student of the Department of Metal Technology and Aviation Materials Science

osincev.ka@ssau.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4809-8660КоноваловСергей ВалерьевичKonovalovSergey V.

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии металлов и авиационного материаловедения

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Metal Technology and Aviation Materials Science

ksv@ssau.ruСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. КоролеваРоссияSamara National Research University named after academician S.P. KorolevaRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева Russian FederationSamara National Research University named after academician S.P. KorolevaRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. КоролеваRussian FederationSamara National Research University named after academician S.P. KorolevaRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева Russian FederationSamara National Research University named after academician S.P. KorolevaRussian Federation202119062025043135Copyright © Розенштейн Е.О., Гомзяков Б.В., Осинцев К.А., Коновалов С.В., 20252025Розенштейн Е.О., Гомзяков Б.В., Осинцев К.А., Коновалов С.В.Rozenshtein E., Gomzyakov B., Osintsev K., Konovalov S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/227

Предложены технологические решения по автоматизации процесса наплавки на базе настольного 3D принтера Anycubic Chiron, печатающего по технологии моделирования методом наплавления (FDM). В качестве процесса наплавки была выбрана сварка в среде защитных газов плавящимся электродом (GMAW). Выбраны материалы для защиты стола и компонентов принтера от искр и теплового воздействия. Разработана модель и выбран материал для держателя сварочной горелки. В качестве материала для защиты стола использовали стекловолокнистую огнеупорную плиту толщиной 15 мм, теплопроводность которой при температуре 400 ºС составляет 0,092 Вт/(м⋅К). Для держателя сварочной горелки выбран деформируемый алюминиевый сплав АМг2, который обладает хорошей свариваемостью и обрабатываемостью. Разработана схема подключения сварочного аппарата к плате 3D принтера, основным компонентом которой является механическое реле. Предложена схема управления процессом наплавки на основе команд от платы принтера, передаваемых на сварочный аппарат.

Technological solutions for automation of the surfacing process based on the Anycubic Chiron desktop 3D printer, which uses Fused Deposition Modeling (FDM) technology, are proposed. Gas metal arch welding (GMAW) was chosen as the surfacing process. Materials were selected to protect table and printer components from sparks and heat. Model is developed and material is selected for welding torch holder. As a material for protecting table, a 15 mm thick glass fiber refractory plate was used, thermal conductivity of which at a temperature of 400 ºС is 0.092 W/(m⋅K). For the holder of welding torch, a wrought aluminum alloy AMg2 was chosen, which has good weldability and machinability. A diagram has been developed for connecting welding machine to the board of 3D printer, the main component of which is a mechanical relay. A scheme for controlling surfacing process based on commands from the printer board transmitted to the welding machine is proposed.

3D печатьаддитивные технологииавтоматизациянаплавкасварка3D printingadditive technologiesautomationsurfacingweldingReferencesSedinkin I.S. 3D Printing. 2020. Vol. 148. P. 148–162.Sedinkin I.S. 3D Printing. 2020. Vol. 148. P. 148–162.Sotov A.V. et al. Investigation of the IN-738 superalloy microstructure and mechanical properties for the manufacturing of gas turbine engine nozzle guide vane by selective laser melting // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2020. Vol. 107. No. 5-6. P. 2525–2535.Sotov A.V. et al. Investigation of the IN-738 superalloy microstructure and mechanical properties for the manufacturing of gas turbine engine nozzle guide vane by selective laser melting. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2020, vol. 107, no. 5-6, pp. 2525–2535.Alkahari M.R. et al. Properties of 3D printed structure manufactured with integrated pressing mechanism in FDM // J. Mech. Eng. Res. Dev. 2021. Vol. 44. No. 2. P. 122–131.Alkahari M.R. et al. Properties of 3D printed structure manufactured with integrated pressing mechanism in FDM. J. Mech. Eng. Res. Dev. 2021, vol. 44, no. 2, pp. 122–131.Brooks S. et al. 4D Aliphatic photopolymer polycarbonates as direct ink writing of biodegradable, conductive graphite-composite materials // Polym. Compos. 2021. Vol. 42. No. 10. P. 5134–5143.Brooks S. et al. 4D Aliphatic photopolymer polycarbonates as direct ink writing of biodegradable, conductive graphite-composite materials. Polym. Compos. 2021, vol. 42, no. 10, pp. 5134–5143.Topaiboul S., Saingam A., Toonkum P. Preliminary study of unmodified wax printing using fdm 3d-printer for jewelry // Eng. Appl. Sci. Res. 2021. Vol. 48. No. 6. P. 704–711.Topaiboul S., Saingam A., Toonkum P. Preliminary study of unmodified wax printing using fdm 3d-printer for jewelry. Eng. Appl. Sci. Res. 2021, vol. 48, no. 6, pp. 704–711.Martin J.H. et al. 3D printing of high-strength aluminium alloys // Nature. Nature Publishing Group. 2017. Vol. 549. No. 7672. P. 365–369.Martin J.H. et al. 3D printing of high-strength aluminium alloys. Nature. Nature Publishing Group. 2017, vol. 549, no. 7672, pp. 365–369.Cao L. Numerical simulation of the impact of laying powder on selective laser melting single-pass formation // Int. J. Heat Mass Transf. Elsevier Ltd. 2019. Vol. 141. P. 1036–1048.Cao L. Numerical simulation of the impact of laying powder on selective laser melting single-pass formation. Int. J. Heat Mass Transf. Elsevier Ltd. 2019, vol. 141, pp. 1036–1048.Hoefer K. et al. Manufacturing of titanium components with 3DPMD // Metals (Basel). 2019. Vol. 9. No. 5.Hoefer K. et al. Manufacturing of titanium components with 3DPMD. Metals (Basel). 2019, vol. 9, no. 5.Osintsev K. et al. Microstructural and mechanical characterisation of non-equiatomic Al2.1Co0.3Cr0.5FeNi2.1 high-entropy alloy fabricated via wire-arc additive manufacturing // Philos. Mag. Lett. Taylor & Francis. 2021. Vol. 101. No. 9. P. 353–359.Osintsev K. et al. Microstructural and mechanical characterisation of non-equiatomic Al2.1Co0.3Cr0.5FeNi2.1 high-entropy alloy fabricated via wire-arc additive manufacturing. Philos. Mag. Lett. Taylor & Francis. 2021, vol. 101, no. 9, pp. 353–359.Zhatkin S.S. et al. Application of Electric Arc Surfacing in the Manufacturing of Three-Dimensional Steel Products // Steel in Transl. 2020. Vol. 50. No. 6. P. 381–386.Zhatkin S.S. et al. Application of Electric Arc Surfacing in the Manufacturing of Three-Dimensional Steel Products. Steel in Transl. 2020, vol. 50, no. 6, pp. 381–386.Rosli N.A. et al. Design and development of a low-cost 3D metal printer // J. Mech. Eng. Res. Dev. 2018. Vol. 41. No. 3. P. 47–54.Rosli N.A. et al. Design and development of a low-cost 3D metal printer. J. Mech. Eng. Res. Dev. 2018, vol. 41, no. 3, pp. 47–54.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.