Несмотря на небольшие масштабы, аддитивное производство металлов быстро растет и предъявляет новые требования к процессам термообработки. Фактически, термообработка является важной частью достижения однородности и единообразия готовых компонентов, что будет играть важнейшую роль, если в аддитивном производстве будет выполнен переход от мелкомасштабного к массовому производству.
«Сегодня аддитивное производство — это процесс, требующий больших объемов ручного труда, где компоненты физически переносятся от станции к станции для прохождения каждого этапа процесса», — говорит Дилип Чандрасекаран, руководитель исследовательского отдела Kanthal. «То, что мы увидим в будущем по мере роста отрасли, это более автоматизированные процессы, в которых 3D-принтеры подают компоненты на окончательную обработку. Процесс должен быть плавным и отлаженным, а нагрев должен будет выполнять различные технологические задачи».
По мере того, как производимые компоненты становятся все меньше и сложнее, необходимо будет разрабатывать и совершенствовать новые типы печей специально для аддитивной промышленности.
Smaller and more intricate parts will require new types of furnaces.«Для этого потребуются печи, которые могут удалять вяжущие, агломерационные продукты и обеспечивать охлаждение», — добавляет Чандрасекаран. «Но технологии аддитивного производства развиваются так быстро, что здесь трудно предсказывать».
Переход на электрический нагрев
Помимо аддитивного производства производители во многих отраслях тяжелой промышленности все чаще рассматривают возможность электрификации своих процессов термообработки. Многие компании уже готовы заменить газовые нагреватели на электрические, что не только избавляет от выбросов, но и обеспечивает улучшенный контроль и предсказуемость процессов.
«Стремление к повышению экологичности, цикличности, автоматизации и цифровизации — все это влияет на другие отрасли, поэтому они также задумаются о термообработке», — говорит Чандрасекаран. «В тяжелой промышленности, такой как автомобильная, сталелитейная, алюминиевая и нефтехимическая, которые являются крупными источниками выбросов CO2, стремление к изменениям особенно сильно».
Темпы изменений самые высокие на тех рынках, где электричество дешевое и легкодоступное. Эта тенденция очевидна в Северной Европе, но в меньшей степени в США, где цены на природный газ низкие, поэтому потенциальная экономия средств не так очевидна, хотя также возможна.
Во многих местах неопределенность в отношении спроса и предложения электроэнергии также будет препятствовать переходу. Но в целом, по мере ужесточения государственного законодательства, выбросы CO2 станут причиной роста затрат в связи с увеличением налогов и сборов, и это ускорит переход на электроэнергию.
«Первым шагом к тому, чтобы сделать термообработку безуглеродной, является установка электрических нагревателей, и это то, что можно сделать уже сегодня», — говорит Дилип. «Следующим шагом является использование электричества из источников, не зависящих от ископаемого топлива. Таким образом, по сути, устраняются все выбросы, образуемые в результате этого процесса».
Сложности для производителей нагревательного оборудования будут заключаться в масштабировании своих решений. В настоящее время электрические нагреватели могут заменить газовые нагреватели и газовые горелки в крупных установках, например в аддитивном производстве. Однако для завершения перехода в еще более крупных отраслях промышленности, таких как сталелитейная и нефтехимическая, понадобится еще более мощное нагревательное оборудование.
Достижение более высоких результатов с меньшими затратами
Гибкость является еще одним повышающимся требованием, если речь идет о технологии термообработки, и в течение ближайшего десятилетия ожидается, что оборудование будет выполнять несколько задач в рамках одного процесса.
«Вместо того, чтобы иметь отдельные этапы и процессы для закалки, отжига и так далее, нам нужно будет объединить больше функций в одном оборудовании», — объясняет Чандрасекаран. «Это сократит количество этапов производства и, следовательно, снизит затраты».
