Защита

1.

Разработка и изготовление прототипа
изделия на примере «Макета
компрессора» с применением
трехмерного моделирования и
аддитивных технологий
Специальность 15.02.09 «Аддитивные
технологии»
Мурманский индустриальный колледж,
2026 г.
Выполнил: студент
группы 409 Воронцов А.С.

2.

Актуальность, цель и задачи
Актуальность
•Компрессоры кондиционера — сложные и дорогостоящие узлы автомобиля. Их
ремонт и модернизация требуют доступных функциональных прототипов.
•Аддитивные технологии (SLM) позволяют изготавливать металлические детали любой
сложности без оснастки, что особенно важно для мелкосерийного и ремонтного
производства.
Цель работы
Разработать и изготовить действующий металлический макет аксиальнопоршневого компрессора с наклонным диском посредством 3D-моделирования и
технологии
SLM.
Задачи
1.Проанализировать конструкцию и технологичность деталей.
2.Спроектировать 3D-модели и сборку.
3.Обосновать выбор SLM, материалов и оборудования.
4.Разработать техпроцесс, изготовить и испытать макет.
5.Выполнить экономическое обоснование пилотной партии (20 шт.).

3.

Описание конструкции
Макет аксиально-поршневого компрессора с
наклонным диском (swash plate)
•Габариты: 227 × 115 × 164 мм
•6 поршней Ø28 мм, расположенных параллельно оси вала
•Ход поршня ~18 мм (угол наклона диска 20°)
•Лепестковые впускные и нагнетательные клапаны на каждый
цилиндр
Принцип действия: вращение вала →
наклонный диск → синхронное возвратнопоступательное движение шести поршней →
попеременное всасывание и сжатие воздуха.

4.

Общая часть: анализ технологичности
Качественная оценка
•Простые геометрические формы, унификация размеров.
•Удобные базы для ориентации в камере SLM (минимум поддержек).
•Отсутствие замкнутых полостей, дренажные отверстия ⌀2–3 мм.
•Предусмотрены припуски под хонингование, шлифовку и полировку.
Количественная оценка
•Коэффициент шероховатости Kш = 0,159 (норма < 0,32) —
технологично.
•Коэффициент точности Kт.ч = 0,915 (норма > 0,6) —
технологично.

5.

Технологический раздел: 3D-моделирование и
сборка
Среда проектирования: КОМПАС-3D
•Параметрические твердотельные модели всех деталей.
•Топологическая оптимизация корпуса и блока цилиндров
(снижение массы на 20–25 %).
Результаты сборки и кинематического
анализа
•Полная собираемость без коллизий.
•Все шесть поршней движутся синхронно (сдвиг фаз
60°).
•Лепестки клапанов открываются/закрываются в
нужных фазах цикла.
[Вставить скриншоты сборки, анимацию или
чертежи]

6.

Выбор технологии и оборудования
Почему SLM, а не FDM или SLS?
•FDM: низкая прочность, негерметичность, термодеградация.
•SLS: полиамиды не выдерживают длительных нагрузок и температур.
•SLM: изотропная прочность, герметичность, износостойкость
→ единственный выбор для функционального металлического
прототипа.
Гибридная материальная схема
•Корпус, блок цилиндров, головка → AlSi10Mg (лёгкость, экономия).
•Вал, диск, поршни, башмаки, клапанная плита → 316L (прочность,
износ).
Установка: Диполь-M150 Pro (Shining 3D)
•Двойной лазер, рабочая зона ⌀150 мм, два материала без
переналадки.
•Слой 30–40 мкм, точность ±0,1 мм.

7.

Слайсинг, G-код и техпроцесс
Слайсинг (Materialise magics)
•Ориентация: блок вертикально, диск горизонтально, поршни вертикально.
•316L: 200 Вт, слой 40 мкм; AlSi10Mg: 350 Вт, слой 30 мкм.
Технологический процесс
1.CAD-моделирование (КОМПАС-3D)
2.Печать (Диполь-M150 Pro): алюминий ~3,5 ч, сталь
~7,2 ч
3.Отжиг, отделение от платформы, удаление
поддержек
4.Финишная мехобработка: хонингование цилиндров,
шлифовка вала, полировка диска
5.Сборка и контроль

8.

Экономический раздел
Исходные данные
•Пилотная партия: 20 шт./год (проверка спроса и
надёжности).
Себестоимость
•Трудоёмкость одного макета: 14,0 нормо-часов.
•Почасовая
амортизация Диполь-M150
Pro: 533 руб./ч.
Цеховая себестоимость
одного макета
Статья
Сумма, руб.
Материалы (порошки AlSi10Mg
+ 316L)
4 331
Зарплата с отчислениями
4 404
РСЭО
10 428
Цеховые расходы
4 920
Итого
24 083
Материалы
ЗП
РСЭО
Цеховые расходы

9.

Экономическая эффективность и
перспективы
Снижение трудоёмкости
Масштабирован
ие
•При 500 шт./год цеховые расходы на макет
снижаются.
•Традиционная мехобработка: ~25 н-ч.
•Прогнозная себестоимость: 12 000 – 14 000
руб./шт.
•SLM-технология: 14 н-ч → снижение на
44 %.
•Продукт становится конкурентоспособным
на рынке автокомпрессоров кондиционера.
Принципы бережливого
производства
•Изготовление «точно вовремя»,
отсутствие оснастки.
•Модульность → быстрая адаптация
под разные модели авто.
Снижения себестоимости при
росте программы
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
20 штук
50 штук
Компрессор SLM
100 штук
200 штук
500 штук
Компрессор Lada Vesta

10.

Охрана труда и безопасность
Опасные факторы SLM-производства
•Лазерное излучение (класс 4), металлическая пыль, аргон, высокие температуры.
Основные мероприятия
•Герметичная камера с блокировками, датчик кислорода.
•Вытяжка с HEPA-фильтрами, СИЗ (респиратор FFP3, очки,
перчатки).
•Огнетушители класса D (тушение металлов).
Бережливое производство (5S) для
безопасности
•Сортировка, порядок, чистота, стандартизация, совершенствование.
•Визуализация опасных зон, цветовая маркировка.
•Стандартные операционные карты с обязательными требованиями ОТ.

11.

Заключение
Все поставленные задачи выполнены:
Доклад окончен. Спасибо за внимание!
1.Проведён анализ технологичности (Kш=0,159, Kт.ч=0,915).
2.Созданы 3D-модели и сборка в КОМПАС-3D.
3.Обоснован выбор SLM, установки EP-M150 Pro и гибридных
материалов.
4.Разработан техпроцесс, макет изготовлен и испытан.
5.Цеховая себестоимость — 24 083 руб., снижение трудоёмкости —
Практическая значимость
44 %.
•Действующий металлический прототип
компрессора кондиционера.
•Готов к тиражированию и адаптации под
различные автомобили.
•Может использоваться как учебное пособие и
основа для серийного продукта.

12.

Спасибо за
внимание!