Лазерный мир

Качественный двигатель — ключ к успеху на земле, на воде и в воздухе. Неслучайно крупнейшие мировые концерны инвестируют деньги в разработку всё новых и новых устройств, узлов и решений, позволяющих повысить коэффициент полезного действия двигателей. Применение аддитивных технологий способно обеспечить прорыв в авиационном двигателестроении, ведь многие детали сложно сделать с помощью традиционных методов. Именно поэтому тема аддитивных технологий является одной из важнейших на каждом технологическом форуме.

От теории к практике

Всего несколько лет назад технологии послойного синтеза применялись в основном при изготовлении прототипов изделий. Теперь всё чаще они становятся технологиями промышленного производства. Какие материалы используются для печати? Как обеспечить достаточную прочность деталей, избежав пористости? Можно ли «выращивать» объёмные детали без дополнительного склеивания элементов? Эти и другие вопросы участники форума обсудили на секции «Новые решения в аддитивном производстве».

Развитие технологий — один из главных мировых трендов, упоминаемых в контексте новой промышленной революции. Они представляют собой послойное наращивание и синтез объекта с помощью компьютерных 3D-технологий. Несмотря на то, что первый стереолитографический трёхмерный принтер появился чуть больше 30-ти лет назад, он претерпел значительные изменения, расширив возможности печати объёмных объектов.

Ещё три — четыре года назад в рамках форума проходило обсуждение проблем, связанных с внедрением аддитивных технологий: небольшие детали относительно простой формы, фигурки демонстрировались как достижение в этой сфере. Сейчас акцент сместился: актуальной стала тема встраивания аддитивных технологий в серийный производственный процесс.

— Сессия этого года была посвящена перспективным технологиям. Например, синтез на подложке — технология, при которой на определённую поверхность наносится порошок и после запекается — уже достаточно освоена. Мы же рассматривали технологии, которые ещё не так активно внедрены на производство, но у которых есть большой потенциал, — говорит заместитель главного инженера опытного завода «ОДК — Сатурн» по аддитивным технологиям Денис Федосеев.

Какие же проблемы аддитивного производства актуальны сейчас? Прежде всего, это крупногабаритное формообразование и изучение возможностей применения новых материалов.

— Процесс освоения аддитивных технологий идёт обычным путём: разрабатываются и внедряются стандарты. Динамика просматривается очень чётко: те проблемы, о которых мы говорили пять лет назад, уже решены. Появляются новые перспективы, соответственно — новые задачи, — объясняет Федосеев. — Сегодня мы говорим о перспективах использования аддитивных технологий и внедрения их в производственную цепочку.

Делимся опытом

Следует признать: европейцы начали заниматься разработкой аддитивных технологий намного раньше, чем российские специалисты. Поэтому тот путь, который они уже прошли, как раз объясняет факт, что они накопили больший опыт и в исследованиях, и в применении трёхмерной печати.

— Несмотря на наш «поздний старт» в этой теме, сейчас можно с уверенностью сказать: по некоторым показателям мы даже лидируем, — говорит руководитель направления аддитивных технологий инженерной фирмы «АБ Универсал» Денис Подсобляев. — Например, в области применения новых материалов: некоторые отечественные сплавы по характеристикам не только не уступают зарубежным, но и превосходят их.

Выступления иностранных делегатов вызвало особый интерес участников форума. Управляющий, финансовый директор немецкой фирмы IMPACT INNOVATIONS Питер Рихтер рассказал о технике холодного газового распыления, когда мельчайшие частицы металлического порошка вначале наносятся на поверхность заготовки, а затем подвергаются мощному кинетическому удару. В результате поверхность изделия покрывается твёрдой оболочкой с уникальными физическими свойствами. Толщина напыления может колебаться от сотых миллиметра до нескольких сантиметров.

Чтобы изготовить уникальную деталь с особенными характеристиками и свойствами, специфической формой и размером, нужно создать особое оборудование, считает Мартин Буллемер (Германия), представитель компании АMCM по производству кастомизированного оборудования для аддитивных технологий.

— Наша компания работает на рынке полтора года. Наши коллеги из США поставляют 80% оборудования стандартного типа. Мы же обслуживаем те 20% потребителей, кто формирует исключительный заказ, — с гордостью рассказывает Мартин Буллемер. — Стандартное оборудование мы подгоняем под требования заказчиков, либо вовсе создаём новые решения, которые удовлетворяют запросам наших клиентов. Например, мы можем изменить длину лазерного луча, его температуру, фокусное пятно.

На экране появляется слайд с фотографией объёмной, в мужской рост, детали, изготовленной методом лазерного спекания. На её изготовление потребовалось чуть более 70-ти часов — совсем немного, как уточняет Буллемер. Отвечая на вопрос из зала о том, как бороться с пористостью, он улыбается: использовать качественные материалы и совершенствовать технологию их применения.

— Мы работаем с наночастицами, и в этом уникальность нашей технологии, — словно в продолжение темы начинает презентацию вице-президент ХJET Ави Коэн (Израиль). — При спекании наночастицы образуют плотный слой, без малейших полостей и пор, что обеспечивает 100-процентную плотность изделия. Слой за слоем мельчайшая пудра формирует изделие с высокой детализацией и точной геометрией.

Эффектная видеопрезентация демонстрирует процесс наглядно: мельчайшие частицы порошка, словно жидкость, выливаются на подложку. Постепенно, слой за слоем, деталь обретает форму. Причём такая технология подходит для любого материала, который возможно разложить до наночастиц, будь то металл или керамические композиты.

— Я приезжаю на форум уже второй раз и могу сказать: это мероприятие для настоящих профессионалов в сфере новых технологий, — делится впечатлениями Ави Коэн. — В России представлены очень прогрессивные разработки в области создания и изучения материалов для аддитивных технологий. Европейцы, например, в большей степени занимаются разработкой оборудования, станков. Неправильно было бы оценивать уровни развития. Скорее, речь идёт о том, что каждый обладает специфичным знанием в рамках единой темы.

Специалисты признаются: за короткое время аддитивные технологии произвели настоящую революцию в таких отраслях, как ракетостроение, двигателестроение, медицина. Но нужно время, чтобы традиционная производственная система адаптировалась под этот «вызов времени».

— Хотите, поделюсь моим прогнозом по поводу будущего аддитивных технологий?– в завершении работы секции обратился к коллегам Ави Коэн. — Чтобы мы ни изобретали, новшества не вытеснят традиционное производство. Никто не станет «выращивать» тысячу одинаковых ложек — это будет слишком долго, слишком дорого. Но если вам нужно что-то особенное, нечто с исключительными свойствами и сложной пространственной решёткой, аддитивные технологии просто не заменимы.

· Ирина Рязанова

Источник: https://cheremuha.com/2019/04/18/nanochasticy-i-lazer-kakimi-mogut-byt-novye-resheniya-v-additivnom-proizvodstve.html