Лазерный мир

В 2023 году «Медиапалуба» впервые начала изучать отношения лазерных технологий резки металла и отечественного судостроения. Тогда они строились неоднозначно: если верфи, выпускающие малый флот, уже начали активные закупки новых станков, то крупные производства не спешили обновляться.

Спустя почти два года после нашего разговора с компанией-поставщиком таких станков, а заодно и инициатором продвижения лазерных технологий в отрасли, дело сдвинулось с мертвой точки. Если кратко, начали появляться нормативы, которые позволяют использовать лазеры для раскроя металла. А главное — уже есть потенциальный крупный заказчик из группы ОСК, который со следующего года планирует внедрять оборудование на своем производстве.

Подробнее читайте в нашем новом интервью с руководителем отдела продаж Александром Шумским и директором по маркетингу Сергеем Окованцевым из компании «СТМ».

П: В 2023 году мы уже говорили с вашей компанией о том, как судостроение принимает лазерные технологии. В том числе о том, что делает компания СТМ для их популяризации и внедрения. Расскажите, что изменилось за полтора года, как идут дела?

Александр: Мы продолжаем общение с судостроительными предприятиями. Вопросы продвигаются медленно, но тем не менее наши партнеры уже приступили к формированию нормативной документации и ГОСТов, необходимых для эксплуатации станков лазерной резки на верфях. Именно отсутствие стандартов по внедрению и использованию лазерных технологий при производстве судов является главной проблемой.

Сейчас дело сдвинулось, и некоторые процессы уже можно воспроизводить, используя лазеры.

Наша компания, в свою очередь, готовит технические задания совместно с заводами на оснащение производств лазерным оборудованием, ведем переговоры. С каждым годом у нас увеличивается количество клиентов, мы повышаем свои компетенции, уровень сервиса, пополняем склады запчастей.

П: Есть ли обновления в ассортименте?

Александр: Да, линейка оборудования периодически пополняется.

Напомню, в России мы представляем бренд Han’s laser – одного из мировых лидеров по производству лазерного оборудования. Поэтому оборудование там непрерывно совершенствуется: увеличиваются скорости обработки, мощности станков, спектр применения…

Из новинок, которые могут быть востребованы судостроительными заводами, стоит отдельно рассказать о гибридных лазерных станках, где на помощь твердотельному волоконному источнику, приходит еще газовая горелка для предварительного нагрева места реза. HL развивает и продвигает эту технологию уже четыре года. И вот мы завезли первое такое оборудование в Россию, через месяц планируется первая установка.

Гибридная резка позволяет более качественно работать с материалами больших толщин. Если обычно в заводских условиях лазерные станки справляются со сталью толщиной до 100 мм, то гибридные технологии позволяют уже резать и 150, и 200 мм. Плюс они дают более высокое качества реза.

П: Для каких работ пригодна лазерная резка, если мы говорим о производстве судов и кораблей?

Александр: Лазером можно резать любой металл, использующийся в судостроении. Это и черные стали, высоколегированные, низколегированные, нержавеющая сталь, латунь, алюминий, бронза, титан – все толщиной от миллиметра до 150 мм.

Сергей: Помимо раскроя листового металла, лазеры используются и для различных профилей: швеллеры, тавры, двутавры, балки, уголки — как крупные, так и небольшие. Современные технологии лазерной резки позволяют работать с заготовками длиной до 12 метров, что значительно повышает производительность, точность и сложность конструкции. Благодаря лазерной резке можно создавать детали сложных сочленений и сечений. Заготовки нарезаются с высокой точностью, а затем легко собираются в каркас с минимальными сварочными прихватками, после чего конструкция обваривается.

Раньше к этой технологии относились с осторожностью, так как работа с профилями обычно требует 3D-обработки, а это серьезная нагрузка на вычислительные мощности. Однако современные системы ЧПУ способны справляться с этими задачами. Они работают быстрее, меньше нагреваются и успевают в режиме реального времени просчитывать сложные траектории движения в трех плоскостях.

Александр: Действительно, для обработки деталей это тоже актуально. Лазерный труборез, например, способен не просто отрезать материал до нужного размера, но и делать отверстия, пазы, фаски под приварку, а также наносить маркировку. В результате, деталь сразу готова к использованию — будь то приварка к фланцу или последующий изгиб на трубогибе.

П: Для обработки листов и различных деталей нужны разные станки?

Александр: Да, для эффективной работы на предприятии потребуется несколько типов станков, так как лазерные машины для обработки плоских листов и лазерные станки для обработки профилей — это два отдельных направления. Лазерный труборез, например, предназначен для резки труб и различных профилей, таких как швеллеры, тавры, уголки и другие.

П: Почему такие технологии начали замечать судостроители только сейчас?

Александр: Вообще, лазерные технологии получили широкое распространение в разных отраслях промышленности России минимум 20 лет назад. Не произошло моментального внедрения, потому изначально такая резка была маломощная – всего до 4-6 КВт, работала на газовых источниках. В общем, не подходила под толстые листы, какие используют в судостроении. За последние 10 лет мы перешли на волоконную резку, что значительно повысило мощность – уже до 60 кВт.

Теперь вопрос, повторюсь, в нормативной документации, которую нужно формировать и актуализировать. На данный момент не для всех работ разрешено использование лазера.

К тому же, надо понимать, что заводы, которые в большинстве своем еще и находятся в составе государственной корпорации, это не очень подвижные механизмы, которые надо постепенно разгонять.

П: Что препятствует этой работе с ГОСТами, с нормативами? Это станадртная бюрократия или есть еще какие-то препятствующие факторы?

Александр: Безусловно, определенная доля бюрократии присутствует, как и в других отраслях промышленности. Например, когда пять лет назад мы начали работать с заводом мостовых конструкций, обратили внимание, что лазерная резка была включена в нормативные документы для сферы мостостроения еще более десяти лет назад. И стоило одной компании начать «шевелить» эту тему и на практике убедиться в эффективности, так охват сразу увеличился.

Когда мы обратились в институты, формирующие нормативно-техническую документацию, с вопросом почему металл на судостроительных предприятиях можно резать плазмой и газом, а лазером нельзя, ответ был простой. В судостроении не было таких запросов. Мы решили инициировать продвижение: провели испытания, порезали образцы, протестировали их прочность, состав и качество резки. Результаты показали, что технология соответствует нормам и допускам.

Запрос на обновление стандартов должен исходить от самих заводов, и мы видим, что интерес к этому уже появился. Думаю, в ближайшее время нормативные документы доработают и внесут необходимые изменения. Со своей стороны мы готовы максимально способствовать этому процессу.

П: За рубежом с этим проще?

Александр: Да, насколько я знаю, в Азии, Европе и США лазерное оборудование на верфях используется повсеместно.

П: Можно ли использовать лазеры для резки металла, который идет на строительство корпусов арктических судов?

Александр: Да, металл для флота, работающего в арктических широтах, вполне успешно обрабатывается лазерными станками. Также с высокой скоростью и сокращением себестоимости реза.

П: Чем лазерные технологии лучше плазменной резки и прочих альтернатив?

Александр: Во-первых, лазерные станки выдают большую производительность за счет увеличения скорости резки. На некоторых толщинах этот показатель возрастает. в 4-5 раз.

Во-вторых, повышается качество кромки. Кромка меньше нагревается, а значит, не меняются ее химические свойства. Как следствие, отсутствует необходимость последующей механической обработки.

Соответственно, снижается количество персонала, потому что нам не надо иметь три плазменных машины, достаточно одного лазера, чтобы выполнить те же объемы. Плюс, снижается потребление электричества, количество расходных материалов и площадей.

П: Можете назвать судостроительные компании, с которыми вы сейчас сотрудничаете, или активно проявляющие интерес?

Александр: На данный момент наиболее плотное сотрудничество у нас сложилось с «Адмиралтейскими верфями». Они активно включились в проект, серьезно заинтересовались технологией и уже продвинулись в ее внедрении. Буквально вчера я общался с представителями завода — насколько мне известно, бюджет на закупку оборудования уже согласован, поставка запланирована на 2026 год.

Для них мы проводим тестовые резы и другие испытания. Скорее всего, именно «Адмиралтейские верфи» станут первыми, кто начнет широко применять лазерную резку в судостроении. Сейчас планируем совместную поездку на завод производителя в Китай.

П: Ранее мы говорили о том, насколько лазерная резка эффективна в процессе производства. А если говорить о конечном продукте — судне, то можно ли говорить о том, что качество его элементом повышается?

Александр: Само по себе судно не меняется от способа резки — в любом случае судостроители должны соблюдать установленные требования. Качество у новых отечественных судов и так достаточно высокое. Вопрос в том, каким путем к такому качеству можно прийти — коротким или длинным.

Традиционные методы резки, газовая или плазменная, сильно нагревают металл, изменяют его структуру. На кромках он может становиться более хрупким, местами деформироваться. Конечно, судостроители устраняют эти последствия механической обработкой: обрабатывают кромки, удаляют обезуглероженный слой, прокатывают детали на вальцах, чтобы выровнять их геометрию. Но это дополнительные операции, увеличивающие производственные затраты и сроки.

Лазерная резка, как уже подтвердили лабораторные исследования, не дает таких термических воздействий. Металл не перегревается, и дополнительная механическая обработка не требуется. То есть деталь сразу готова к дальнейшим операциям — сварке, сборке и так далее. Таким образом, качество судов может оставаться также на высоком уровне, а вот себестоимость и время производства значительно сокращаются.

П: Эти стандарты обязательны для всех судостроительных компаний? Например, если речь идет о частной небольшой фирме, строящей маломерные суда, она тоже не сможет просто взять и поставить у себя такой станок? Или для них это менее критично?

Сергей: Здесь стоит различать крупные судостроительные предприятия и небольшие частные компании. На больших заводах существуют четкие технологические карты, регламентирующие весь процесс производства. В малых компаниях они, конечно, тоже есть, но, как правило, более простые и гибкие.

Кроме того, у нас в стране не так много серийного судостроения — большинство заказов штучные. В таких условиях небольшой производитель вполне может приобрести компактный лазерный станок, поскольку требования к оборудованию у них не такие строгие. В маломерных судах толщина стенок может составлять, например, 5-10 мм, часто используется алюминий. В то время как на крупных судах толщина бортов достигает 5-10 см.

Александр: В первую очередь, стандарты касаются крупных судостроительных предприятий, особенно тех, кто работает по государственным заказам. В технологической документации, сопровождающей такие заказы, четко прописаны все требования — какие ГОСТы применяются, какими методами можно обрабатывать поверхности, какие материалы использовать и так далее.

Для небольших частных производителей, таких как верфи, строящие яхты или рыболовецкие суда на заказ, ситуация совсем другая. Их заказчики — частные лица, для которых главное — получить качественный продукт, а не соблюдать жесткие государственные стандарты. Поэтому они уже давно и успешно применяют лазерные технологии.

Но если речь идет о крупном заводе, выполняющем тендерный контракт, он обязан следовать прописанным регламентам. Например, если в документации указано, что резку можно выполнять только определенными методами, предприятие не сможет использовать более современные технологии, даже если они объективно лучше и эффективнее.

Это действительно серьезное ограничение, и для государственных заказов его преодоление — сложная задача. В то же время малые судостроительные компании, работающие с алюминием и выпускающие яхты, прогулочные или рыболовецкие суда, а также катера для МЧС и морской полиции, уже несколько лет активно используют лазерную резку и успешно адаптировались к этой технологии.

П: Как правильно подобрать станок для лазерной резки для конкретного предприятия?

Александр: Для подбора оборудования мы предлагаем компании заполнить опросный лист, в котором отражены ключевые параметры производства. В первую очередь необходимо учитывать следующие факторы:

Размер обрабатываемых листов — это определяет, каким должен быть рабочий стол станка.

Максимальная толщина материала — влияет на выбор мощности лазера.

Объем обработки — если предприятие планирует перерабатывать большой тоннаж в месяц, может потребоваться станок с несколькими рабочими столами для повышения производительности.

Площадь цеха — важно понимать, сможет ли предприятие разместить станок с двумя или тремя столами, если такая конфигурация необходима.

После анализа этих параметров можно подобрать оптимальный вариант станка: открытый или закрытый, с определенной конфигурацией стола и уровнем автоматизации. Производителей и моделей много, но грамотный поставщик оборудования всегда поможет выбрать машину, которая подойдет именно под задачи конкретного предприятия.

П: Какие технологии и инновации могут быть применимы к лазерной резке в будущем? Искусственный интеллект, цифровизация, оптимизация, новый функционал…

Александр: Развитие идет постоянно, появляются новые технологии, о которых раньше даже не задумывались. Например, когда лазерные станки только начали массово использовать, казалось, что главное — наращивать их мощность и скорость. Однако со временем появились гибридные технологии, которые открыли новые возможности.

Что касается интеллектуальных решений, современные лазерные станки уже обладают продвинутыми системами управления. Они могут самостоятельно рассчитывать оптимальные траектории резки, определять необходимый объем материала, подбирать количество листов для закупки и оценивать время, которое потребуется на обработку деталей. Фактически, программное обеспечение выполняет значительную часть работы технолога.

Автоматизация также активно развивается. Уже существуют системы хранения, позволяющие загружать десятки, а иногда и сотни пачек различных материалов — алюминий, нержавеющую сталь, разные марки стали. Система запоминает, где что находится, и автоматически подает нужный лист на станок. В результате производство становится полностью автоматизированным: материалы загружаются, режутся и сортируются без участия человека. Такие решения уже внедрены на ряде российских заводов.

Однако в судостроении есть свои ограничения. Крупные судостроительные компании работают с габаритными листами металла длиной 10–12 метров, которые пока невозможно автоматизировать из-за их веса и износа механизмов. Их загрузка выполняется только с помощью подъемных кранов. Тем не менее, в этом направлении ведется работа, и со временем можно ожидать решений, которые позволят автоматизировать и такие процессы.

Но даже сейчас частичная автоматизация возможна. Например, на верфях могут работать как обычные линии для резки крупных корпусных элементов, так и полностью автоматизированные участки для производства мелких деталей. Судно — это не только огромные листы металла, но и тысячи небольших элементов, которые можно обрабатывать быстрее и эффективнее.

Сергей: Если говорить о передовых технологий, то я бы еще назвал способ лазерной резки с водным наведением, когда струю воды используют для направления лазерного луча для точной резки заготовки. Там вообще отсутствует тепловое воздействие, и можно раскраивать не только металл, но и другие, не токопроводящие, материалы.

Еще, недавно на конференции наш клиент рассказал, как на Дальнем Востоке применяются лазерные технологии для очистки корпуса в доке. Лазерная очистка — это отличная альтернатива пескоструйной обработке, которая позволяет быстро и эффективно удалить краску, оставив корпус чистым и готовым к новой покраске.

П: То есть это уже что-то из области судоремонта?

Сергей: В том числе. В судостроении лазерная очистка тоже востребована для подготовки заготовок к сварке. Часто металлы уже имеют коррозию или покрыты маслом, а сварщику необходима чистая поверхность для идеального соединения. Лазерная очистка позволяет быстро и аккуратно очистить металл, и сразу начать сварочные работы. Это сокращает время на подготовку деталей и повышает качество сварных швов.

Источник: https://paluba.media/news/190961