Гегемон-2222. Назад в будущее-2

- Не помню, я сам догадался или кто сказал, что совершенно необходимое качество в России - это феноменальное упорство...

Так говорит  Глеб Туричин (директор Института лазерных и сварочных технологий СПбПУ, с недавних пор прибавивший к этой должности и пост ректора «Корабелки»), о котором мы, - в связи с развитием «аддитивки» - разговаривали здесь (https://aftershock.news/?q=node/501407 ): данный пост идет в пристяжку как раз к тому мартовскому материалу. И разговор в нем будет такой: Что было, что будет, чем сердце успокоится... Осторожно: знаков в статье под 50 тысяч. - Зато фотка всего одна :)

У таких людей, как Туричин, феноменальное упорство идет в связке с недюжинным талантом, в результате чего им не страшны никакие кризисы:

- А за счет чего намерены выбраться из кризиса?

----- За счет того, что, живя в очень конкурентной среде, мы - лучшие: за последние годы разработали три технологии, которые в мире не имеют аналогов. Базируются на результатах наших же фундаментальных исследований, но придуманы потому, что эти технологии промышленности очень нужны. Мы - крупнейший в России центр в области промышленных лазерных и сварочных технологий, сравнимый по объему выполняемых прикладных работ с крупными технологическими центрами Германии.  Но это не значит, что мы не занимаемся фундаментальной наукой. Просто у нас здесь все поставлено с головы на ноги. То есть сделано так, как должно быть. Потому что наука начинается с потребностей промышленности. Наука не бывает неприкладной, хотя может быть глубокой, фундаментальной, абсолютно теоретической...

http://www.poisknews.ru/theme/kpd/15480/    

Благодаря подобному подходу к науке, Туричин (вместе, естественно, со своей командой) стал одним из локомотивов, начавшим вытягивать на мировые уровни российские аддитивные технологии. И не обращающим внимание на истерики всепропальщиков: все, мы отстали на тридцать лет, нам никогда не догнать «развитой мир».

--- «Это наша национальная особенность. Если мы трезвы, мы посыпаем головы пеплом... Если говорить про аддитивные технологии вообще, то все неплохо. Под Москвой в городе Шатуре находится Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН. Это единственный лазерный институт в академии».

- А «Радуга»? Еще он назывался «Владимир-30»?

--- ««Радуга» - военный институт. Он работает по вражеским спутникам, по которым не попасть. Так вот, в этом институте в Шатуре ребята уже в девяностые годы занимались лазерной стереолитографией. Это совершенно аддитивная технология. Причем они достигли такого уровня, что для хирургов перед операцией делали реальные модели черепов, чтобы нейрохирург именно на том черепе, который потом придется оперировать, отрабатывал манипуляции. Они начинали в самом конце «совка». Так что дела обстоят не так, что провал и один Туричин в Питере что-то делает.

Есть еще такой человек – Михаил Иванович Зленко, он, по-моему, сейчас в НАМИ работает. Он разными аддитивными технологиями занимается давно. В городе Вятка, который раньше назывался Киров, Анатолий Михайлович Чирков занимался лазерной наплавкой, валы восстанавливал. Никому он был не нужен. Здесь, в Корабелке, была замечательная лаборатория, где местные сварщики с помощью лазера восстанавливали валы для «икарусов». Они были старенькие, а покупать запчасти в начале девяностых было нереально. Они двигатели разбирали, тащили валы сюда, наплавляли, шлифовали и ставили назад на «икарусы», которые еще какое-то время бегали. Абсолютно аддитивная технология. Но никто не говорил, что ребята занимаются аддитивными технологиями. Говорили: «Вот банда жуликов, валы восстанавливают за наличные деньги, наверное». А в соседнем Институте водного транспорта была прекрасная дама, профессор, которая точно так же восстанавливала большие валы для судовых двигателей».

- Ничего себе! Они же огромные…

--- «Большая железяка. Но в таком вале что хорошо – он крутится. Достаточно чего-то большого,  чтобы крутило, например большого токарного станка. Плазматрон к нему подвести и наплавить – в чем тут вопрос? Вот так все эти наплавочные технологии и жили. Параллельно наши зарубежные братья изобрели технологию послойного выращивания, это то, что сейчас называется SLS/SLM. SLM – это когда плавится, а SLS – это когда спекается.  Там смысл в чем? Делается такой тонкий слой порошочка металлического со средним размером порошиночки микрон в двадцать. Его ножом или валиком раскатывают в слой сорок микрон толщиной. После этого сканирующий лазерный луч пробежал быстренько, где-то расплавил, и там из порошочка возникло твердое и прилипло при этом к подложке. После этого насыпали новый тоненький слой порошка на всю поверхность, дальше лучиком пробежали. Так работают машины для послойного выращивания, которые все накупили в огромном количестве. «Сатурн» из Рыбинска купил их целую кучу, в ВИАМе московском стоит штуки три. Общим счетом, я думаю, уже более сотни таких машин в стране работает...».

http://www.smtu.ru/ru/page/176/    

 «Эксперт», № 12, 2017, стр.

----- Каблов .. Я думаю, нам надо верить в себя. Не надо болтать. У нас в стране многие научились красиво говорить, а не брать на себя ответственность. Сказал, что сможешь,- надо сделать...

Сопричастные теме «аддитивки» люди считают, что данные технологии в России продвигаются во многом благодаря энтузиазму и этого человека, - руководителя ВИАМ Евгения Каблова.

 И, конечно же, внедрение аддитивных технологий в России продолжало бы буксовать, если бы в их гигантские, - как считают специалисты -  возможности не поверили, наконец-то, руководители и генеральные конструкторы некоторых из наших крупных научно-производственных объединений.

Так как, по словам Каблова, - «Если не верит конструктор, то материаловед ничего не сделает». И приводит пример:

--- «Первая деталь, которую мы сделали, – завихритель фронтового устройства камеры сгорания для авиадвигателя ПД-14. И почему мы ее сделали? Потому что генеральный конструктор Александр Александрович Иноземцев поверил в то, что это получится. В итоге, если раньше на изготовление такой детали уходило 60 дней, при выходе годного 40%, то теперь только 5 дней и при 100% выходе годного».

Но это уже о делах сегодняшних. А сперва не грех бы вспомнить о том, как все начиналось.

----- Каблов: «В 2010 году мы начали разрабатывать «Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». По пятилеткам. Мы тогда проанализировали все инновационные концепции и стратегии крупных интегрированных структур: «Росатома», ОДК, ОАК, «Роскосмоса», а также Министерства обороны. Нам нужно было понять, что они собираются делать в будущем. А для того, чтобы они могли воплотить задуманное, им будут нужны новые материалы и технологии, которые мы должны разработать. На старом багаже уже ничего не сделаешь. Жизнь показывает, что если мы хотим сделать что-то качественно, то мы должны иметь другие материалы и технологии. И мы разработали такой программный документ, более 80 организаций участвовало в его создании, в том числе институты РАН. Первого декабря 2011 года он был утвержден. На основании анализа зарубежных тенденций развития материаловедения и на основании того, что происходит в нашей стране, мы отобрали 18 стратегических направлений развития материалов и технологий. И одно из направлений — аддитивные технологии. Мы написали, что в 2015 году аддитивные технологии должны войти непосредственно в промышленность» (Упомянутый выше «завихритель» был сделан, кстати, как раз в 2015 году - shed ).

http://expert.ru/expert/2017/24/ne-popast-v-tehnologicheskoe-rabstvo/    

http://viam.ru/news/4312

--- Туричин: «... аддитивка – это все таки выращивание изделия. Когда у тебя есть машина, есть понимание, какое изделие ты хочешь сделать, и есть кнопка. Ты подходишь к машине, куда-то вставляешь в виде флешки свое понимание – 3D-модель, программа управляющая, еще что-то – нажимаешь на кнопку, какое-то время ждешь, засовываешь в эту машину руку, вытаскиваешь изделие – пистолет, авиационный двигатель… И вот эти технологии SLM – выращивание из металлических порошков – они именно это и делают. Но проблема в чем? Первая проблема: они ограничены в габаритах. Потому что нужно сканировать лазерным лучиком, а сделать поле сканирования лазерного луча больше, чем полметра на полметра без потери качества фокусировки пока никак не получается.

Это хорошая технология для производства мелкого и точного – со сложными формами, внутренними каналами, полостями. Как сейчас говорят, с теоретическими поверхностями. Какую кривулю конструктор начертил, такая и будет, что бы ему в голову ни пришло. И это оперативно. Все же ведь в сравнении познается. По-другому это можно делать как? Литьем. Это значит, мы пошли, сделали точную модель. Потом залили, разобрали отливку. Поверхность отливки не очень, ее надо обработать. Поэтому выращиваться она будет один день, но отливаться-то будет неделю.

И от второй проблемы это не спасает. Мы кладем порошок слой на слой, и его надо расплавить. Делает это лазерный луч, сверху на этот порошочек падает, и верхнюю порошинку греет сильно, а нижнюю – слабее, просто потому, что она в тени. У нас какие есть варианты? Если мы верхнюю аккуратно расплавили, то нижняя осталась недоплавленной. Там поры – пустоты, с которыми надо что-то делать, они портят механические свойства материала. А если мы увеличим мощность и расплавим нижнюю порошинку, то верхнюю переплавим. Она вскипит. Мы все время находимся где-то на границе. В итоге после такого выращивания обязательно нужно горячее изостатическое прессование. Берут эту выращенную железку и засовывают в газостат. Это такая камера, в которую газа наподдают под давлением в сотни атмосфер, и температура там такая высокая, чтобы диффузия могла реально пойти. И держат долго-долго эту железяку под этим бешеным давлением, чтобы сдавить все поры».

- Но это, наверное, очень дорого…

--- «Да, газостат стоит очень дорого. В Королеве есть газостат, в ВИАМе. Большие богатые конторы их себе покупают. Из-за того, что это еще одна дорогая технологическая операция и время дополнительное – фактически это еще один передел, процесс становится еще дороже...»

В общем, посчитали в свое время Туричин со своей командой, - послойное выращивание это не их путь:

- «... мы в него не полезли из таких соображений: ну а что мы сделаем сильно лучше, начав на двадцать лет позже? Играть на сильно конкурентном поле – зачем? Если есть возможность найти полянку без конкуренции, то лучше найти ее. Вот исходя из такой логики я и мой институт, а теперь и целый университет занимаемся аддитивными технологиями для больших изделий».

http://www.smtu.ru/ru/page/176/    

 «Эксперт», № 12, 2017, стр.

И первые шаги на этом пути были сделаны в 2014 году

--- «Четыре года назад я увидел ролик французской компании BeAM, где они со своей технологией прямого выращивания, которую они, бедные, секретили, показывали такую штуку: вот растет труба, бегает проволочка выращивательная… Четыре года назад из наличного был ангар на улице Хлопина, 8а, и то, что недорого можно было купить в ближайшем магазине «Максидом» в виде шлангочков и трубочек... Повозились месяц, научились вращать эту трубочку так, чтобы не ломалась и еще чтобы раскрывался конусок. Потом приехавшим товарищам мы сказали, что забесплатно дальше работать не готовы. А это был Феликс Шамрай – руководитель проекта в Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК). Он притащил сюда Дмитрия Колодяжного, который был заместителем руководителя ОДК по развитию. Мы сказали: изыщите нам денег, а мы сделаем настоящую технологию по выращиванию чего-то... Пока мы тут возились, я пытался понять, откуда вообще эти ограничения на производительность, откуда ограничения на толщину стенки, откуда влияние или невлияние толщины слоя на механические свойства, есть ли анизотропия… Потом два года, уже понимая эти вещи, мы этого никому не рассказывали. Рассказал я впервые на конференции в сентябре 2016-го. Тогда я опубликовал статью «К вопросу об устойчивости…», где было написано то условие математическое, которое нужно соблюсти, чтобы получить большую производительность. К этому моменту у нас уже были свои установки, не нужно было держать это знание в качестве конкурентного преимущества. И тогда мы сразу получили большой государственный проект – деньги от Минобрнауки и Самарского завода им. Кузнецова, который принадлежит ОДК. По 112 миллионов рублей они сложились, чтобы мы построили установку». (Более полный текст см. здесь: https://aftershock.news/?q=node/501407)

http://www.smtu.ru/ru/page/176/    

 «Эксперт», № 12, 2017, стр.

В общем, с первым этим заказом действительно произошла большая диковинка:

--- «Исключительный случай для российской промышленности, когда сама корпорация “заточена” на поиск инноваций. Обычно надо “пробивать стенку лбом”, а тут наоборот, тебя хватают, говорят: “Сделай, надо!”».

И, в результате, пошла совместная работа по проекту ФЦП ИР “Создание технологии высокоскоростного изготовления деталей и компонентов авиационных двигателей методами гетерофазной порошковой металлургии”.

http://www.poisknews.ru/theme/kpd/15480/    

--- «У нас изделие строится из порошка, который подается газопорошковой струей в зону выращивания. Струя тонкая, правильно сфокусированная и правильно совмещенная со сфокусированным лазерным лучом. Потому что если струя неправильно сфокусирована и совмещена, то не получится устойчивого выращивания на высоких скоростях и производительности не получится. И еще важно нагревать и плавить порошок контролируемым образом, потому что если все полностью переплавить, не оставить зародышей для объемной кристаллизации, то структура металла станет как у отливки – дендриты, крупные зерна. И механические свойства будут как у отливки. Ну, а остальное: как струю создать, как лазерный луч сфокусировать, как всем этим в пространстве управлять и как нужную газовую атмосферу создать – дело техники...».

http://www.smtu.ru/ru/page/176/    

--- «“Фишка” заключена в фундаментальной физике движения двухфазных потоков при переносе порошка газовой струей. В ИЛиСТ научились организовывать достаточно длинные ламинарные участки газовых струй, которые несут порошок, и умеют хорошо управлять его переносом и плавлением. Да так, что материал частично наследует структуру и свойства порошка, из которого выращивают изделие. Например, если порошок, из которого выращивают деталь, имел размер субструктурного блока 50 нанометров, то по окончании выращивания и кристаллизации получают размер блоков 100 нанометров. Крупнее вдвое, но, судя по испытаниям, механические свойства полученных изделий - на уровне проката. И таким путем можно делать реально большие вещи, скажем опоры авиационных двигателей, блиски - диски с лопатками. Причем если обычно на изготовление прототипа нового двигателя уходят годы, то при использовании новой технологии это удастся сделать в 100 раз быстрее. Вот это и есть настоящее импортозамещение.

Подчеркну, что разработанные нами в Политехе технологии требуют совершенно нового подхода к проектированию изделий. Иначе возможности технологии прямого лазерного выращивания будут использованы не полностью. В этом плане нам повезло - у нас в Политехе есть очень сильная команда, пожалуй, сильнейшая в стране, которая в Инжиниринговом центре развивает компьютерный инжиниринг. Это направление профессора А.Боровкова, он его создал и руководит им, а их методы компьютерного проектирования на основе полномасшабного моделирования поведения изделия - это как раз то, что нам нужно. Тут открываются большие перспективы: и облегчение конструкций без потерь в жесткости и прочности, и градиентные структуры, и новое направление - бионический дизайн. По инициативе профессора А.Боровкова, которую поддержал Ученый совет, в феврале этого года ( 2015) у нас в Политехе был создан новый Институт передовых производственных технологий, в котором мы объединим наши компетенции - технологии компьютерного инжиниринга и прямого лазерного выращивания, в итоге изготовим оптимизированные конструкции, представляющие интерес для многих отраслей промышленности. Мы очень рассчитываем на синергетический эффект - профессиональные конструкторы, расчетчики и технологи, собранные вместе и владеющие передовыми технологиями, всегда смогут сделать все лучше, чем по отдельности. Тем более что мы заканчивали один и тот же факультет, организационно и по подходу к делу очень похожи. В мире это сейчас общий тренд, а мы ни в чем не хотим уступать мировым лидерам. Так что работаем для будущего...».

http://www.poisknews.ru/theme/kpd/15480/    

----- А Дмитрий Колодяжный, похоже, «заразил» аддитивкой ОДК и перешел делать там то же самое в ОСК (заняв там пост вице-президента по техническому развитию корпорации).

И Объединенная судостроительная корпорация уже в этом году планирует получить первую аддитивную машину отечественного производства.

--- «Мы — отрасль, которая работает в основном с металлом. Поэтому для нас и аддитивные технологии на современном уровне развития — это в первую очередь все, что связано с созданием изделий из металла.

Вашему журналу («Эксперту»)знакома фамилия Туричин, Глеб Андреевич. Для нас это ректор нашего профильного вуза — Корабелки. С другой стороны, я знаком с ним как с одним из мировых ученых в области лазерных и сварочных технологий. Поэтому внедрение в нашей отрасли аддитивных технологий я тоже связываю с его фамилией.

Это человек, который уже реализовал возможность применения аддитивных технологий в том формате, что нам как отрасли интересен. Сейчас на рынке существует достаточно большое количество оборудования, которое позволяет выращивать очень сложные, очень качественные изделия, но размером с кулак. Классический пример: сейчас для двигателей ПД-14 ряд деталей ВИАМ выращивает именно методом аддитивных технологий. Технология там востребована, изделие с такими деталями проходит летные испытания.

Мы же в основном работаем с деталями больших размеров. У нас габариты изделий судового машиностроения иногда измеряются метрами. Поэтому там, где мы видим использование аддитивных технологий, не всегда применимы машины с небольшой рабочей зоной, которые сегодня представлены на рынке. Сейчас размер рабочей зоны в среднем составляет не более 50 на 50 на 50 сантиметров.

А нам нужны размеры от метра и больше. Установка Туричина не имеет ограничений по размерам выращиваемой детали. Размер деталей, получаемых при помощи этой технологии, определяет система перемещения лазерной головки, которой может быть, например, обыкновенный робот, а они бывают с очень большой рабочей зоной.

Нам интересен в первую очередь металл. Работа со специфическими сплавами, особенно титановыми, требует защитной среды. У этой машины есть защитный герметичный кожух, выращивание идет в среде защитного газа, есть система охлаждения, что позволяет работать десятками часов, выращивая очень сложные и очень большие изделия.

То, что сделал Глеб Андреевич, нас вполне устраивает, и за его технологией гетерофазного порошкового лазерного выращивания мы видим будущее.

Первое изделие — это, конечно же, винт. Мы сейчас делаем достаточно качественные винты, которые находятся в жесткой конкуренции с западными по себестоимости. Чтобы сделать качественный, конкурентный винт, нужно иметь очень точную заготовку, для производства которой нужна очень точная форма для литья. Заготовка в данном случае — это отливка огромных размеров: от 0,6 метра для подруливающих винтов и до 8 метров для основных винтов, то есть это заготовка с хорошую комнату.

Технологии для изготовления форм у нас достаточно старые... Используя аддитивную технологию, мы можем создать пустотелую конструкцию с очень точной геометрией, с толщиной стенки приблизительно 0,8–1,0 миллиметра, которая будет основой литейной формы. Она показала возможность получать точную геометрию за значительно меньшие деньги. Если же говорить о качестве металла, получаемого по этой технологии, то он не просто превосходит стандартную отливку, свойства приближаются к кованым изделиям.

... Сегодня уровень развития аддитивных технологий позволяет вырастить цельный винт, но это будет экономически не сильно эффективно из-за стоимости порошка. Он еще достаточно дорогой. Сейчас аддитивные технологии направлены на замещение очень сложного литья и очень сложной механической обработки.

То есть, речь идет, пока, о штучных изделиях. Постепенно, с ростом применения самой технологии, ростом номенклатуры деталей, изготавливаемых с ее помощью, ростом объемов потребления порошка и ростом объемов его производства, сам порошок будет дешеветь, и, как следствие, будет снижаться и себестоимость в аддитивном производстве.

Однако с точки зрения производства подруливающих винтов уже сейчас есть весомый экономический эффект и перспективы для применения этой технологии. Объясню почему. Чем тяжелее винт, тем больше у него момент инерции, а при подруливании очень важна возможность обеспечения быстрых остановок винта и включения режима обратного вращения. То есть, реверса. Поэтому для подруливания масса винта играет важную роль. И здесь можно применить бионический дизайн. Заимствовать решения, заданные самой природой, для внедрения в технику.

Классические примеры бионического дизайна из мира природы, которые часто приводятся, — это клюв дятла или ряд костей в скелете человека. Все они пористые внутри, при этом достаточно жесткие и упругие.

 

Посмотрите, как эта птичка справляется с древесиной. Сегодня компьютерные технологии позволяют не просто проектировать пористые структуры, а создавать расчетно-смоделированные микроферменные структуры, которые позволяют кратно снизить массу и при этом не потерять в нужных нам свойствах.

До недавнего момента был вопрос, как изготовить такого рода изделия. Технология гетерофазного порошкового лазерного выращивания вполне позволяет это делать. Причем возможно выращивание в любом направлении, а не только снизу-вверх, как в классических аддитивных технологиях... Это дает возможность либо уменьшить количество оснастки (технологических поддержек), либо вообще уйти от них. Допустим, винт. Это, по сути, втулка, к которой прикреплены несколько лопастей сложной геометрической формы. Выращивать лопасть можно под углом, тем самым не организовывая вертикальные поддержки, которые были бы, если выращивать этот винт классической послойной технологией.

Следующее значимое применение этой же технологии для нас — судоремонт. При помощи технологии гетерофазной лазерной металлургии открываются огромные перспективы по восстановлению судовых деталей. Например, валы и валолинии, которые изнашиваются и которые можно наплавить, а затем обработать.

... Здесь важен вопрос цены обработки. Да, вал — это классическое тело вращения. И понятно, что существуют технологии наплавки проволокой, электродами. Это давние технологии. Но есть изделия, где нужно восстанавливать очень сложную геометрию, причем там геометрия второго и более высоких порядков, если говорить о поверхностях. Берем то же самое восстановление винтов. Это сложные поверхности, и новая технология позволяет во многих случаях не просто восстанавливать какую-то зазубрину, а вплоть до того, что доращивать часть лопасти. Мы проводили исследования, которые демонстрируют очень хорошую адгезию с основным материалом винта.

Что еще интересно, в основе технологии лежит лазерный луч. Лазерный луч для нас — это ряд сопутствующих гетерофазной металлургии технологий, которые в одной установке позволяют производить ряд других операций либо с выращиваемым, либо с ремонтируемым объектом. Мы понимаем, что любое увеличение производительности при аддитивном производстве кардинально снижает качество поверхности: шероховатость растет. Но здесь можно найти баланс при отработке технологии. Быстро выращенное изделие можно доработать, используя технологию лазерной шлифовки, то есть следующим проходом луча просто загладить часть шероховатостей.

Мощности лазера хватает, чтобы обеспечивать и резку, и сварку, и наплавку, и выращивание. Лазер, обеспечивающий все эти технологии, один и тот же. Не меняется и головка. Меняем режим или управляющую программу, то есть отключается подача порошка, а дальше вступает в действие работа самого лазерного луча.

Но и это еще не все. Рассмотрим аналогию с черно-белым и цветным струйным принтером. Что такое черно-белый принтер? Есть один тип чернил — черный, который подается в форсунку, а она, перемещаясь, формирует изображение на листе бумаге. Что такое цветной принтер? Это несколько типов чернил. Они подаются из картриджей в форсунки, и те формируют уже цветное изображение. Точно так же и эта установка может в дальнейшем использовать сразу нескольких типов порошков. Это дает два типа возможностей.

Первый рождается при дискретном управлении подачей каждым типом порошка по принципу «есть порошок — нет порошка». Второй тип получается при плавном управлении подачей каждого типа порошка, по сути говоря, подмешивании одного порошка в другой в той или иной пропорции.

В первом случае можно получить «скелетные» конструкции, где «скелет», или остов, изделия из одного материала, а тело, обладающее некими другими свойствами, сделано из другого материала.

При плавном регулировании этого процесса мы можем получать изделия с градиентными свойствами, что само по себе уникально. Поэтому в будущем, я надеюсь, вопрос, из какого материала сделана эта деталь, потребует дополнительного уточнения: в каком месте?

Приведу пример из той же авиации, точнее, авиационного двигателестроения. Можно сделать лопатку двигателя, у которой замковая часть сделана из материала, обеспечивающего ее надежное крепление. Дальше, добавляя в основной материал лопатки (например, титан) алюминий, можно сформировать перо лопатки из интерметаллида титана, тем самым снизив почти вдвое вес детали и обеспечив при этом те же самые прочностные свойства. Вариаций использования нескольких материалов при выращивании очень много. Поэтому детали с градиентными свойствами — это тоже будущее аддитивных технологий.

По цене, - получается практически ее двукратное снижение. Но опять же, винт винту рознь. Если говорить о сложных винтах (для ряда военных изделий и так далее), естественно, тут значительное снижение. Если говорить о подруливающих винтах, то помимо снижения себестоимости речь идет об улучшении свойства всего изделия: судно становится более маневренным.

Эта открывает и целый ряд возможностей по созданию изделий с уникальными механическими свойствами, которые ранее были недоступны. Я опять-таки не открою тайны, что для подводной тематики очень важна малошумность. Работая с различными вариациями расчета полостей, можно достичь оптимального снижения шума при работе винта.

Открывается целый ряд новых возможностей, которые ранее были недоступны. С развитием технологии, которое я вижу в перспективе на три-пять лет, произойдет переход от однокомпонентных аддитивных машин к многокомпонентным.

Я надеюсь, что в следующем году у нас уже будет аппарат, который позволит выращивать изделия. Сразу не будем замахиваться на какие-то глобальные вещи, хотя изделия до двух метров мы вполне можем выращивать. Сначала нужно будет отработать технологию и материалы (порошки), провести сертификацию.

В этом году мы проверили возможность применения этой технологии. Она отлично работает и позволяет выращивать не только тела вращения, но и сложные геометрические поверхности. Я думаю, что начиная со следующего года мы будем, направлять несколько десятков миллионов в год на доработку этой технологии: исследование интересующих нас материалов, отработку режимов выращивания и так далее.

Я думаю, [для выхода на промышленное производство понадобится] год-полтора.

От зарубежных партнеров не отстанем, - по моей информации, мы даже немного опережаем наших западных коллег. Приходится конкурировать именно с западными компаниями, а требования везде достаточно жесткие. Внедряя аддитивные технологии прямого выращивания, мы выполняем ряд основных задач, стоящих перед отраслью: снижение себестоимости и сокращение времени строительства кораблей и судов».

«Эксперт», № 24, 2017, стр.

http://expert.ru/expert/2017/24/ot-vintai/    

Туричин: «SLM-машин для послойного выращивания в мире не делает только ленивый. Их серийно выпускают три конторы в Германии, две - в Америке, китайцы делают их как черти. Французские братья тоже делают.

Японцы и корейцы делают, но они до нашего рынка не доходят. Потому что здесь рядом немецкая, а теперь и немецко-американская компания EOS. В той же Германии находится компания, которая так и называется – SLM Solutions, делает очень похожие машины. Вот у них максимальное поле для работы как раз полметра на полметра, и у них две головки совмещенные ради этого работают.

При выращивании формы машина способна воспроизводить модели с точностью до нескольких микрон. Но у таких машин производительность очень маленькая. Они могут делать по-честному граммов пятьдесят в час при среднем качестве. Если быстрее, то качество металла просто падает. А если хорошее качество, то десять граммов в час. Тогда получается мелкая точная финтифлюшка, полностью готовая к применению в качестве какого-нибудь шпенька. И если нужно одновременно делать, скажем, сто маленьких деталюшечек, то  она будет делать их целый день. Производительность очень ограничена. И размер сильно ограничен, потому что большое поле сканирования – значит большое фокусное расстояние. Если диаметр пятна большой, то точность построения в реальности теряется.

 И перспектив там не прослеживается. Это хорошая технология для производства мелкого и точного – со сложными формами, внутренними каналами, полостями. Как сейчас говорят, с теоретическими поверхностями. Какую кривулю конструктор начертил, такая и будет, что бы ему в голову ни пришло. И это оперативно. Все же ведь в сравнении познается. По-другому это можно делать как? Литьем. Это значит, мы пошли, сделали точную модель. Потом залили, разобрали отливку. Поверхность отливки не очень, ее надо обработать. Поэтому выращиваться она будет один день, но отливаться-то будет неделю.

И от второй проблемы это не спасает. Мы кладем порошок слой на слой, и его надо расплавить. Делает это лазерный луч, сверху на этот порошочек падает, и верхнюю порошинку греет сильно, а нижнюю – слабее, просто потому, что она в тени. У нас какие есть варианты? Если мы верхнюю аккуратно расплавили, то нижняя осталась недоплавленной. Там поры – пустоты, с которыми надо что-то делать, они портят механические свойства материала. А если мы увеличим мощность и расплавим нижнюю порошинку, то верхнюю переплавим. Она вскипит. Мы все время находимся где-то на границе. В итоге после такого выращивания обязательно нужно горячее изостатическое прессование. Берут эту выращенную железку и засовывают в газостат. Это такая камера, в которую газа наподдают под давлением в сотни атмосфер, и температура там такая высокая, чтобы диффузия могла реально пойти. И держат долго-долго эту железяку под этим бешеным давлением, чтобы сдавить все поры.

А газостат стоит очень дорого. В Королеве есть газостат, в ВИАМе. Большие богатые конторы их себе покупают. Из-за того, что это еще одна дорогая технологическая операция и время дополнительное – фактически это еще один передел, процесс становится еще дороже.

- Овчинка не стоит выделки.

- Нет, при этом все равно стоит. Это удивительно, но очень много где это того стоит.  «Прелесть», в кавычках, этой технологии в том, что оборудование все импортное и технологию придумали не мы. Скажем, спроектировал конструктор EOS  установку для выращивания зубных имплантатов. Привезли ее сюда, но хотят выращивать на ней не имплантаты, а лабиринтное уплотнение для двигателей самолета. А оно там плохо выращивается, потому что установку спроектировали под имплантаты. А переделать ее наши кулибины не могут, потому что зарубежные кулибины ее так сделали, что не переделать. Кроме того, они так сделали, что установка работает только с их фирменным порошком, который надо у них покупать. Это такая же бизнес-модель, как, например, автомобили можно отдавать даром, а окупать их за счет сервиса.

- Это общая тенденция. Все хотят привязать…

- Все хотят себе устроить светлое будущее без работы. К тому же управляющие программы для этих машин – тоже «черные ящики», понятные тем, кто и проектировал, и абсолютно недоступные для того, кто такой машиной пользуется.

http://www.smtu.ru/ru/page/176/    

----- Каблов: «Сейчас в мире идет необъявленная война. Но война не пушек и канонерок, идет война за знания и за доступ к технологиям. Президент США Барак Обама в своем время официально провозгласил, что инструментом достижения глобального превосходства Соединенных Штатов в области технологий будет аддитивное производство. Фактически аддитивные технологии – это предвестник новой технологической революции. Шестой технологический уклад будет построен на аддитивных технологиях.

Сегодня аддитивные технологии фактически в начале внедрения в реальное производство. Мы в ВИАМе в свое время сформулировали три уровня реализации аддитивных технологий. Первый уровень – это изготовление моделей, оснастки для литейного производства. Чтобы не как у меня в молодости было, когда под каждую отливку нужно сначала сделать стальную пресс-форму, а затем в ней модель, по которой в песчаной или керамической форме отливают деталь. Сейчас модель можно быстро сделать из фотополимера и термопласта на 3D-принтере. А можно – и вовсе сразу «напечатать» форму из песчаных материалов. Значительно быстрее и проще. Отпечатал, собрал, залил – получил деталь.

Второй уровень – это прототипирование. Сконструировали в цифре, напечатали, посмотрели на деталь «в натуре». Продули. Все хорошо.

Но самый высший уровень – это ресурсная деталь. То есть та, которую можно сразу ставить в работающий двигатель или другое изделие. Это открывает колоссальные преимущества. И сегодня цель применения аддитивных технологий – изготавливать как можно больше именно конечных деталей. Лидер здесь США, 30 процентов изготавливаемых там деталей относятся к третьему уровню, 70 – к первым двум. В Европе это соотношение 15 на 85 процентов. В Китае такое же. Но США ставит цель к 2020 году довести изготовление ресурсных деталей до 80 процентов.

В России пока количество ресурсных деталей измеряется не в процентах, а в штуках.

Массовое производство начнется тогда, когда люди увидят, что это все работает. Вот General Electric активно занимается. У них есть двигатель GT7. Это основной вертолетный двигатель. В горячей части этого двигателя разработчикам удалось заменить 855 деталей на 12 модулей, которые были напечатаны на 3D-принтере. Это упрощает конструкцию, обеспечивает повышение топливной эффективности и прирост мощности.

В новом двигателе GE9X с тягой более 45 тонн, который сейчас испытывается, General Electric применил аддитивные технологии при производстве топливных форсунок с уникальной геометрией внутренних каналов, а также впервые изготовил по аддитивным технологиям лопатки турбины низкого давления всех шести ступеней.

Мы тоже начали использовать аддитивные технологии при производстве двигателей.

Первая деталь, которую мы сделали, – завихритель фронтового устройства камеры сгорания для авиадвигателя ПД-14. И почему мы ее сделали? Потому что генеральный конструктор Александр Александрович Иноземцев поверил в то, что это получится. Если не верит конструктор, то материаловед ничего не сделает. В итоге, если раньше на изготовление такой детали уходило 60 дней, при выходе годного 40%, то теперь только 5 и при 100% выходе годного.

Сейчас мы делаем четыре детали для двигателя ПД-14 по аддитивным технологиям. На предприятии «ОДК-Авиадвигатель» генеральным конструктором введена должность заместителя главного инженера по аддитивным технологиям. Он вместе с конструктором оценивает, какие детали можно и нужно перевести на производство по аддитивным технологиям, а какие продолжать производить традиционными методами. Надо взвешенно подходить. Нельзя шарахаться и говорить, что мы сейчас все переведем на аддитивные технологии. Так, я боюсь, могут «заболтать» аддитивные технологии. Красивыми словами. Здесь надо осмысленно идти шаг за шагом, с конкретными результатами.

Следующий важный шаг мы должны сделать в области программного обеспечения. Для аддитивных технологий – это ключевая задача. В России серьезная зависимость от иностранного программного обеспечения, которое мы все, работая в области аддитивных технологий, используем. Вот купило предприятие, к примеру, аддитивную машину у шведской компании «Arcam». Понадобилось температуру поднять на платформе до 1000 градусов, чтобы сделать нужную деталь. А в программе ограничение стоит – не выше 600 градусов. Пытаются изменить – машина выключается.

Производитель сказал: «Вам хватит 600 градусов»... Вот это и называется «технологическое рабство». Мы вам машину и технологию продадим, но делать вы сможете только то, что мы вам позволим.

Аirbus с целью производства самолетов с применением аддитивных технологий запустил проект BionicAircraft. Задача этого проекта – программное обеспечение для аддитивных технологий с разработкой еще и топологического дизайна. Создать комплексное ПО, в котором будет и конструирование 3D-моделей, и управление процессом послойного синтеза, и генерация слоев и поддержек, и топологическая оптимизация (бионический дизайн) детали. Для этого они объединили 9 компаний в 6 странах, выделили колоссальные деньги из Евросоюза. По расчетам Аirbus, внедрение бионического дизайна позволит уменьшить массу отдельных конструкций из алюминиевых сплавов на 40%. А для узлов из титановых порошков – на 50%.

В консорциум компании вошли с пониманием своих задач, обязательств и финансовой ответственности за их решение и выполнение в установленные сроки в общем проекте...

Я думаю, нам надо верить в себя. Не надо болтать. У нас в стране многие научились красиво говорить, а не брать на себя ответственность. Сказал, что сможешь – должен сделать. Например, ВИАМ решил задачу обеспечения отечественных предприятий порошковыми композициями для аддитивных технологий для различных машин.

Надо людей поставить, которые имеют голову, знания и опыт. Я сам за молодость, но и за то, чтобы молодой человек прошел путь от простого к сложному. Прошел все ступеньки и доказал, что он способен добиться результата.

Необходимо в обществе культивировать моду на знания... Если мы не изменим эту ситуацию, не отойдём от идеологии потребления к идеологии созидания, мы никогда не сможем добиться успеха для страны. Я вспоминаю слова Леонардо да Винчи: «Кто знает, тот может. Только бы узнать, и крылья будут». Столетия прошли, как он это сказал, но звучит по-прежнему очень актуально».

«Эксперт», № 24, 2017, стр. 38

Туричин: «Как-то Дмитрий Рогозин в сердцах сказал, что будем выращивать танки. Целиком, наверное, не сможем, но по деталям, чтобы потом собрать, можем. Даже металл с качествами танковой брони можем делать. Только прокат пока дешевле, так как порошок еще дорогой. Как только он достаточно подешевеет, все возможно...

Вообще, аддитивка – это рассредоточенные производства и интеграция их в жизнь. Возникает сетевая ассоциация людей. Где-то у них сидит конструктор, делает «тридэху». Где-то сидит программер, превращает «тридэху» в программу для установки, а где-то кто-то эту установку себе в гараже поставил. Приехала к нему по сети управляющая программа, он ее туда ткнул, она что-то испекла, а DHL куда надо отправила.

Останутся только заводы для гигантских изделий. Хотя кто его знает, китайцы уже дома печатают из цементно-песчаной смеси. Понятно, что это была демонстрашка, но они показали, что это абсолютно возможная штука.

Уже сейчас формируется конкурентный рынок порошков, они заметно падают в цене. Даже в России есть несколько производителей.

В Боровичах – компания «Нормин», еще тульская компания «Полема», московский «Галеон», московский институт ВИАМ, подмосковный «Композит», московский институт ВИЛС, есть маленькое производство в питерском Политехе, есть «Ржевская электромеханика»… Вот уже сколько. Кроме того, лазеры, которые составляют большую часть стоимости установок, тоже дешевеют. Раньше только IPG могла делать мощные волоконные лазеры. Но немецкая компания Rofin начала в Финляндии, на дочернем предприятии, выпуск мощных волоконников. Пока игроков двое, они договорятся. Появится третий – уже не договорятся, и цена поползет вниз. Это просто закон природы. Остальное… Ну, роботы. Роботы сейчас стоят, это смешно сказать, приличный робот – это два миллиона рублей с небольшим. Как обычный дешевенький автомобильчик. Он будет поднимать что-нибудь, класть, можно научить отвечать его человеческим голосом – приладить синтезатор к контроллеру. Что еще? Газовая арматура стоит дорого, у нес ее не делают в стране. Питатель порошковый...

Сейчас наша установка в приличной комплектации стоит от 60 до 80 миллионов рублей. И это подешевле, чем у конкурентов на 30-50 процентов. Несмотря на то, что наша установка реально лучше – выше производительность, больше рабочая зона. Мой прогноз: через три-четыре года она вдвое упадет в цене. А полмиллиона долларов сегодня стоит средний обрабатывающий центр. Кроме того,  когда мы выйдем в серию, наши издержки упадут, и это тоже отразится на себестоимости».

http://www.smtu.ru/ru/page/176/    

«Эксперт», № 12, 2017

Туричин: «Кстати, с материалами интересно. Кстати, с материалами интересно. Каждая наша машина в год жрет порошка на двадцать миллионов рублей в год на одну установку. Поставили десять установок – 200 миллионов рублей. Надо строить завод по производству порошка. Это нормальный годовой объем для завода.

Технологии в России есть, только до недавнего времени у нас оборудование не выпускают, его нужно ввозить. Причем это не очень производительные установки, фактически на 50 тонн порошка. Порошки у нас разрабатывают, тут ВИАМ московский у нас молодцы. Сейчас ВИАМ собирается строить такой завод в Самаре, имея в виду и наши машины ( то есть, российское оборудование для производства порошка - shed  ). Это будет стройка века.

Туричин, между делом, уговаривает Уральский завод по производству центрифуг делать питатели для машин по производству порошка.

http://www.smtu.ru/ru/page/176/    

«Эксперт», № 12, 2017, стр.

----- Туричин: В общем, мы сейчас наши машины начинаем тиражировать. Желание иметь такую машину есть у Дальзавода (судостроительный и судоремонтный  завод «Роснефти» во Владивостоке. – «Эксперт»). Готовится контракт на поставку машины в Москву, там столичное правительство хочет такой проект у себя создавать, а оператором этого проекта является как раз фирма Бояринцева «АБ-Универсал», которая все машины EOS в Россию поставляла. По-видимому, еще одна наша машина поедет в Самару, там стоится наноцентр.

http://www.smtu.ru/ru/page/176/    

«Эксперт», № 12, 2017, стр.

----- Каблов: Нам надо четко разделить зоны ответственности. Какие компании работают, в каких областях. Надо, чтобы деятельность каждого участника четко была прописана. Мы предлагаем такую схему, чтобы достижения каждого участника использовались и другими. Потому что в одиночку решить эту задачу невозможно. И чьи-то попытки заявить, что они лидеры в чем-то – это введение в заблуждение руководства страны.

ВИАМ готов отвечать за металлопорошковые композиции для изготовления ресурсных деталей. У нас для этого есть не только желание, но и опыт, и есть реально реализованные проекты.

Нужно понять, кто будет делать программное обеспечение. Нужно ясно сказать, кто и когда создаст первую серийную отечественную машину для аддитивных технологий. Сказать, по какой технологии – лазерный луч, электронный луч, плазма.

Нам сейчас надо ответить на вызовы, которые стоят перед страной. Вызов номер одни – это создать двигатель ПД-35. А без аддитивных технологий мы его не создадим. А если и создадим, то он будет проигрывать в весе, экономичности и в полезной нагрузке.

И США, и Китай, и мы поставили себе цель – создать двигатель с отношением тяги к весу 20 к 1. То есть двигатель должен быть в 20 раз легче тяги, которую он дает. Сейчас этот коэффициент от 8 до 10. У нас лучший двигатель – это около 10. У американцев немного повыше.

 Во многих отраслях мы подошли к моменту, когда в силу того, что зарубежная промышленность будет работать на новых подходах и принципиально новых технологиях, мы не будем конкурентоспособными ни по техническим характеристикам, ни по экономическим. Это надо понимать. Аддитивные технологии должны стать основой Национальной технологической инициативы и обеспечить успешную реализацию Стратегии научно-технологического развития нашего государства».

http://viam.ru/news/4312

http://expert.ru/expert/2017/24/ne-popast-v-tehnologicheskoe-rabstvo/    

"Эксперт" 12-18 июня 2017 №24

Каблов: «Важно отметить, что мы сформулировали основные принципы создания материалов. Не новых материалов, а материалов нового поколения. Это не игра слов. Принципиальное отличие заключается в том, что в основу разработки материалов нового поколения закладывается четыре принципа.

Первый принцип — глубокие фундаментальные и фундаментально ориентированные исследования, выполняемые РАН, государственными научными центрами и исследовательскими университетами.

Второй — это должны быть «зеленые» технологии. Нельзя создавать материалы так, как это делалось в восьмидесятые годы. Мы нашу планету превращаем в свалку, используя полимерные композиционные материалы, которые в силу своего состава не разлагаются. Если мы не найдем технологий их переработки, мы завалим землю мусором.

Третий принцип — цифра. Цифровые технологии должны охватывать весь цикл, начиная с создания материала, его проектирования, эксплуатации до ремонта и утилизации.

И четвертый принцип — принцип единства «материал — технология — конструкция».

Мы считаем, что новая разработка может финансироваться, в том числе и государством, только когда реализованы все эти принципы».

И еще Евгений Каблов предостерегает:

--- ... «Сейчас мы делаем четыре детали для двигателя ПД-14 по аддитивным технологиям. На предприятии «ОДК-Авиадвигатель» генеральным конструктором введена должность заместителя главного инженера по аддитивным технологиям. Он вместе с конструктором оценивает, какие детали можно и нужно перевести на производство по аддитивным технологиям, а какие продолжать производить традиционными методами. Надо взвешенно подходить. Нельзя шарахаться и говорить, что мы сейчас все переведем на аддитивные технологии. Так, я боюсь, могут «заболтать» аддитивные технологии. Красивыми словами. Здесь надо осмысленно идти шаг за шагом, с конкретными результатами»...

Здесь речь идет об используемой компаниями корпорации ОДК технологии ПЛС (послойного лазерного спекания), позволяющей изготавливать небольшие изделия.

http://viam.ru/news/4312

http://expert.ru/expert/2017/24/ne-popast-v-tehnologicheskoe-rabstvo/    

Ну, а теперь, - чем сердце успокоится ? --- Пожалуй, только неустанным стремлением все к новым и новым высотам.

Что в переводе на китайский звучит так:

--- [Человек] хранит в себе тайну причастности к Небу и устремлен к нему. А тот, кто не принимает этого предназначения, не желает учиться и совершенствоваться, тот не достоин называться человеком.

Малявин, Владимир, «Евразия и всемирность»