Аддитивные технологии, как наиболее перспективное направление быстрого развития науки и технологий (стр. 1 )

Евгений Кабалов: Мы тоже должны понимать, что только говорить о лазерных технологиях явно недостаточно. Для аддитивных технологий широко используются и другие средства воздействия на поверхность, на материалы. Это электронный луч, это плазменная технология. Нужно понимать, для каких деталей наиболее приемлемы те или иные виды технологий, то есть источник по доставке энергии к поверхности, где идет процесс консолидации различных частиц, чтобы получить слой материала с нужным уровнем свойств. И мы должны тоже для себя ясно понимать, что существующие методы контроля, которые сейчас применяются в промышленности, не годятся для того, чтобы контролировать детали, полученные методом аддитивных технологий. Потому что структура принципиально другая, и она обладает очень сильной анизотропией, здесь нужны другие подходы.

Вообще сама проблема аддитивных технологий еще требует достаточно глубоких и фундаментальных исследований в плане оценки энергетического воздействия на поверхности, где идет процесс образования нужного нам слоя.

Понятно, что есть как металлические материалы и неметаллические. Во многом за рубежом пытаются привязывать материалы к конкретным машинам. Делаются машины не из открытой платформы, она уже достаточно привязана к конкретным материалам. Поэтому нам тоже нужно ответить и сказать, как мы свою промышленность будем строить.

Вы знаете, что прошли две конференции на базе ВИАМ. Одна конференция проходила под руководством Дмитрия Олеговича Рогозина, там выставка была, и Фонд перспективных исследований там активно принимал. Вторая конференция тоже прошла под темой "Настоящее и будущее аддитивных технологий", и там достаточно активно шла дискуссия и обсуждение. Но ключевым является то, что у нас отсутствует нормативная документация. Фактически в стране нету нормативной документации, которая бы дала возможность нам говорить на одном и том же языке, чтобы мы друг друга понимали. Даже определение термина, что такое аддитивные технологии, у каждого звучит по-разному. Так же как и подходы, какая должна быть классификация процессов по видам материалов, по видам воздействия луча.

Но нам всё-таки надо четко, работы в авиадвигателях… Я благодарен Александру Александровичу Иноземцеву, с которым мы вместе, "Авиадвигатель", впервые сделали в России совместно деталь, которая реально ставится на двигатели, делаем уже третью деталь. Но вопросы стандартизации, обеспечения воспроизводимости свойств тех или иных деталей по количеству, они должны соответствовать тем международным требованиям, которые сейчас действуют, особенно в авиационной технике.

Эта проблема очень серьезная. Пока этого нет. Если на западе существует единственный стандарт, по которому 22 страны, которые вошли в альянс разработчиков и производителей деталей по аддитивным технологиям, они все руководствуются этим стандартом. Нам нужно в РФ сделать подобный стандарт, чтобы было понимание, как относить те или иные детали, процессы, машины к аддитивным технологиям.

И конечно, отдельный вопрос идет о том, как изготавливать не порошки, а металлопорошковые композиции исходя из расчета той модели, которая строится, и под эту модель строится вся технология.

Я хотел бы, чтобы мы достаточно объективно и честно сказали. Понятно, что мы давно порошками занимаемся, еще 80-е годы, заслуга академика Белова, который во многом инициировал вопросы порошковой металлургии, чтобы делать диски из жаропрочных материалов. Но те порошки, которые разработаны по технологии 80-х годов, не годятся к технологиям, которые нужны сейчас.

Реально если посмотреть, какое у нас настоящее, в мире фактически 30 %, особенно в США, Китае, Европе производится деталей, которые реально уже используются в конструкциях. 70 % - это модели и прототипы. Американцы ставят задачу к 2020 году 80 % деталей делать реальными, а 20 % - прототипы и модели. От этого тоже не надо отказываться, это дает очень большой эффект в плане трудоемкости и тому подобное. Здесь мы тоже для себя должны определить рубежи.

[00:05:25]

С учетом того, что решение Научно-технического совета ВПК принято о создании межведомственной комиссии, которая должна разработать дорожную карту развития аддитивных технологий. Я бы хотел вас попросить в своих выступлениях, чтобы вы давали предложения, чтобы мы их учли в подготовке дорожной карты, которая будет доложена Дмитрию Олеговичу Рогозину, в Министерство промышленной торговли, поскольку Минпромторг выступает в качестве координатора всех работ по аддитивным технологиям.

Я бы тоже хотел предостеречь о том, что каждый начинает строить у себя свою отрасль аддитивных технологий. Государство просто не выдержит, Росатом своё, Роскосмос своё, Минпромторг своё… У нас должно быть российское, которое учитывало бы и ошибки, и возникшие вопросы.

Понятно, что одна даже мощная организация сама не в состоянии эту проблему закрыть полностью. Мы её можем решить, только объединив усилия различных научных организаций, проектных организаций, включая основные элементы по аддитивной технологии.

Мы должны понимать и четко сказать, кто в области создания машин готов это дело координировать и возглавлять, кто в области лазеров, кто в области электронного луча, кто в области плазмы. Кто может четко определить и сказать, какие в первую очередь детали должны производиться с помощью аддитивных технологий.

Наш небольшой опыт показал, и знакомство в Китае, Китай активно и динамично развивается, там существует четкая градация, какого типа, массы, какие материалы могут перерабатывать по одной технологии послойно, а какие по другой.

Я бы хотел, чтобы вы на эти вопросы обратили внимание и свою точку зрения высказали. И конечно, вопросы подготовки кадров. Не выделяя и не создавая в соответствующих университетах определенные группы или направления подготовки специалистов аддитивных технологий, мы не сможем обеспечить промышленность, предприятия специалистами, которые в этом разбираются, которые подготовлены к тому, чтобы заниматься этой проблемой.

Я хотел бы предложить выступить Ольге Геннадьевне Оспенниковой, чтобы она сделала доклад, исходя из опыта тех работ, которые ВИАМ вместе с рядом организаций выполнил, в первую очередь авиадвигатель, Институт Академии наук ИПЛИТ РАН [00:08:22], это учебное заведение Санкт-Петербургский исследовательский университет им. Петра Великого, и другие организации, которые принимали участие в этой работе.

Ольга Оспенникова: Добрый день, уважаемые коллеги. Говоря о развитии и применении аддитивных технологий, в первую очередь хотелось бы отметить, что творится в мире в этой области. Как уже сказал Евгений Николаевич, в 22 странах создана национальная ассоциация по аддитивным технологиям. Есть стандарты, и один из них, основной стандарт, в рамках которого классифицируют аддитивные технологии. Но ключевым критерием оценки уровня развития и уровня внедрения аддитивных технологий, на наш взгляд, является соотношение деталей, произведенных по первому и второму уровню реализации аддитивных технологий, к деталям третьего уровня.

Наиболее продвинутыми в области применения аддитивных технологий в мире являются США. У них это соотношение 70 к 30 в настоящее время, создан научно-инновационный институт по аддитивным технологиям на базе 15 институтов.

[00:10:24]

Как говорилось, Китай очень сильно продвинулся в части внедрения аддитивных технологий. У них соотношение 85 к 15. У них создано 20 исследовательских университетов, 45 университетов в области аддитивных технологий.

В России, к сожалению, на сегодняшний день всего три детали, которые реально внедрены в реальные конструкции. Это силовые детали, которые гениальный конструктор применил уже к конструкции (нрзб.) [00:10:55] двигателя ПД-14.

В Европе на базе университетов Германии создан национальный центр по аддитивным технологиям, и у них соотношение также 85 к 15.

В США поставлена амбициозная задача к 2020 году добиться соотношения деталей первого и второго уровня к деталям третьего уровня 20 к 80. То есть 80 % деталей будут делаться по аддитивным технологиям.

Согласно стандарту, международной классификации, аддитивные технологии – это 7 основных видов аддитивных технологий. В РФ из этих видов наиболее применяются три основные: стереолитография, прямой подвод энерго (нрзб.) [00:11:46] растворения, и строительство подложки.

Говоря о структуре аддитивного производства, хотелось бы отметить, что не только структурированное аддитивное производство имеет смысл по принципу действия, то есть по видам энергетического воздействия на материал. А именно это лазер, электронный луч и плазма. Каждый из этих видов требует особого подхода, требует разработки своих требований к материалам в первую очередь. Это металлопорошковые композиции или полимернопорошковые композиции, и специальные виды проволок, армированных наполнителей, если это полимерные композиционные материалы. То есть это специальные лески. Каждое энергетическое воздействие требует разработки определенного вида материала.

Безусловно ключевым моментом является контроль качества получаемых изделий. Опять-таки, каждый вид энергетического воздействия, каждый метод аддитивных технологий предъявляет свои требования к контролю окончательно заготовленных деталей.

И наконец, три уровня реализации аддитивных технологий. Первый уровень – вспомогательное производство, изготовление оснастки, выжигаемых моделей для литья по (нрзб.) [00:13:11]

Второй уровень – построение и изготовление демонстраторов. Это проверка работоспособности той или иной конструкции. Эти два вида не требуют получения ресурсных характеристик, механических свойств, физических свойств материала. Это вспомогательная технология.

Третий уровень, высший уровень аддитивного производства, это  изготовление боевых деталей, ресурсных деталей уже с большим набором требований к характеристикам материала, получаемого в процессе синтеза. Именно  на третьем уровне в полном объеме реализуется основной принцип создания материалов нового поколения. Это неразрывность материала, технологии, оборудования и конструкции. Именно в аддитивных технологиях мы говорим и об оборудовании в том числе, потому что отчасти оно определяет характеристики будущего изделия в совокупности, прямом взаимодействии с материалом.

Существуют проблемные вопросы внедрения аддитивных технологий в РФ. Сейчас практически отсутствует крупное серийное производство материалов для аддитивных технологий. Если по металлопорошковым композициям в настоящий момент удалось решить эту проблему, то в части полимерных материалов, материалов для изготовления специальной проволоки этот вопрос остается открытым.