Самолеты выплавят из пыли

Сегодня целый ряд сложных металлических деталей для космоса, медицины, авиации, машино- и судостроения печатают на таких принтерах. Но если за рубежом подобные инновации в промышленности успешно применяют уже более десяти лет, то российские разработки по данной тематике вышли на рынок в последние 3 - 4 года. Судя по тому, как активно развивается эта отрасль, не за горами время, когда отечественные специалисты и предприятия научатся «печатать» не только отдельные детали, но и целый автомобиль, самолет или турбину.

 Самолеты выплавят из пыли | В лабораториях Санкт-Петербургского политехнического университета роботы слой за слоем напыляют металлическую заготовку, а управляют ими студенты и преподаватели вуза. ФОТО Александра НИКОЛАЕВА/ИНТЕРПРЕСС

В лабораториях Санкт-Петербургского политехнического университета роботы слой за слоем напыляют металлическую заготовку, а управляют ими студенты и преподаватели вуза. ФОТО Александра НИКОЛАЕВА/ИНТЕРПРЕСС

Трехмерный металл

Основа 3D-печати - аддитивные технологии (от англ. аdd - «добавлять»), в которых используется метод послойного лазерного плавления. То есть деталь создается не путем механического отсечения лишнего, а методом наращивания - послойного добавления одного или нескольких материалов и их лазерного сплавления по заданному контуру.

Начиналось все с разработок по стереолитографии (изготовление моделей из жидких фотополимерных смол), затем ученые начали экспериментировать с металлом. Неоспоримый плюс аддитивной технологии - возможность выпускать изделия сложной геометрии и формы, что невозможно делать посредством механообработки или литья. При этом напечатанные изделия получаются более точными и прочными, чем их аналоги, изготовленные традиционными способами.

Более того: на 3D-принтерах можно печатать детали с элементами бионического дизайна. Речь идет о структурах, приближенных к материалам живой природы, - ячеистых, пористых и сетчатых конструкциях, которые создать из металла методом фрезерования нереально. За счет подобных структур деталь получается облегченной, сохраняя свои прочностные свойства, что очень ценится в таких областях, как авиация или медицина. Например, аддитивные технологии позволяют напечатать модель человеческой кости точь-в-точь, как у пациента, для создания протеза.

Важно, что «выращенное» в принтере металлическое изделие является законченным. Если ему и требуется механическая обработка, то незначительная. Кроме того, использование принтера существенно экономит сырье, минимальные излишки которого при «выращивании» детали можно использовать повторно.

В результате подобные технологии значительно удешевляют производство сложнопрофильных деталей. Это доказывают финансовые отчеты таких известных компаний, как General Electric, Mitsubishi, Boeing, General Motors, которые используют в производственном процессе 3D-печать уже несколько лет.

От «нано» к «гиго»

Увидеть 3D-принтер, печатающий металлические детали, автору этих строк удалось в Москве в Институте технологии поверхностей и наноматериалов Государственного научного центра РФ ЦНИИТМАШ. На этой площадке госкорпорация «Росатом» представила головной образец промышленной установки 3D-принтера для металлических изделий - Melt Master 3D 550. Устройство и программное обеспечение для него - полностью отечественная разработка.

«Сегодня из оборудования такого класса представленный образец - один из самых больших по размеру печати - 550 x 450 x 450 мм», - пояснил заместитель директора этого института Евгений Третьяков.

У простого обывателя данный агрегат вызовет ассоциации с огромной духовкой. И логика в таком сравнении есть, ведь платформа, на которой происходит печать, подогревается до 200 градусов по Цельсию. Процесс происходит в герметичной камере, где создается инертная атмосфера (чтобы материал при плавлении не окислился). Нержавейка печатается в среде азота, реактивные материалы - в среде аргона. Скорость построения печати - от 15 до 70 куб. см в час.

Самая сложная и дорогая часть оборудования - элементы, связанные с лазерно-оптической системой. Машина, которую демонстрирует Евгений Третьяков, однолазерная. За один рабочий сеанс аппарат умеет работать только с одним типом порошка. По соседству с ним стоит модернизированная разработка - принтер, оснащенный двумя лазерами. Этот принтер сможет работать одновременно с двумя порошками, что позволит создавать комбинированные изделия: часть из одного металла, часть - из другого. В перспективе - создание четырехлазерных принтеров, способных работать с несколькими видами металлических порошков, но таковых в мире еще нет.

Стоимость российского агрегата - около 50 млн рублей, цена импортного аналога вдвое выше. До 2021 года отечественные заводы выразили готовность закупить 15 подобных машин. В планах Росатома вывести этот высокотехнологичный продукт на мировой рынок.

Просто добавь порошок

В зависимости от того, что нужно изготовить на 3D-принтере и какой точности добиться, в качестве исходного сырья используются мелкодисперсные металлические порошки на основе железа, титана, алюминия, никеля, кобальта и т. д.

«Эти порошки должны отвечать определенным требованиям по сферичности и сыпучести, чтобы частицы могли компактно укладываться в заданный объем и обеспечивали текучесть. Это необходимо, чтобы при печати получались равномерные слои, - объяснил Третьяков. - Чем меньше частицы, тем меньший шаг построения может быть задан и тем рельефнее будут проработаны мелкие элементы».

Сколько все это стоит? Килограмм титанового порошка обойдется в 35 - 40 тысяч рублей, а порошок из нержавеющей стали - 3,5 - 4 тысячи рублей за кило.

«Мы пока работаем с порошками импортного производства, - резюмировал заместитель директора института. - Однако необходимые порошки уже начали выпускать и в России, поэтому в перспективе зависимости от расходных материалов у нас не будет».

Свою лепту в развитие аддитивных технологий вносит и северная столица. В этой сфере с 2014 года в нашем городе работает компания 3DSLA. Ее специалисты одними из первых в России стали разрабатывать и выпускать серийные промышленные 3D-принтеры по металлу.

Еще одна петербургская компания - «ЛАР Технологии» - также выпускает линейку 3D-принтеров по металлу для крупных промышленных фирм. Кроме того, предприятие спроектировало 3D-принтер по металлу, доступный представителям малого и среднего бизнеса. Важно, что в большинстве случаев отечественные 3D-принтеры на 90% собираются из российских деталей.

В целом парк промышленных аддитивных установок в нашей стране оценивается в 700 единиц, и только 60 установок рассчитаны на выпуск продукции из металлических порошков. Главными потребителями аддитивных технологий являются крупные корпорации - «Роскосмос», «Ростех», «Росатом» и ведущие промышленные компании.

КСТАТИ

Мировой рынок 3D-печати составляет 5 млрд долларов. По прогнозам экспертов, к 2020 году этот показатель увеличится до 15 млрд долларов, а к 2035-му - до 350 млрд долларов.

#3D-принтер #технологии #материалы

Комментарии

Самое читаемое

#
#
В Петербурге финансовые кооператоры выступили против «пирамид»
24 Июля 2018

В Петербурге финансовые кооператоры выступили против «пирамид»

На Седьмом форуме кредитной кооперации его участники объяснили гражданам, что у кредитной кооперации есть будущее, но и ухо надо держать востро.

Санкции положили на лопатки: в Ленобласти появилась «лечебница» для турбин
04 Июня 2018

Санкции положили на лопатки: в Ленобласти появилась «лечебница» для турбин

В производственной зоне Горелово 47-го региона компания по производству и обслуживанию газовых турбин большой мощности «Сименс технологии газовых турбин» (СТГТ) открыла новый цех по ремонту и ...

Дмитрий Осипов: «89% земельных участков в Петербурге оформлены в соответствии с законом»
23 Апреля 2018

Дмитрий Осипов: «89% земельных участков в Петербурге оформлены в соответствии с законом»

Директор филиала Кадастровой палаты Росреестра по Петербургу рассказал, с какими трудностями горожане могут столкнуться при постановке земельного участка на учет.

Грядущее в черно-зеленых тонах
28 Июня 2017

Грядущее в черно-зеленых тонах

Извилистыми путями идут наши недропользователи к новым месторождениям. Там, куда протоптаны дороги, уже нечего «брать». А освоение бескрайних просторов тундры и тайги встанет в копеечку.

Разведка вышла на Клондайк
26 Апреля 2017

Разведка вышла на Клондайк

С вводом в строй отечественных нефте- и газодобывающих платформ недропользователи оценили близкие и дальние перспективы освоения северо-западной части российского арктического шельфа.

Пайщики «Семейного капитала» надеются вернуть хотя бы часть денег
13 Марта 2017

Пайщики «Семейного капитала» надеются вернуть хотя бы часть денег

История падения кредитного потребительского кооператива (КПК) «Семейный капитал» еще не завершена, хотя организация и объявлена несостоятельным должником. Тысячи ее рядовых членов-пайщиков пок...