Как петербургская «Корабелка» печатает детали для ракет и атомных реакторов
В общем понимании СПбГМТУ, знаменитая Корабелка, — вуз, где учат проектировать и строить корабли. На самом деле ее разработки востребованы и в атомной энергетике, нефтегазовой и транспортной промышленности, аэрокосмической сфере. Изделия для этих отраслей создают в Институте лазерных и сварочных технологий (ИЛИСТ) СПбГМТУ при помощи аддитивных технологий — технологий «выращивания», или 3D-печати. С заместителем директора института Евгением ЗЕМЛЯКОВЫМ поговорили о том, отменит ли новая технология классические производства и как готовить для нее кадры.
ФОТО предоставлено пресс-службой СПбГМТУ
— Евгений Вячеславович, о технологиях 3D-печати уже столько лет говорят, что они не кажутся новыми…
— Им вообще‑то почти 40 лет, просто промышленное внедрение началось относительно недавно. Номенклатура материалов, с которыми можно работать таким способом, огромна: от песка до биологических тканей. Мы в институте работаем с металлом: выращиваем на созданном нами оборудовании крупногабаритные сложнопрофильные заготовки.
Например, год назад «Роскосмос» успешно провел огневые испытания двигателя РД-191МР для ракет-носителей тяжелого класса, в изготовлении которого мы участвовали. ИЛИСТ также разработал оборудование и технологию аддитивного производства корпусных частей (отсеков) ракет-носителей — и первую пробную деталь отсека показывали главе государства, когда он приезжал в Корабелку. Это самая большая выращенная металлическая деталь в стране. И одна из самых больших в мире.
— А как такое выращивают?
— Есть два основных способа аддитивного производства металлических деталей. Оба востребованы в космической отрасли.
Первый, самый распространенный — послойное лазерное сплавление. На платформу насыпают тонкий слой металлического порошка, лазерный луч его расплавляет и спекает нужные фрагменты, добавляется следующий слой — и так послойно растет изделие.
Лазерное выращивание позволяет экономить материалы, ведь не приходится «отрезать лишнее» — сразу получаем деталь нужной формы./ФОТО предоставлено пресс-службой СПбГМТУ
В Корабелке этот способ хорошо знают, но мы специализируемся на втором — на прямом лазерном выращивании. У нас самый большой центр этой технологии в стране. При таком способе порошок «вдувают» газовым потоком из трубочек прямо под лазерный луч. Он расплавляет порошок и поверхность предыдущего слоя, обеспечивая прочное сцепление наплавляемого материала. Требуемая геометрия изделия формируется путем наложения одиночных валиков друг на друга в заданном порядке. Валик — это полоска затвердевшего расплава. Технологический инструмент перемещается промышленным роботом по определенной траектории, укладывая новые валики, — и деталь растет.
Небольшие образцы вырастают прямо на глазах, за минуты. Переходной отсек ракеты-носителя растили около 20 дней.
А чтобы сделать фрагмент выгородки реактора для «Росатома», создали установку, на которой деталь выращивают два робота одновременно.
— Это чтобы быстрее?
— Да. В аддитивных технологиях производительность измеряется сейчас килограммами изделия в час. Мы начинали с 1,5 кг в час, сейчас дошли до 8 кг. В пять раз ускорились.
Каждое кольцо для реактора весит 9 тонн. Представьте себе, если бы мы его растили со скоростью килограмм в час — это 9 тысяч часов, дольше календарного года непрерывной работы!
Мы должны были показать, что два робота могут синхронно работать, не мешая друг другу и понимая, что делает «сосед». И понятно, что количество одновременно работающих роботов можно увеличить.
— Аддитивные технологии отменяют традиционные? Литье, ковку…
— Скорее, это инструмент. Один из.
Есть класс металлов, которые не используются в аддитивных технологиях или используются редко: материал должен быть таким, чтобы два его куска можно было соединить сваркой.
А некоторые изделия просто в силу их конструкции не нужно выращивать. Условно говоря, коленвал от какого‑нибудь дизеля: большое тяжелое изделие, монолитное — изготавливать его с помощью 3D-печати нет смысла.
Но существуют сферы, где использовать традиционные технологии либо невозможно, либо слишком сложно и дорого. К примеру, если нужно изделие, которое содержит в себе два и больше материалов. Допустим, и один очень прочный, и другой, с какими‑то фрикционными свойствами — например, или высокой теплопроводностью, износо- и коррозионной стойкостью.
У каждой технологии свои возможности и ограничения. Мы в институте занимаемся в числе прочего и классическими — сваркой, резкой, термообработкой. И изначально решаем, нужно ли для конкретного проекта прямое лазерное выращивание.
— Готовы ли в России переходить на 3D-печать в тех сферах, где она возможна?
— Не сказал бы, что готовы. В России аддитивные технологии «с металлом» применяют пока в основном в двух очень специфических сферах — авиации и космосе. Производство не массовое, особенно космос. Кроме того, это сложные металлические многостенные конструкции с внутренними каналами. Еще Сергей Королев придумал, что детали ракеты должны состоять не из одного металла, а из нескольких материалов. И в этом случае печать выгоднее, чем традиционные способы изготовления.
В других отраслях, где аддитивка тоже была бы выгодной, часто сомневаются: зачем менять хорошее и известное на новое? И объясняешь: затем, что качество получите не хуже, но в три раза быстрее или в два раза дешевле.
Сейчас в некоторых отраслях решаются на 3D-печать за неимением альтернативы. Например, нужна деталь, которую делали с помощью литья, но не все литейные производства пережили 1990‑е. И надо либо их восстанавливать, что крайне дорого, либо прибегать к новой технологии.
Иногда лучше не создавать свое аддитивное производство с нашим оборудованием, а заказывать работу нам.
— Чтобы такое производство организовать, надо ведь и кадрами озаботиться…
— Да. Вот я рассказывал, что мы деталь для «Ангары» выращивали 20 дней — это ведь безостановочно, и люди работали в три смены. Остановка — риск брака. Если у предприятия недостаточно специалистов, то оно может браться только за изделия, которые можно вырастить за 8‑часовую рабочую смену.
И тут нестыковка. Предприятия, куда мы поставляем оборудование, находятся за пределами Петербурга — следовательно, там должны быть и компетентные кадры. Но не все ребята из регионов после учебы в Корабелке стремятся вернуться домой.
Это одна из целого семейства роботизированных установок прямого лазерного выращивания. Все они называются ИЛИСТ — «тезки» Института лазерных и сварочных технологий (ИЛИСТ) Корабелки./ФОТО предоставлено пресс-службой СПбГМТУ
— Это значит тупик?
— Не совсем. Надо иначе.
Вот есть в каком‑нибудь регионе город N с промышленностью, восприимчивой к новым технологиям. Как правило, рядом с предприятием есть технический вуз — основной поставщик кадров для регионального производства. Так вот если нужно внедрять в этом городе ту же технологию прямого лазерного выращивания, надо, чтобы ей обучали на месте, в региональном вузе.
Для этого Корабелка несколько лет назад инициировала создание консорциума «Национальная сеть технологических центров». Сейчас в нем около 25 организаций, регионы «заходят» в консорциум двумя организациями: вуз плюс предприятие.
Это не про то, что Корабелка — «главная» и сейчас тут всех научит. В вузах есть свои компетенции. Это, скорее, «соглашение людей доброй воли». Консультации, поддержка. Делаем специально для вузов оборудование: оно меньше производственного, но на нем овладевают технологией. Сейчас на разных заводских площадках эксплуатируются больше 30 наших машин. При их эффективном использовании постоянно возникают вопросы, связанные с освоением новых изделий, новых материалов. И такую технологическую поддержку предприятию можем оказать не только мы, но и наши партнеры и коллеги из региональных вузов.
Когда‑то новые решения для промышленности разрабатывали отраслевые НИИ. Сейчас эту задачу во многом выполняет университетская наука. И вузы очень благоприятная площадка, потому что открытая — у нас за последние десять лет чуть ли не все постсоветское пространство побывало, иногда в день не по одной делегации.
Консорциум работает уже пятый год. И успешно.
— Корабелка — лидер в определенной технологии, а другие развиваете?
— Да, надо расширять сферу деятельности. Сейчас рынок аддитивных технологий в России растущий, но это рост с довольно низкой базы. Не всегда так будет. Нужны и другие технологии, и другие сферы применения.
Например, наш вуз занимается машиностроением: делает тяжелые крупногабаритные конструкции. У нас развивается приборостроение: есть понимание, каким должно быть промышленное оборудование, есть компетенции, есть партнеры, в январе этого года открылся Центр технологии приборостроения.
Наконец, есть государственные задачи. Было заявлено, что к 2030 году страна должна выйти на 25‑е место в мире по роботизации производства, и для этого на 10 тысяч работников производства должно быть 145 роботов. На тот момент, когда такую цель ставили, было 19. Теперь, когда невозможна закупка оборудования, цель по роботизации, скажем так, превратилась из сложной в крайне амбициозную. Хотим создавать единый центр роботизации как раз для нужд наших промышленных партнеров.
Вопросами легализации и нормативного обеспечения внедрения и использования новых технологий и материалов тоже занимаемся. И не только аддитивных, но и в целом — сварочных. Развиваем это направление, в том числе в сотрудничестве с Курчатовским институтом.
Читайте также:
«Кто умеет строить корабли, умеет строить всё». Как поступить в легендарную Корабелку?
Объявлены имена лауреатов национальной премии в области будущих технологий «Вызов»
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 102 (8167) от 10.06.2026 под заголовком «Вырастить деталь для «Ангары»».
Комментарии