ОДК-Сатурн внедряет бионический дизайн в аддитивное производство в двигателестроении

• 
•  © aviation21.ru

Рыбинское ПАО «ОДК-Сатурн» (входит в Объединённую двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех), активно применяющее аддитивные технологии (АТ) в процессах производства газотурбинных двигателей различного назначения, в настоящее время внедряет инновационные принципы проектирования с учётом новых технологических возможностей, предоставляемых интеллектуальной оптимизацией топологии деталей с учётом действующих нагрузок — так называемый бионический дизайн. Это обеспечивает требуемую прочность при существенном снижении массы, сообщает пресс-служба предприятия.

Работа по освоению аддитивных технологий (АТ) ведётся на всех предприятиях Объединённой двигателестроительной корпорации. Холдинг планирует применять их при разработке и внедрении перспективных российских газотурбинных двигателей, которые будут сертифицированы в 2025-2030 годах. Стоимость изготовления деталей с применением АТ может быть значительно меньше, а время изготовления — в несколько раз быстрее, чем традиционным способом.

ОДК-Сатурн является высокоинновационным предприятием, активно осваивающим передовые технологии: АТ, применение полимерных и керамических композиционных материалов, суперкомпьютерные технологии и др. В кооперации с другими предприятиями ОДК реализует целый ряд масштабных проектов в гражданской и военной сферах. Совместно с компанией Safran Aircraft Engines в Рыбинске производится силовая установка SaM146 для пассажирского самолёта Sukhoi Superjet 100. ОДК-Сатурн активно развивает направление двигателей промышленного назначения, участвует в программе создания новейшего гражданского двигателя ПД-14 для авиалайнера МС-21, выпускает двигатели Д-30КП для самолётов семейства Ил-76 и т. д.

В ОДК-Сатурн разработан и в 2017 г. внедрён единый цикл проектирования деталей под аддитивное производство, позволяющий сократить сроки разработки и внедрения в конструкторскую документацию (КД) новых конструкций деталей и узлов. Ключевую роль играет технология топологической оптимизации элементов ГТД с учётом использования аддитивных технологий. По результатам применения единого цикла проектирования получено: снижение массы деталей на 30-50%; необходимый уровень прочностных характеристик по статической и динамической прочности; сокращение количества поддерживающих структур (экономия материала) относительно исходных деталей в 2 раза.

«При реализации методов топологической оптимизации в большинстве случаев аддитивные технологии являются единственным технологическим решением для изготовления сложнопрофильных и уникальных топологически оптимизированных деталей, — говорит заместитель главного инженера опытного завода по аддитивным технологиям ПАО „ОДК-Сатурн“ Денис Федосеев. — Это обусловлено тем, что для получения столь сложных конструкций традиционные методы изготовления, в частности, литьё и механическая обработка, имеют долгосрочную и дорогостоящую технологическую подготовку производства, а также крайне высокую трудоёмкость самого процесса изготовления. Аддитивные технологии в данном случае полностью исключают технологическую подготовку при изготовлении заготовок и минимизируют последующую механическую обработку».

Цель применения топологической оптимизацией — эффективное решение ключевых задач, стоящих перед аддитивным производством: обеспечения минимальной массы, технологичности и минимальной себестоимости. Сам цикл состоит из следующих этапов:

Определение исходной конструкции;

• Процесс топологической оптимизации с учетом действующих нагрузок;
• Выполнение конструкторской проработки и прочностные анализы;
• Технологическая проработка;
• Моделирование и виртуализация технологического процесса аддитивного производства;
• Послойный синтез заготовки;
• Контроль геометрии (включая томографию и бесконтактные средства измерения);
• Инженерные испытания и выпуск конструкторской документации (далее КД);
• Внедрение в серийную конструкцию.

«Необходимо отметить, что применение подобных методов для разработки перспективных образцов деталей ГТД возможно только при высокой степени „цифровизации“ процесса проектирования и производства, что в полной мере реализовано на предприятии, — отмечает Денис Федосеев. — Используется замкнутый, безбумажный цикл проектирования, ключевым элементом которого является 3D модель (для проектирования, расчётов, изготовления и контроля геометрии)».

В ОДК-Сатурн функционирует Центр аддитивных технологий. В нём представлены все перспективные и наиболее востребованные промышленностью направления АТ. Центр специализируется на изготовлении опытных деталей, моделей и узлов газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения методами послойного синтеза. Центр активно участвует в работах по разработке и получению отечественных металлопорошковых композиций. Основные технологические направления ОДК-Сатурн: селективное лазерное сплавление металлических материалов; селективное лазерное спекание полимерных материалов; электронно-лучевое сплавление металлических материалов; прямое нанесение металлов.

В настоящее время в ОДК-Сатурн детали, изготовленные по АТ-технологиям, применяются, в частности, в механизмах поворота лопаток, элементах камер сгорания, элементах механизации, перепуска и направляющих аппаратов ГТД. Процентное соотношение в конструкциях ГТД деталей, изготовленных методами АТ, увеличивается. В 2016 г. более 600 деталей газотурбинных двигателей изготовлены аддитивными технологиями из кобальтового, титанового сплавов, нержавеющей стали.

В декабре 2017 г. проект ОДК-Сатурн в области аддитивных технологий стал лучшим в номинации «Технологическая инновация года» в категории «Инжиниринг и проектирование» Седьмой ежегодной премии «Время инноваций-2017», вручаемой за лучшие практики по внедрению, разработке и развитию инноваций в разных сферах.

Продукция ОДК-Сатурн, в том числе силовая установка SaM146 и морской газотурбинный двигатель М70ФРУ, представлены на стенде ОДК в рамках проходящего на ВДНХ в Москве с 4 по 6 апреля III Международного форума двигателестроения (МФД-2018).

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈