150

В России разработана аддитивная технология, в 100 раз более производительная чем иностранные аналоги

Удивительное дело, но вообще все забыли, что мы с вами живем в железном веке. И этот железный век, как бы ни говорили сейчас о новых материалах, которые придут на смену металлическим материалам, о новых принципах создания изделий, в ближайшее время еще никуда не денется.

Длится этот железный век у нас с вами примерно последние 3500 лет, и за всё это время количество технологий обработки материала не увеличилось. Технологии менялись, но, как когда-то литейщики отливали наконечники стрел, так до сих пор такие технологии, как литье, очень широко используются в промышленности во всем мире. И эта промышленность сейчас построена в основном на технологиях литья и резанья. Сначала что-то отливается, потом это что-то режется, может быть, деформируется. Это так называемые технологии вычитания. Но, наверное, в последние 10-15 лет развивается новый комплекс технологий. Это не технологии вычитания, а это технологии сложения, или аддитивные технологии.

В отличие от технологий литья и резанья, аддитивное производство построено на добавлении материала. Изделия создаются за счет добавления металлического порошка, либо металлической проволоки, либо металлического расплава туда, куда нужно. И такой подход позволяет, с одной стороны, очень здорово экономить материал, а с другой стороны, совершенно революционным образом повышать производительность процессов. И то, что раньше делалось месяцами, сейчас может делаться за часы. И третье, что дают аддитивные технологии и что невозможно получить по-другому, — это возможность создавать изделия такой формы, которую никакие традиционные технологии принципиально создать не могли. То, что я сказал, сейчас, наверное, уже является общим местом, потому что аддитивные технологии на слуху в последние годы. Но от общих мест, от общих положений до конкретной реализации еще довольно далеко, и это обозначает путь, который можно пройти. Идти по этому пути интересно, и на этом пути тех, кто по нему пойдет, ждут не только приключения духа, но и интересные, опять же жизненные поражения и победы.

Сейчас основной из аддитивных технологий, использующихся человечеством, является технология послойного выращивания. Материал для этих технологий приготавливается в виде порошков. Потом из этих порошков создаются тонкие слои, в тонких слоях, там, где нужно, материал расплавляется либо просто нагревается, чтобы новый слой приплавился либо припекся к старому. Потом обработанный слой покрывается новым слоем порошка, и процесс повторяется. Так работают хорошо известные машины по технологиям SLS или SLM, и практически всё, что сейчас имеется в виду под аддитивными технологиями, относится к этим двум технологиям. И всё вроде бы неплохо. Действительно, таким образом можно выращивать изделия почти произвольной формы с очень высокой точностью, в реальности не уступающей точности механической обработки, из достаточно широкого спектра материалов. Но на пути реального промышленного применения встают две вещи. Вещь первая — это низкая производительность послойных технологий.

В реальности производительность машин для послойного выращивания ограничена десятками, редко — сотнями грамм в час. В принципе приемлемо, если, конечно, не нужно создать изделие весом 200 килограмм, например любимую нами среднюю опору газотурбинного двигателя. Тогда получается, что срок производства этой опоры по технологии послойного выращивания составит примерно 600 часов. Вряд ли кто-то способен выждать столько времени, и вряд ли можно обеспечить непрерывную работу технологической установки на протяжении 600 часов. Второй момент — то, что эта опора является изделием диаметром примерно два метра, таких послойных машин просто нет. Невозможно такую точную механику, которая нужна для этих послойных машин, в таком масштабе организовать. А вторая причина, которая является проблемной при внедрении аддитивных технологий, — это качество материала, которое при послойном выращивании получается. Дело в том, что эти порошинки, из которых состоит слой, довольно здорово ослабляют лазерное излучение, использующееся для оплавления порошка в слое, и получается так, что температура верхних порошинок и температура нижних различается. И если мы хотим с гарантией расплавить низ, то мы должны перегреть верх. А если мы не хотим вскипятить верх (а кипение на поверхности — это разбрызгивание и формирование дефектов), то мы низ должны недоплавить. В итоге у нас получаются поры.

Поры — это внутренне присущий всем послойным технологиям дефект. С ними можно бороться, их можно устранять последующим изостатическим прессованием — это когда изделие помещается на долгое время в горячую газовую камеру с очень высоким давлением. Поры таким образом медленно пластически залечиваются. Но технология крайне дорогая, а все-таки реальная промышленность состоит из двух вещей: наполовину, конечно, из техники, а наполовину из экономики, и всё должно быть дешевым. На фоне этих сложностей существует еще одна аддитивная технология.

Технология, которую мы называем прямым лазерным выращиванием, которая свободна от очень многих недостатков послойных технологий. Что это такое? Это технология, основанная на подаче порошка в зону выращивания с помощью газопорошковой струи, специальным образом сформированной в пространстве. Поток газа несет частички порошка. Этот поток газа должен быть правильно организован в пространстве, а плотность частичек порошка должна быть правильно организована внутри этой струи. Не так просто такую струю, которая нужна для выращивания, сделать. Но если такую струю сформировать и направить либо вдоль этой струи, либо под углом к ней сфокусированное лазерное излучение, то мы получаем возможность нагревать и частично оплавлять частички порошка в струе. Тогда, попадая на мишень, в ту зону, где выращивается изделие, эти частички сплавляются друг с другом, но почти от каждой частички остается одно маленькое твердое ядрышко, играющее крайне важную роль.

Процесс выращивания жаровой трубы.

Дело в том, что эти нерасплавившиеся остатки порошинок становятся центрами новой кристаллизации. В таком случае кристаллизация расплава идет не от поверхности, на которой лежит расплав, а из объема. Объемная кристаллизация при прямом лазерном выращивании — это залог получения мелкозернистой структуры металла. А мелкозернистая структура металла позволяет получать механические свойства выращенных таким образом изделий практически на уровне проката или покова в зависимости от материала, чего никакие другие аддитивные технологии в реальности получить не позволяют, потому что послойная технология всё же обеспечивает структуру, близкую к структуре отливки или микроотливки. Это первый из больших плюсов технологии прямого выращивания. Почти нет проблем со структурой и свойствами выращиваемого материала.

Второй существенный момент — нет пространственных ограничений, потому что рабочим инструментом является технологическая головка, которая объединяет в себе две вещи: сопло для подачи газопорошковой струи и объектив, фокусирующий лазерное излучение. Но это небольшой и нетяжелый инструмент. Его можно дать, например, в руку роботу. И насколько хватит размаха у руки робота, настолько можно вырастить изделие (размах рук робота сейчас практически уже ничем не ограничен). Еще одно ограничение — это ограничение на внешнюю атмосферу. Всё же металл горячий, металл расплавленный. Хорошо бы защитить его от взаимодействия с активными газами. Но не существует больших проблем создать камеру, заполнить ее аргоном, и такие установки — робот с инструментом в руке, камера, заполненная аргоном, и система управления, — на мой взгляд, и являются сейчас самыми перспективными в аддитивных технологиях. Это уже даже не столько завтрашний день, сколько частично сегодняшний, они уже есть в металле. И третье, что для такой технологии замечательно, — она высокопроизводительна.

В реальности это скорости выращивания изделия, которые измеряются не в граммах в час, а в килограммах в час. Это значит, что тяжелое изделие можно сделать за смену-две…

— Так вот, все, что здесь стоит на показ, — продолжает Глеб Андреевич, — не отлито, не отштамповано, а выращено. Это, например, корпус камеры сгорания. Раньше его неделю делали путем вальцовки и механической обработки. Мы растим этот корпус за три часа. Производительность в 100 раз выше той, что есть сейчас. На Международной выставке «ИННОПРОМ», что в июле [2015 года — shed ] прошла в Екатеринбурге, мы демонстрировали примеры изделий, полученных прямым лазерным выращиванием. Скажете, кто сегодня только не занимается аддитивными технологиями? Согласен. Многие уже умеют растить изделие со скоростью 150 граммов массы в час, а у нас — килограммы за то же время. Плюс все, что выстраивается лазером послойно, получается пористым. Для упрочнения надо деталь помещать в газостат и под высоким давлением при высокой температуре долго ее прессовать. Эта операция очень дорогая. А у нас сплошность получается сразу 100 процентов.

«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…

Созданием подобных технологий занимаются и другие компании — американская Optomec, французская BeAM Machines, немецко-японский концерн DMG-Mori. «Мы видим, что есть нечто похожее — это общее движение, и наивно было бы полагать, что мы одни такие умные во всём мире. Во всяком случае, мы не отстали. Скорее, даже впереди

— В чем эффективность вашей машины, — спрашивает Туричина журналист.

--- В эти наши машины заложены две важные вещи: устойчивость выращивания и бешеная производительность. Мы сейчас очень сильно превосходим всех по производительности.

Всё, о чём сказано выше в одном кратком видеоролике.

Процесс выращивания средней опоры газотурбинного двигателя (почему то не вставляется).

Выращивание шпангоута.

На основе этой технологии Объединённая Судостроительная Корпорация уже в этом году планирует получить установку для выращивания судовых винтов любых размеров.

В качестве источника взял информацию собранную автором Shed с Афтершока. Но также добавлю сюда новость от журнала Эксперт, о планах по производству судовых винтов с помощью технологии прямого спекания, из-за которой я и решил разместить этот пост.

Представьте себе, авиационный двигатель за одну неделю!

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!

  • 13
    Нет аватара termometrix
    15.06.1721:51:06
  • 18
    Нет аватара gyrman
    15.06.1722:19:56

    Технология впечатляет!   

  • 10
    Нет аватара post0
    15.06.1722:21:19

    Просто бомба!

    Будущее наступило!

    Хотя немцы конечно дальше ушли. У них все под ключ.

    На Ютубе: Hybrid machine (3D printer and 5 axis milling-machine)

    Отредактировано: post0~23:29 15.06.17
    • 0
      Нет аватара termometrix
      16.06.1715:47:48

      Поточная линия фрезерного станка+ этой технологии аддитивного наслоения,вот Вам и гибрид и высокая концентрация производительности.

      Отредактировано: termometrix~15:48 16.06.17
      • 3
        Нет аватара yaapelsinko
        16.06.1716:33:19

        Не канает, когда эти функции совмещены в одном станке, можно наслаивать и точить попеременно, по мере надобности, обрабатывая поверхности, которые в готовой детали уже не будут доступны.

        • 0
          Нет аватара termometrix
          16.06.1717:52:32

          которые в готовой детали уже не будут доступны.

          Имхо зависит от пространственных возможностей фрезерного станка.

          • 0
            Нет аватара yaapelsinko
            16.06.1718:16:33

            В бутылку никакой станок не пролезет, не говоря уж о внутренних замкнутых объёмах.

            • 0
              Нет аватара termometrix
              16.06.1718:24:02

              Нет это повторяет обычный процесс обработки и можно совместить двух манипуляций.

              Конвейер может двигаться вперед и назад,маленький конвейер нужен или вместо конвейер механический манипулятор.

              Можно сделать своего рода мини-заводик прямоугольного цикла,но это требует специальных настроек.

              Отредактировано: termometrix~19:41 16.06.17
    • 1
      Zveruga Zveruga
      17.06.1710:31:57

      Созданием подобных технологий занимаются и другие компании — американская Optomec, французская BeAM Machines, немецко-японский концерн DMG-Mori. «Мы видим, что есть нечто похожее — это общее движение, и наивно было бы полагать, что мы одни такие умные во всём мире. Во всяком случае, мы не отстали. Скорее, даже впереди…

      — В чем эффективность вашей машины, — спрашивает Туричина журналист.

      --- В эти наши машины заложены две важные вещи: устойчивость выращивания и бешеная производительность. Мы сейчас очень сильно превосходим всех по производительности.

  • 2
    Е.Юрий Е.Юрий
    16.06.1702:24:24

             Вот она — вот она рыба моей мечты          Теперь бы еще и манипуляторы тоже свои выпустить по-скорее.

  • 7
    SergeySeverny SergeySeverny
    16.06.1705:01:44

    мощная технология!!!

  • 9
    Александр Инин Александр Инин
    16.06.1707:05:33

    Это промежуточная стадия создания изделий. Очень эффективная на данном этапе развития цивилизации. И всё-таки мечтой человечества является «Атомная сборка» деталей. При сборке могут быть задействованы многие химические элементы и их изотопы. Чтобы двигаться в этом направлении, необходимо уже сейчас создавать опытные лаборатории с перспективным технологическим и энергетическим оборудованием. Не нужно жалеть средств для этого. Параллельно необходимо развивать возможности человека, его совершенствование ускорит решение всех задач сразу! Сегодняшние технологии нам покажутся игрой в песочнице. Чтобы ускорить все эти процессы необходимо создавать Универсальные Научные Города со всеми Науками в одном месте. Это уже требование времени. Должны быть созданы условия для возможного более частого и быстрого личного общения учёных разного направления! Возникшие у них идеи должны немедленно проверяться на необходимом оборудовании. Для этого в таких городах должно быть сильное и всестороннее экспериментальное производство быстро выполняющее заказы всех учёных. Грубо говоря: Вечером идея, Через несколько дней эскизы или чертежи в экспериментальное производство. Необходима быстрота отработки всех стадий научного открытия! Ни каких проволочек, только соблюдение Техники Безопасности. Всё решать должны люди, сделавшие «Научное открытие». Некоторые думают, что можно пока ездить и на «телеге», это ложное мнение — человечеству необходимо быстро умнеть, можно элементарно не успеть спасти нашу цивилизацию из-за пары лет замедления прогресса в Науке, и снова начинать свой путь зарождения цивилизации…

    Отредактировано: Александр Инин~07:12 16.06.17
    • 1
      Нет аватара termometrix
      16.06.1715:45:04
    • 2
      Нет аватара termometrix
      16.06.1715:46:22

      Но Ваше предложение атомно-химической сборки безусловно перспективно.

    • 0
      Нет аватара zspe
      16.06.1719:28:14

      Всё решать должны люди, сделавшие «Научное открытие».

      Видите ли, управлять обществом должны люди совестливые, милосердные и справедливые.

      Это конечно, утопия, скорее всего.

      Но в любом случае, это не должно поручать людям только одной специализации (только ученым, только писателям, только философам, только …), — ибо результатом будет ад.

    • 0
      Юрий Лященко Юрий Лященко
      19.06.1716:16:33

      Чтобы ускорить все эти процессы необходимо создавать Универсальные Научные Города со всеми Науками в одном месте.

      Ненужно в одном месте все концентрировать. Надо объединять ученые коллективы при помощи очков дополненной реальности и при помощи аватаров, к которым ученые могли бы подключаться из любой точки мира.

      Вообще я думаю в будущем исчезнет необходимость физического присутствия людей на рабочем месте. В этом должны помочь аватары и дополненная реальность.

      • 0
        Александр Инин Александр Инин
        25.06.1719:50:59

        Юрий Здравствуй! Такое конечно же возможно, Но согласитесь личный контакт, чашечка чая заваренная для Вас делает людей людьми, многое о чём можно поговорить, что коллектив людей делает более восприимчивым к друг другу, горы можно сдвинуть! Способ, который вы упомянули, внедрится тогда, когда будет достигнуто абсолютное качество эффекта присутствия. На сколько интересен будет Мир! Видимо человеку и не понадобится его тело в перемещениях, а при необходимости он будет принимать любой вид. Научный город превратится в сферу деятельности одного человека, и только при необходимости он будет задействовать других людей. Всё производство будет у любого человека ЛИЧНОЕ, НЕСМЕТНЫЕ ЭНЕРГИИ и т. д. И всё-таки мне хотелось бы, чтобы человек жил в обществе людей и Природы, так и люди будут интересны друг другу и мечты у них будут человеческие. Не важно какого уровня развития они достигнут во всех отношениях! Всего Вам Хорошего!

  • 6
    Нет аватара Lunoxod
    16.06.1711:57:09

    Вот это да!!!

    Здорово!

    Срочно-в промышленность!

    И развивать.

    Улучшать непрерывно!!!

    • 0
      goryachee_leto goryachee_leto
      16.06.1712:42:09

      Срочно-в промышленность!

      Да, возникает вопрос: когда в серию?

      • 2
        Zveruga Zveruga
        17.06.1710:28:55

        На основе этой технологии Объединённая Судостроительная Корпорация уже в этом году планирует получить установку для выращивания судовых винтов любых размеров.

  • 1
    Иван Павельев Иван Павельев
    16.06.1714:40:50

    Прям порадовали. Вот что надо немедленно внедрять повсеместно.

  • -6
    Нет аватара Starik
    16.06.1716:13:49

    Стырят опять и внедрят, а мы купим! Лопухи!

    • -3
      Нет аватара post0
      16.06.1716:55:53

      На Ютубе: Hybrid machine (3D printer and 5 axis milling-machine)

      Так это мы стырили. У них уже следующий уровень.

      На Ютубе: Hybrid machine (3D printer and 5 axis milling-machine)

      • 1
        Нет аватара zavod.brasero
        17.06.1709:00:12

        [ссылки отключены]

      • 0
        Zveruga Zveruga
        17.06.1710:29:43

        Созданием подобных технологий занимаются и другие компании — американская Optomec, французская BeAM Machines, немецко-японский концерн DMG-Mori. «Мы видим, что есть нечто похожее — это общее движение, и наивно было бы полагать, что мы одни такие умные во всём мире. Во всяком случае, мы не отстали. Скорее, даже впереди…

        — В чем эффективность вашей машины, — спрашивает Туричина журналист.

        --- В эти наши машины заложены две важные вещи: устойчивость выращивания и бешеная производительность. Мы сейчас очень сильно превосходим всех по производительности.

      • 0
        Нет аватара Starik
        17.06.1712:49:50

        Вы что? Не читали? Еще раз, по слогам — в сто раз более производительная, чем иностранные аналоги! Так, еще раз, для …   

    • 2
      Нет аватара zspe
      16.06.1719:23:25

      а мы купим

      Это оборудование давно существует.

      Новое здесь только то, что теперь есть и российское оборудование.

      Так что, это мы теперь, наоборот, перестанем «там» покупать    

      • 0
        Zveruga Zveruga
        17.06.1710:30:49

        Не видел ни разу лазерных 3Д принтеров выращивающих судовые винты диаметром 8 метров.

    • -1
      Нет аватара Starik
      17.06.1712:53:22

      Зачем минусуете? Деньги на широкое внедрение давайте! Что не было так, что мы изобретаем, а внедряют они и продают?! А мы покупаем?! Те же сотовые! Минусуют они!

  • 3
    Нет аватара zavod.brasero
    17.06.1708:59:07

    Техника классом выше уже производится в России молодым коллективом в Подмосковье, компания СКБ Брасеро производит гибридную машину с полем обработки до 800 мм Смотрите информацию на сайте компании, там все есть.

    Отредактировано: zavod.brasero~09:08 17.06.17
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,