Евгений Каблов о системном подходе в развитии аддитивных технологий

В интервью порталу 3Dtoday генеральный директор ФГУП «ВИАМ», академик РАН Евгений Каблов рассказал о предварительных итогах работы технического комитета ТК-182 «Аддитивные технологии», а также объяснил, в чем главные проблемы российской аддитивной отрасли. Евгений Николаевич, можно ли подвести промежуточные итоги работы в области стандартизации аддитивных технологий в нашей стране? В последнее время все чаще звучит информация о том, что развитие 3D-технологий сдерживается отсутствием нормативной базы, которая создается крайне медленно.



Е.Н.: Те, кто об этом говорят, вряд ли знакомы хотя бы с федеральным законом № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Разработка национального стандарта – сложное дело даже для устоявшихся технологических процессов и материалов. В случае же аддитивных технологий, когда начинать приходится с самых азов – с терминов и определений – задача значительно усложняется.

Для ее решения в 2015 году на базе ФГУП «ВИАМ» и АО «Наука и инновации» был создан технический комитет ТК-182, в состав которого входят шестьдесят семь организаций: двадцать один отраслевой институт, включая четыре медицинских центра, девять конструкторских бюро и заводов, где уже начато освоение аддитивных технологий, четыре института РАН и семь вузов. ТК-182 состоит из семи подкомитетов, в число которых в 2017 году вошел подкомитет «Материалы и аддитивные технологии в медицине». Формально структура и состав ТК-182 утверждены приказом Росстандарта № 383 только 28 февраля 2018 года, однако это не помешало нам за два года разработать и утвердить уже десять национальных стандартов, из них восемь действуют с 1 декабря 2017 года, а еще два вступят в силу с 1 июля 2018 года. Для понимания сложности процедуры поясню, что проекты этих ГОСТов были разработаны еще в 2016 году. Задача ТК-182 – выпустить реальные рабочие документы, которыми будут руководствоваться практически во всех отраслях промышленности. Разработка ГОСТ – процесс многоитерационный. К проекту по стандартизации аддитивных технологий привлечены многие профильные организации, такие как ФГУП «ВИАМ», АО «Композит», ПАО «ОДК-Сатурн», АНО «НИСИПП» и пр. Далее начнется общественное обсуждение, которое заключается в приеме и рассмотрении замечаний и уточнений к размещенному в общем доступе проекту стандарта. При этом, в соответствии с законом № 162-ФЗ каждое замечание должно быть задокументировано, а затем в открытом доступе должна появиться история его интеграции в стандарт или аргументированное отклонение. По завершении согласования и доработки, проекты стандартов утверждаются техническим комитетом ТК-182 и передаются на экспертизу в технический комитет по стандартизации или проектный технический комитет по стандартизации.

По программе национальной стандартизации за 2017 год разработано еще восемь проектов национальных стандартов. В программу 2018 года включены десять проектов, так что в этом направлении уже проведена большая работа, и многое еще предстоит сделать. Объем работ по стандартизации, который выполнен в нашей стране за 2,5 года, за рубежом был реализован в течение 7–8 лет. Конечно, в разработке части стандартов за основу принимались зарубежные ASTM, что значительно облегчило задачу, но это не просто копирование зарубежного документа. Необходимость общего соответствия по ключевым позициям новых отечественных ГОСТов зарубежным нормативным документам вызвана проведением последующей сертификации изделий, изготавливаемых с использованием аддитивных технологий в соответствии с требованиями зарубежных агентств, например EASA. В противном случае понадобится проводить гармонизацию российских стандартов с зарубежными, что потребует едва ли не столько же времени, сколько и на их разработку.Зависят ли все-таки темпы развития отечественных технологий 3D-печати от отсутствия нормативной базы?

Е.Н.: Прикрывать свою некомпетентность можно и отсутствием нормативной базы, и массой других факторов. Мы постоянно мониторим ситуацию по разработке отечественного аддитивного оборудования. В 2014–2015 годах стартовало более полутора десятков проектов по разработке отечественных 3D-принтеров. Причем все как один именовались «принтерами нового поколения», однако до сегодняшнего дня ни одного даже «старого» поколения принтера по металлу, керамике или порошковым пластикам, на котором можно было бы изготавливать серийные детали, нет. Все заняты разработкой прототипов, но отставание нашей страны в этом вопросе настолько критично, что нужны не прототипы, а серийное оборудование, спроектированное и изготовленное на базе отечественных комплектующих и отечественного программного обеспечения.

К сожалению, беда многих фирм и институтов, занимающихся разработкой оборудования для 3D-печати, – это оторванность от реальных потребностей заводов и конструкторских бюро. Воплощение чистой идеи – собственной генерации или где-то подсмотренной – может привести к полной практической негодности результата: или габариты камеры не соответствуют требованиям, или не та температура подогрева платформы, или принцип нанесения порошка или обдува области построения реализован по заведомо неадекватному алгоритму. Здесь недостаточно разобрать на части немецкую или шведскую установку, причем, как правило, не последнего поколения, и сделать модный реверс-инжиниринг. Кроме того, в большинстве проектов по созданию оборудования не участвуют грамотные металловеды-технологи, которые имеют опыт работы с импортным аддитивным оборудованием, знают особенности, сильные и слабые стороны установок различных фирм-производителей.

Ключевая задача – разработка собственного программного обеспечения – также требует участия квалифицированных технологов. Недостаточно просто воспроизвести некий алгоритм экспонирования сечения – нужно понимать, как влияет тот или иной тип штриховки при формировании структуры синтезированного материала. А это уже чистое материаловедение. Здесь нельзя полагаться на материалы зарубежных разработчиков, так как часть алгоритмов вводится ими для обеспечения патентной чистоты или в качестве маркетинговой уловки. Поэтому слепое копирование означает пустую трату времени и сил. Может ли ВИАМ содействовать в этом вопросе разработчикам оборудования?

Е.Н.: Мы можем и готовы. Успехи института в части аддитивных технологий связаны не с покупкой удачной зарубежной техники, а с встраиванием этого оборудования в отлаженную систему разработки материалов и технологий. Эта система включает комплекс всесторонних исследований и испытаний, производственную инфраструктуру, позволяющую полностью замкнуть цикл аддитивного производства – от получения исходного сплава и металлопорошковой композиции до испытаний свойств синтезированного металла и постобработки выращенных деталей. Материаловедческое сопровождение работ по аддитивным технологиям осуществляется на двух уровнях: профильными материаловедческими узкоспециализированными лабораториями по жаропрочным никелевым, титановым, алюминиевым сплавам, сталям и «аддитивными» материаловедами, более полно погруженными в особенности структурного состояния синтезированных материалов. При этом работы выполняются не ради исследования как такового, а непосредственно под нужды ведущих конструкторских бюро и заводов, что облегчает продвижение материалов и самой идеи аддитивного производства, все нюансы которой невозможно охватить нормативными документами. Таких «всеобъемлющих» документов нет и на Западе. Как в нашей стране, так и за рубежом нормативная база под конкретные отраслевые задачи создается по принципу «прецедента», когда наиболее активные и заинтересованные организации берут на себя задачу легализации деталей, полученных по аддитивным технологиям, сертификации производств и т.п. Так работают наши коллеги из АО «ОДК-Авиадвигатель», так работает ВИАМ. В 2014 году в ВИАМ была изготовлена по технологии селективного лазерного сплавления первая деталь «завихритель» камеры сгорания двигателя ПД-14 из металлопорошковой композиции отечественного жаропрочного сплава ЭП648 собственного производства. Сегодня этот материал, получаемый по аддитивной технологии, паспортизован (впервые в России), имеет полный комплект нормативной документации. Разумеется, никакой процедуры паспортизации на «аддитивный» материал не было, можно было тоже сидеть и разводить руками в ожидании, когда кто-то напишет нормативный документ. Но мы сами, как отраслевой институт, разработали эту процедуру. По ней в этом году проводится паспортизация еще шести материалов, причем два из них разработаны нашим институтом специально под аддитивные технологии.

Синтезированные детали двигателя ПД-14, совершившего первый полет в 2015 году в составе летающей лаборатории, поставляются серийно. К настоящему моменту «аддитивными» завихрителями укомплектованы уже 13 двигателей и газогенераторов ПД-14. Наши специалисты накопили серьезный опыт работы с зарубежным оборудованием, поскольку отечественного пока нет, а разработка аддитивного оборудования не входит в нашу компетенцию. Считаю, что каждый должен заниматься своим делом. Задача института – разработка и серийное производство металлопорошковых композиций под все типы оборудования. При этом мы готовы участвовать в разработке отечественных аддитивных установок – как аппаратной части, так и программного обеспечения – в качестве материаловедческого сопровождения для того, чтобы производственные проблемы решались на стадии проектирования, а не возникали уже при получении реальных образцов. Но, повторю, это не наша задача. Но должно же количество проектов рано или поздно перейти в качество?

Е.Н.: Специалисты крупных отраслевых центров уже осознают необходимость унифицированного парка оборудования. Каждая новая модель оборудования – это колоссальные расходы на паспортизацию материалов, валидацию при передаче технологии на производственные предприятия. Это связано с различиями в алгоритмах сканирования, нанесения порошкового материала, различиями программного обеспечения и т.п. Поэтому паспорт на материал выпускается в привязке к конкретной установке. Лишь одна фирма в мире заморозила параметры построения на двух последних поколениях своих установок, и действие паспорта, разработанного на одной из машин, можно распространить сразу на три модели оборудования. Это было сделано по требованию конечного пользователя – фирмы General Electric. По такому пути должно идти и создание отечественного оборудования. Поэтому я скептически отношусь к многочисленным проектам по созданию установок, разбросанным по всей стране и реализуемым без поддержки крупных производственных компаний. Скорее всего, такой агрегат останется просто экспонатом, поскольку аддитивные технологии – это не только установка с необходимой периферией, это периодическое техобслуживание, это калибровка, это сервисная поддержка, запасные части и расходные материалы, собственные сервис-инженеры. В масштабах нашей страны это колоссальная задача. Поэтому мы за системный подход, поддерживаемый на государственном уровне. Для этого ВИАМ взялся за разработку Комплексного плана мероприятий по развитию и внедрению аддитивных технологий в Российской Федерации на период 2018-2025 гг. В настоящее время план при участии более 40 заинтересованных организаций разработан, согласован расширенной рабочей группой и одобрен в качестве основы для разработки государственной программы по аддитивным технологиям. План содержит шесть ключевых направлений развития аддитивных технологий в России, в том числе разработку программного обеспечения, материалов и технологий, оборудования, создание нормативной базы, подготовку кадров и создание аддитивных производств. По ключевым задачам определены головные исполнители и соисполнители. Но подход должен быть единым – в рамках госпрограммы не нужны лозунги и демо-образцы, нужно серийное оборудование, программное обеспечение, материалы и строгая отчетность за выполнение работ.

В целом за последние 2,5–3 года сделан серьезный рывок в разработке материалов для аддитивных технологий, самих технологий синтеза для отечественных материалов, нормативной документации начального уровня (технологических инструкций и технических условий), разработке национальных стандартов и внедрению деталей, полученных в аддитивном производстве. Но светлое будущее аддитивных технологий в России еще не близко, впереди огромный объем работы, выполнять которую мы готовы вместе с теми, кто хочет делать реальное дело, а не рисовать красивые рендеры и осваивать бюджетные средства.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.