Аддитивные технологии Корабелки помогают печатать детали для ракет и атомных реакторов

Институт лазерных и сварочных технологий (ИЛИСТ) Санкт-Петербургского государственного морского технического университета уже достаточно давно совершенствует технологию 3D-печати металлами методом прямого лазерного выращивания. О наработках института рассказал заместитель директора ИЛИСТ Евгений Земляков.

Год назад Роскосмос провел огневые испытания двигателя РД-191МР для ракет-носителей тяжелого класса, изготовленного с участием ИЛИСТ. Институт также разработал оборудование и технологию аддитивного производства корпусных частей ракет-носителей. По словам Евгения Землякова, это одни из самых больших 3D-печатных металлических деталей не только в России, но и в мире. В производстве таких деталей специалисты института используют технологию прямого лазерного выращивания на 3D-принтерах собственной разработки.

«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 двадцати дней», — рассказал изданию «Санкт-Петербургские ведомости» Евгений Земляков.

Разработками ИЛИСТ заинтересовалась и государственная корпорация «Росатом», для которой сконструировали специальную крупноформатную аддитивную систему, полагающуюся на два многоосевых робота для повышения производительности. С ее помощью уже вырастили фрагмент выгородки внутрикорпусного устройства водо-водяного энергетического реактора (на иллюстрации выше). 

Первые аддитивные системы ИЛИСТ могли укладывать до полутора килограмм в час, сейчас производительность достигает восьми килограмм, при этом в перспективе количество синхронно работающих роботов можно дополнительно нарастить.

Несмотря на достоинства технологии, ее применение пока ограничено, во многом из-за консервативности промышленности. С другой стороны, применение стимулируется износом существующего оборудования и санкционным давлением.

«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 3D-печать выгоднее, чем традиционные способы изготовления. В других отраслях, где аддитивка тоже была бы выгодной, часто сомневаются: зачем менять хорошее и известное на новое? 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».

Панацеей аддитивные технологии тоже считать не следует: наиболее эффективно использовать 3D-печать как дополнение к существующим производственным технологиям и в некоторых случаях как альтернативу, но не как полноценную замену методам литья или механической обработки. 

«Есть класс металлов, которые не используются в аддитивных технологиях или используются редко: материал должен быть таким, чтобы два его куска можно было соединить сваркой. 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», — пояснил Евгений Земляков.

Полное интервью с заместителем директор ИЛИСТ доступно на сайте издания «Санкт-Петербургские ведомости».

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