В настоящее время, аддитивное производство включает в себя далеко не только отдельные аддитивные технологии, а технологические цепочки с десятками этапов. Именно поэтому сегодня отрасль развивается не вокруг отдельных технологий послойного синтеза, а вокруг целых производственных циклов, где каждая стадия влияет на свойства готового изделия. Подготовка инженера в этой области предполагает работу на стыке всех направлений сразу — от выбора исходного сырья до контроля готовой детали. За внешней простотой аддитивных процессов скрываются сложные инженерные системы, материаловедческие вызовы и мультифизические явления.
О том, как развивается сырьевая база, создаются отечественные установки и разрабатываются материалы, «Коммерсанту» рассказал заведующий лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС Станислав Чернышихин.
Металлические порошковые материалы и синтез изделий
Аддитивные технологии для металлов используются там, где к деталям предъявляются самые высокие требования — в авиации, двигателестроении, атомной энергетике и космической отрасли.
Значимую роль в развитии этого направления играет Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ), входящий в НИЦ «Курчатовский институт». Институт выпускает около 190 тонн металлопорошковых композиций в год — сплавов на основе никеля, кобальта, алюминия, титана и стали. Эти материалы уже применяются при изготовлении компонентов авиационных двигателей ПД-14 и ТВ7-117СТ.
Аддитивные технологии постепенно меняют и космическую промышленность. Например, применение алюминиевого сплава AlSi10Mg позволило сократить цикл изготовления отдельных деталей спутников с нескольких месяцев до нескольких недель. Для отрасли, где каждая новая конструкция требует длительной подготовки производства, такая экономия времени становится принципиально важной.
Полимерные и композитные материалы
Раньше полимерные материалы использовали в основном для макетов и опытных образцов, сегодня же они всё чаще применяются для изготовления функциональных деталей.
Одно из наиболее перспективных направлений — армирование полимеров непрерывным углеродным волокном, позволяющая перераспределять нагрузку между полимерной матрицей и армирующим материалом. Такой подход открывает возможности для изготовления лёгких конструкций, востребованных в авиации и робототехнике.
Контроль качества
На данный момент активно ведется работа в стандартизации аддитивных технологий, материалов, методов контроля и т.д. Так техническим комитетом по стандартизации ТК 182 «Аддитивные технологии». Был предложен ГОСТ Р
Похожий путь проходят и зарубежные регуляторы. Федеральное авиационное управление США (FAA) и Европейское агентство по безопасности полетов (EASA) с 2018 года совместно разрабатывают подходы к сертификации аддитивных изделий для авиации. При этом акцент постепенно смещается от проверки каждой отдельной детали к подтверждению стабильности всего производственного процесса.
Подготовка специалистов
Современное аддитивное производство невозможно разделить на отдельные дисциплины, поэтому инженеру уже недостаточно быть специалистом только по аддитивным технологиям или только по материаловедению. Он должен понимать, как взаимосвязаны все этапы производства и каким образом каждое инженерное решение влияет на свойства конечного изделия
Именно на таком принципе, например, построена программа специализированного высшего образования «Аддитивные технологии» в НИТУ МИСИС, реализуемая в рамках пилотного проекта по изменению уровней высшего образования. Студенты последовательно изучают полный цикл аддитивного производства — от выбора материалов и проектирования изделий до постобработки, контроля качества и работы с промышленным оборудованием, участвуя в исследовательских проектах совместно с индустриальными партнерами университета: ГК «Росатом», ГК «Ростех», ГК «Роскосмос» и ПАО «Объединенная авиастроительная корпорация».
Общий вектор
Аддитивные технологии в России переходят в фазу промышленного внедрения: появляются все новые примеры серийной печати металлических изделий для авиации, энергетики, машиностроения. Однако главным лимитом здесь являются не лазерные установки, а люди. Только обеспечив рост компетенций, возможно запустить масштабное промышленное аддитивное производство. Подготовка новых инженеров, способных «управлять» аддитивными системами и внедрятьих в техпроцессы, будет определять скорость технологического развития отрасли в ближайшее десятилетие.
