В рамках выставки Rosmould прошла сессия по вопросам применения аддитивных технологий в ракетно-космической отрасли. Подготовленная АО «Композит», она была посвящена предстоящему 50-летию предприятия, которое будет отмечаться в январе 2025 года. Модератором мероприятия выступила Алла Логачева, начальник отделения металлических материалов и металлургических технологий АО «Композит», которая построила интересный диалог с участниками.

 

Фото выставки RosMould

 

 

О значимых результатах в ракетно-­космической промышленности рассказал Евгений Рахмилевич, заместитель директора Департамента промышленной политики и технологического развития ГК «Роскосмос».

 

В частности, он отметил, что в Госкорпорации «Роскосмос» создана система по обеспечению технологического суверенитета, в рамках которой реализуются проекты полного инновационного цикла. То есть Госкорпорация «Роскосмос» в плане аддитивных технологий (АТ) ведет работы начиная от изготовления, испытания материалов, создания специального технологического оборудования до внедрения их в производственные циклы предприятий и создания задела по использованию АТ в космическом пространстве.

 

Например, на данном этапе проводятся большие работы по испытаниям и паспортизации жаропрочных материалов, используемых в ракетном двигателестроении, что позволяет выйти на изменения и корректировку отраслевых стандартов, создание единых корпоративных требований при использовании АТ. Также создана сеть экспертных организаций по поддержке стратегического направления развития аддитивных технологий, создаются отдельные центры специализации на промышленных предприятиях. На регулярной основе выпускается информационный бюллетень по внедрению АТ для тиражирования имеющихся практик и достижений в области аддитивных технологий для специалистов ракетно-­космической промышленности.

 

Внедрение аддитивных технологий является определенным вызовом в части того, что они рассматриваются как технологический передел, технологический уклад, где решаются задачи по изготовлению сложнопрофильных и сложно­нагруженных конструкций, биометаллических материалов, которые позволяют получить новые параметры по теплопроводности и по другим характеристикам.

 

В настоящее время в Госкорпорации «Роскосмос» вводятся новые принципы формирования технического задания, когда уже на стадии эскизного проекта по одному из изделий отрабатывается индустриальная модель. Это делается для того, чтобы обеспечить параметры по себестоимости и по выпуску производственной программы. Также реализуется новый подход по созданию технологических платформ на примере ракетных двигателей — использование конструкторских, технологических, организационно-­технических предложений для создания нового поколения техники.

 

Среди ограничений внедрения АТ докладчиком были отмечены: необходимость при изменении конструкции, технологии, материалов полного комплекса наземной экспериментальной отработки; необходимость совершенствования нормативной документации с учетом внедрения новых решений; недостаточный обмен практическими данными; кадровый вопрос.

 

 

Виталий Жуков, заместитель главного инженера, начальник испытательного центра АО «РКЦ «ПРОГРЕСС», ответил на вопрос модератора о том, какие технологии представляются наиболее перспективными в производстве ракет-носителей и какие проблемы имеются с их освоением.

 

По словам докладчика, обычно выбор технологии зависит от требований заказчика. Сейчас первое требование — увеличение габаритов печати, необходимо выходить на диаметры, которые соответствуют конструкции существующих и перспективных изделий. Здесь эффективны две основные технологии: прямого лазерного выращивания в условиях инертного газа DMD и лучевой наплавки проволокой в условиях вакуума EBAM.

 

Далее стоит задача выйти на значительную скорость изготовления изделий сложной формы. Здесь основные две технологии: всем известная SLM и BJ (создание специальных песчаных форм для дальнейшего литья сложнопрофильных изделий).

 

Третье направление развития — это снижение удельной массы изделий. Здесь была отмечена большая работа с АО «Композит» в части создания роботизированных комплексов по выкладке, намотке аддитивного материала (композиционного, полимерно-­композиционного).

 

Например, существует задача получения баковых конструкций из композита как применительно к ракетной тематике, так и к аппаратостроению.

 

Из проблемных направлений в освоении АТ были названы: обеспечение требуемой скорости создания изделий, создание нормативной базы и кадровый вопрос (не только в плане подготовки специалистов в учебных заведениях, но и в плане перехода действующих сотрудников предприятий на новые методы работы).

 

 

Представитель КБ «Химмаш» Александр Семерич рассказал о преимуществах использования аддитивных технологий.

 

Во-первых, вместо большой сборки получается монодеталь. С исключением пайки, сварных швов повышается надежность и прочность конструкции, снижается трудоемкость, обеспечивается экономический эффект, уменьшаются производственные циклы. Если конструкция классическим методом изготавливается от прутка или листа до комплектования в двигатель полгода, та же самая конструкция по АТ серийно изготавливается от порошка до комплектации в двигатель 1,5 недели.

 

Второй вопрос про массогабариты. Например, штатная конструкция весом 2,5 килограмма включает около 10 сборочных единиц, все соединяются через пайку, сварку и так далее. По аддитивным технологиям создается монодеталь с тем же весом — 2,5 килограмма (вес сохраняется, чтобы исключить виброотработку в составе серийного изделия). Но при этом штатная конструкция разрушается при давлении 250 атмосфер, а аддитивная конструкция — при давлении 900 атмосфер. То есть запас по прочности огромный, значит, можно смело снижать толщины и переходить на более легкие конструкции.

 

Что касается оптимизации, приходится выбирать между стоимостью, временем и тактико-­техническими характеристиками (ТТХ) изделия. Либо быстро и дешево, но тогда ТТХ надо пожертвовать. Либо конструктор, например, должен понимать, что шероховатостью внутри он может пожертвовать в угоду того, чтобы делать много, быстро и дешево, просто не надо закладывать полированную поверхность внутри — там, где ты не сможешь ее отполировать.

 

Что касается номенклатуры порошков, то, по мнению докладчика, ее надо унифицировать. Изделия разделить на группы, и эти группы унифицировать на один тип порошка. Тем самым получаем плюс, который мало кто имеет в виду, — это вопрос снабжения. То есть при применении классической технологии снабженец, например, везет круг 20, круг 30, круг 100 из одного и того же материала. В случае аддитивных технологий можно просто заказать тонну порошка, из которого получится любая форма. Открывается заказ, материал в наличии, можно производить.

 

 

Следующий вопрос о проблемах при внедрении аддитивных технологий был задан Денису Пудкову, заместителю генерального директора по развитию проектной деятельности и внутрикооперационных связей ИСРД АО «НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко», который также является председателем 17 секции научно-­технического совета (НТС) Госкорпорации «Роскосмос» по тематическому направлению «Проблемы разработки и внедрения аддитивных технологий для ракетно-­космической техники». В его выступлении внимание было уделено теме программного обеспечения (ПО).

 

С уходом с нашего рынка многих западных поставщиков ПО у многих сохраняется доступ к ранее приобретенным продуктам, но развития, обновления от поставщика они уже не имеют. И целый ряд решений, которые были бы нужны сегодня для того, чтобы эффективно пользоваться технологиями, оказался труднодоступен.

 

В связи в этим в корпорации уже формируются внутренние потребности, некоторая внутренняя база данных по применению тех или иных материалов, тех или иных технологических подходов при формировании заготовок. 

 

Во-вторых, сегодня уже формируются технические задания для того, чтобы вместе с вузами, с высшей школой, с институтами формировать узкие специализированные программные продукты, которые позволят моделировать процессы, происходящие при синтезе интересующих материалов. Это пока сегментарные отраслевые решения. Конечно, требуется системная работа в рамках всех предприятий, всех направлений. И, безусловно, лидерство в развитии этого направления мог бы взять на себя Минпромторг, учитывая важность вопроса. Это огромный пласт работы по созданию прикладных пакетов в интересах всех промышленных предприятий. Без наличия соответствующих баз данных придется каждый раз каждому проводить огромное количество экспериментов, эмпирически находить нужный техпроцесс, нужный материал и так далее.

 

Также по просьбе модератора Денис Пудков рассказал о роли возглавляемой им 17 секции, отметив, что ее задача как секции НТС — выстраивание кооперационных цепочек, быть площадкой, где могут выступить поставщики различных решений, а специалисты обмениваются опытом и синхронизируют программы. Это дает синергетический эффект для работы различных отраслей одновременно.

 

 

Следующим докладчиком стал Антон Севастьянов, главный металлург АО «НПО Лавочкина». В настоящий момент перед предприятием стоит задача создания поточной линии сборки малых космических аппаратов для реализации стратегии их развития, а также создания орбитальной группировки спутников. Соответственно, вопрос модератора был о месте АТ в таком производстве.

 

По словам Антона Севастьянова, анализ эскизного проекта малых космических аппаратов показал, что применением традиционных технологий для создания определенных элементов конструкции, таких как малонаправленная антенна, кронштейн, двигатели маховика, стойки под БКС, да и корпуса БКС, невозможно обеспечить требуемую ритмичность производства. Применение аддитивных технологий в создании малых космических аппаратов просто жизненно необходимо.

 

Конечно, существует ряд проблем. Одна из них ранее уже была озвучена, это постобработка синтезированных деталей. Она решается путем корректировки конструкторской документации. Если же смотреть в плоскости литерованной документации, то любой представитель военной приемки скажет о необходимости типовых испытаний, что, безусловно, растягивает процесс интеграции данных технологий. Но, так или иначе, работа идет.

 

 

Игорь Кинжагулов, заместитель директора, главный конструктор ООО «Эталон», специалист в области неразрушающего контроля материалов и конструкций, в том числе АТ, ответил на вопросы о проблемах, возникающих при неразрушающем контроле изделий, полученных по аддитивным технологиям, о развитии данного направления.

 

Действительно, проблемы контроля в аддитивных технологиях стоят довольно остро. И это связано, с одной стороны, с бурным развитием самих аддитивных технологий и с отставанием развития систем неразрушающего контроля, средств неразрушающего контроля, а с другой стороны — с административно-­технической проблемой. Долгое время на заре развития АТ считалось, что компьютерная томография станет некой панацеей для контроля внутренних дефектов. Но развитие АТ уходит в более сложные материалы (жаропрочные сплавы, никелевые сплавы), идет тренд на увеличение габаритов, который влечет за собой необходимость увеличения томографов (а это довольно сложная задача). Существуют, конечно, на рынке открытые томографы, но тут появляется физическая проблема. Если надо просветить больше и толще, то необходимо повышать мощность рентгеновского аппарата. При повышении мощности автоматически теряется пространственно-­разрешающие способности. Естественно, что в результате по совокупности причин обратились к методам неразрушающего контроля, основанным на других физических принципах. Однако, как показала практика, переложить существующие методики, наработанные в рамках традиционного производства, на изделия, выполненные по аддитивным технологиям, либо крайне затруднительно, либо даже невозможно.

 

С одной стороны, это связано с особенностями распространения различных типов волн, с другой стороны — со спецификой самих дефектов, с которыми ранее не сталкивались. Например, такой дефект, как несплошность, заполненная порошком. В этом случае разноплотность фактически не просматривается ни на рентгеновских снимках, ни на томографе, поскольку не хватает разрешающей способности.

 

В качестве трендов было отмечено развитие акустико-­эмиссионных методов. Более того, с «Росатомом» и с «Роскосмосом» была поставлена амбициозная задача развития контроля непосредственно в процессе выращивания. Таким образом, по результатам контроля при необходимости можно будет корректировать технологический процесс с целью получения бездефектных изделий.

 

 

Юрий Басюк, директор НИР АО «ЦАТ», рассказал о проблемах, которые имеются в авиастроительной отрасли при внедрении АТ.
По его словам, некая эйфория от применения аддитивки в авиации проходит. Стадия окончания НИОКР заканчивается, происходит переход к серийному производству. И здесь возникает одинаковая со всеми проблема отсутствия нормативной базы. До 2015 года регуляторами в отрасли выступали два ведомства — это Росавиация и Авиарегистр государственного авиационного комитета. С 2015 года функции по сертификации переданы в Росавиацию, но при этом все документы, выпущенные Авиарегистром, применяются для оценки летной годности тех деталей, которые устанавливаются в авиационный двигатель (речь про гражданскую тематику и летательные аппараты). Соответственно, про аддитивку там нет ни слова,

 

В авиации три уровня безопасности: основные детали, особо ответственные и прочие. Ко всем трем категориям деталей применяются одинаковые объемы испытаний для подтверждения так называемых расчетных значений характеристик конструктивной прочности. Пропускная способность, например, у ЦИАМа, — три детали в полгода. В планируемом к сертификации двигателе ПД‑8 аддитивных деталей 30 штук, то  есть пять лет уйдет на специальную квалификацию материала. Нужно искать ­какой-то компромисс. Это основная проблематика на сегодняшний день.

 

 

Максим Гусаков, заместитель генерального директора АО «Композит», в свою очередь, рассказал о деятельности Центра компетенций по аддитивным технологиям (ЦКАТ) при АО «Композит», основной задачей которого является оптимизация внедрения аддитивных технологий на производственных площадках всех отраслей.

 

Особое внимание докладчик уделил вопросу унификации материалов. Несмотря на то, что сегодня в отрасли используется около 2000 металлических материалов, для аддитивного производства было выбрано порядка 15 марок, включая алюминиевый, титановый, жаропрочные, никелевые материалы. И данный перечень стараются не расширять.

 

Другой важный момент связан с унификацией оборудования. Главным условием выбора партнера для поставки оборудования было его постгарантийное обслуживание юридическим лицом российского происхождения. Поскольку чаще всего интересовал послойный крупногабаритный синтез деталей от 400 мм и выше (а в России производителей такого оборудования не было), соглашение было заключено с китайской компанией. Оно предусматривает локализацию и крупноузловую сборку оборудования на площадке ЦКАТ с постепенным увеличением уровня локализации.

 

Также важное направление деятельности ЦКАТ — паспортизация. Сегодня выстроен процесс так, что требуется не более полугода, чтобы материал был сертифицирован и паспортизирован.

 

Какие задачи ЦКАТ сегодня реализует еще? Предприятие активно участвует в работке ТК‑182 по разработке нормативной базы. Проводится много научно-­исследовательских работ при поддержке Госкорпорации «Роскосмос». Основные передовые направления — это крупногабаритная печать, обеспечение метрологии при крупногабаритной печати, печать магния, биметаллическая печать пар титан — ­сталь, бронза — сталь, сварка алюминиевых сплавов, полученных 3D-печатью, и др. Большой пласт работ связан с повышением квалификации сотрудников отраслевых предприятий. Тесное сотрудничество осуществляется с Академией «Роскосмоса». Сегодня существует курс «Аддитивные технологии». Он состоит из трех блоков — материаловедческого, конструкторского и технологического. По окончании курса выдается свидетельство государственного образца о повышении квалификации. Как проблему в данном направлении докладчик отметил ранее озвученную необходимость перехода от иностранного ПО к отечественному, чтобы грамотно сформировать учебный блок в области конструирования, подготовки к 3D-печати, топологической оптимизации.

 

И как заключение к этому выступлению хочется привести слова модератора Аллы Логачевой, прозвучавшие как девиз: «Движение — это жизнь, неважно, человек это или технология».

 

 

В целом по сессии хочется отметить, что она была не очень большой, но информативной. И несмотря на то, что много говорили о проблемах, они описывались как трудности, которые нужно и можно преодолеть. Аддитивные технологии плотно вошли в производственные цепочки, добавляя оригинальные решения и новые возможности.

 

Что касается выставки Rosmould, то она постоянно демонстрирует рост, расширяет тематику деловой программы, стараясь отражать состояние рынка, достижения компаний и существующие проблемы, является удобной площадкой для встреч и обмена информацией. И этот год стал очередным подтверждением актуальности проекта и его развития.

 

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 5-2024