На XI конгрессе ТП «Фотоника» традиционно проводились секции, посвященные промышленной лазерной обработке. Выступавшие рассказали об итогах работы за прошедший год, представили новые разработки, обозначили актуальные задачи, которые стоят перед их коллективами.
Лазерная макрообработка ПРОМЫШЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Модератором секции по лазерной макрооработке выступил Глеб Туричин, ректор СПбГМТУ и директор Института лазерных и сварочных технологий (ИЛИСТ), он же и начал рассказ о целом ряде достижений.
К концу прошлого года численность ИЛИСТ составляла 129 человек, институт растет примерно на 15% каждый год. Объем проектов составил 1,03 млрд руб. в год. Докладчик предположил, что это примерно в рамках существующих отраслевых трендов.
Основными направлениями деятельности ИЛИСТ являются: технологии лазерной и гибридной лазерно-дуговой сварки, наплавки, термоупрочнения, аддитивные технологии, роботизированная лазерная 3D-резка, системы автоматического управления технологическими процессами лазерной обработки, разработка математических алгоритмов и программного обеспечения для моделирования процессов лазерной, гибридной и электронно-лучевой обработки материалов и др. Эти технологии успешно развиваются. Например, по утверждению Глеба Туричина, институт является крупнейшим производителем аддитивного лазерного оборудования, занимая 30% рынка. И конечно, помимо разработки и выпуска оборудования институт готовит студентов.
Из новинок ИЛИСТ — машина прямого лазерного выращивания с синим лазером, представленная впервые на выставке «Фотоника». Использование синего лазера вновь позволило расширить спектр используемых материалов для выращивания компонентов авиадвигателей, а именно за счет меди и жаропрочных бронз (годом ранее речь шла о выращивании из алюминия корпусных отсеков ракет). Как и в других случаях, при прямом лазерном выращивании получается высокоточная заготовка с припуском под механическую обработку. Технологический процесс уже достаточно стандартизирован.
Еще одно направление развития — это использование градиентных материалов в машиностроении. И это не только переходы от материала к материалу, как было раньше (например, сталь — титан через промежуточный слой), а и слоистые металлокомпозиты. Например, слоистый титан-титановый композит оказался хорошим решением для вентиляторных лопаток небольших газотурбинных двигателей. Лопатка не мнется, потому что имеет жесткие слои, и не растрескивается, потому что имеет пластичные слои.
Важное направление — создание биметаллических конструкций. Представленный станок с синим лазером также подходит для этих задач, поскольку синий цвет прекрасно поглощается и никелевыми сплавами, и сталями, обеспечивая обработку.
По-прежнему лидером по применению разработок ИЛИСТ является авиационное моторостроение, а поскольку количество задач в этой отрасли растет кратно, то иногда для сокращения времени производства приходится решать аддитивным методом и те из них, которые изначально планировалось выполнять по традиционным технологиям.
Появились заказы для энергетического машиностроения. С уходом компании Siemens стали производиться отечественные силовые турбины. Примером выполненных аддитивных изделий в данном направлении могут служить газосборники ГТЭ‑65.1 для турбины мощностью 65 кВт. Это достаточно сложное изделие.
Еще одна технология, которой начали заниматься в ИЛИСТ, — прямое дуговое выращивание. Технология довольно интересная, производительная, с широкой гаммой применений. С ее помощью, например, могут быть выращены винты для речных корабликов. Но если винт — изделие не массовое, то крупногабаритные алюминиевые трубы разного диаметра и разной длины оказались в нашей стране крайне востребованными, и создать их можно дуговым выращиванием. На стенде ИЛИСТ был представлен демонстрационный образец сегмента алюминиевого ракетного бака с рядами алюминиевых ребер, выполненных с пересечением стенок (рис. 1). Диаметр бака настолько велик, что его желательно изготавливать в месте запуска ракеты. И это можно выполнить с помощью относительно несложной машины дугового выращивания. От других машин дугового выращивания машина ИЛИСТ отличается контролируемой атмосферой внутри. Это необходимое условие для получения углерод-алюминиевых композитов. Специалистами института был проведен большой объем испытаний, чтобы показать, что выращенный дугой алюминий — качественный, достаточно изотропный материал.
Рис. 1. Фото: ИЛИСТ
Также Глеб Туричин сообщил, что институтом после двух лет согласований получено подтверждение от Российского морского регистра судоходства о том, что технология гибридной лазерно-дуговой сварки обеспечивает качество не хуже традиционный сварки и может быть использована в судостроении. Технологический комплекс лазерно-дуговой сварки, изготовленный по заказу АО «ОССЗ» (Онежский судостроительно-судоремонтный завод, г. Петрозаводск), в 2024 году будет введен в эксплуатацию. Это первая машина, которая сделана для серийного судостроительного завода.
Подробно эту тему в докладе от компании ИЛИСТ рассмотрел Вячеслав Осипов, рассказав о новых испытаниях стыковых и тавровых соединений, выполненных при помощи гибридных лазерных технологий в области судостроения, которые получили положительные отзывы от таких организаций, как Центр технологии судостроения и судоремонта, Балтийский завод и Онежский судостроительный завод. Также им была упомянута большая работа, которая была предварительно проделана по модернизации линии сварки плоских секций на АО «Балтийский завод».
И конечно, Глеб Туричин не прошел мимо больного кадрового вопроса. В нашей стране катастрофическая нехватка специалистов. И это прежде всего задача государственной политики, поскольку инженеров по промышленным лазерным технологиям надо готовить системно. Со своей стороны ИЛИСТ в кооперации с рядом университетов создает технологические центры, где молодой специалист приобретает практические навыки: узнает, как включается машина, пишется технология, как готовится процесс, осуществляется контроль качества и т. д.
Также о возможностях ИЛИСТ рассказал Григорий Задыкян в докладе «Лазерная наплавка компонентов газовых турбин».
В настоящее время газотурбинные установки являются самым распространенным силовым агрегатом и нашли свое применение во многих отраслях промышленности. Дорогостоящее производство турбин и наличие большого количества изделий зарубежного производства делает весьма актуальными в настоящее время вопросы проведения их ремонтных работ. В первую очередь речь идет о компонентах, подвергающихся высоким температурным и механическим нагрузкам: рабочие лопатки и диски турбин, направляющие лопатки турбин, направляющие лопатки компрессора, рабочие лопатки компрессора.
В ИЛИСТ существует линейка комплексов, позволяющих производить наплавку на детали разного габарита: от маленьких до крупногабаритных деталей диаметром до 2 м. В качестве рабочих материалов используются сплавы на железной, кобальтовой, никелевой основе. Особенности процессов при лазерной обработке позволяют адаптировать эти труднообрабатываемые сплавы для ремонтной технологии восстановления элементов газовых турбин.
Подготовительные работы выполняются в три этапа: компьютерное моделирование (численное моделирование процессов нестационарного тепломассопереноса, разработка специализированного ПО для компьютерного инженерного анализа, прогнозирование напряженно-деформированного состояния); экспериментальные исследования (расчет технологических параметров, изготовление лабораторных образцов, исследования влияния технологических параметров на формирование лабораторных образцов), металлографские исследования (входной контроль присадочных материалов, исследование макро-, микроструктуры, проведение испытаний образцов, термическая обработка). По итогам получают готовый к апробации технологический процесс, который позволяет проводить натурные испытания для конкретной детали, а далее — серийные работы.
На рис. 2 представлена рабочая лопатка газотурбинного двигателя из жаропрочного сплава ЧС70. Решена задача восстановления пера рабочей лопатки и гребешков уплотнителей с замками методом лазерной наплавки. Изделия прошли последующую механическую обработку с нанесением покрытий.
Рис. 2. Фото: ИЛИСТ
Александр Ахметов дополнил картину возможностей ИЛИСТ рассказом о лазерном термоупрочнении жаропочной стали 15Х11МФ (в последующем будут исследованы и другие марки). Работа выполнена в рамках лазерного упрочнения лопаток паровых турбин и производилась с помощью лазерного технологического комплекса, состоящего из мощного волоконного лазера, оптической головки со сканатором и двухкоординатного подвижного стола.
В результате проведенных исследований были получены режимы лазерной обработки, обеспечивающие технические требования к упрочняемой зоне на плоских образцах постоянного сечения. На плоских образцах переменного сечения отмечено, что с увеличением толщины пластины в зоне упрочнения недостаточно воздействия одного источника нагрева. Для обеспечения технических требований к упрочняемой зоне необходимо добавить дополнительный источник нагрева.
Алексей Ким, директор департамента аддитивных технологий АО «Лазерные системы», рассказал о достижениях в области развития технологии селективного лазерного сплавления, которая в компании становится флагманским направлением.
Компанией серийно выпускаются установки M‑450-S и М‑450-М, которые пришли на смену более ранним моделям М250 и М350. Новинка — SLM-установка уровня вузов, небольших КБ — M‑150. Это однолазерная с упрощенной оптической системой установка с полем построения: диаметр — 150 мм, высота — 250 мм, с верхней подачей порошка, что обеспечивает непрерывный процесс выращивания. При этом в ней заложен весь опыт производства установок промышленного уровня.
Следующая новая машина промышленного уровня с рабочей зоной 500×500×500 — опытный образец — будет продемонстрирован общественности во втором полугодии 2024 г. Оборудование на текущий момент является импортонезависимым. Установки работают со следующими материалами: нержавеющие стали, никелевые жаропрочные, алюминиевые, титановые, Co-Cr, медные и другие. сплавы. Новый опыт компании в плане выполненных работ — это выращивание элементов СВЧ-техники, антенн, кронштейнов, адаптированных под SLM-технологию. На рис. 3 показаны выращенные волноводы, а также (нижняя картинка в центре) приведен пример кронштейна: фрезерованный кронштейн весит 270 г, напечатанный — 170 г при соответствующих прочностных характеристиках.
Рис. 3. Фото: «Лазерные системы»
В этом году для серийного производства оборудования в компании выделен отдельный производственный участок. На текущий момент производительность участка составляет не менее 15 станков в год, однако уже со второй половины 2024 года производительность будет кратно повышаться.
Если проанализировать производственные возможности всех ЦАТ, которые находятся в России, по SLM-технологии, можно заключить, что реальная потребность 3D-печати от 5 до 10 раз превышает реальные производственные мощности по всей стране и снижения спроса не предвидится. Крупнейшие ЦАТы законтрактованы на несколько месяцев вперед. Поэтому в компании начинает действовать центр аддитивного производства на базе станков собственной разработки. Параллельно развиваются компетенции реверс-инжиниринга, реинжиниринга. В компании также будет вестись образовательная деятельность по подготовке кадров и повышению квалификации в области SLM-технологии.
Ольга Крючина, НТО «ИРЭ-Полюс», затронула важнейшую тему — вопросы безопасности при эксплуатации лазерного технологического оборудования.
Стремительное развитие лазерной техники и лазерных технологий, появление роботизированных комплексов и ручных систем, а также их активное внедрение во многие сферы деятельности человека позволяет говорить о том, что лазерная индустрия вышла на принципиально новый уровень промышленного внедрения. Для того чтобы выпустить оборудование на рынок России, необходимо подтвердить выполнение требований технических регламентов Таможенного союза. На текущий момент действуют два регламента: ТP ТС 020 2011 «Электромагнитная совместимость технических средств» и TР ТС 010 2011 «О безопасности машин и оборудования». В обеспечение к ТР ТС входят стандарты по лазерной безопасности, которые являются обязательными к исполнению при выпуске оборудования на рынок, но есть и другие стандарты, которые носят рекомендательный характер. 1 марта 2024 г. в силу вступил новый стандарт по лазерной безопасности ГОСТ Р 71028 2023 «Оптика и фотоника. Оборудование на базе волоконных лазеров. Требования лазерной безопасности», который затрагивает новое технологическое оборудование, в частности, требования безопасности для ручных систем, требования для коллективной защиты, содержит категорирование лазерного оборудования. К первой категории относится оборудование, имеющее защитную кабину либо локальную защиту, оно безопасно. Все остальное оборудование относится ко второй категории, для него необходимо предусмотреть средства защиты: коллективные средства защиты (ширмы, шторы, стены, выгородки и др.) и средства индивидуальной защиты (очки, щиток, маска, перчатки, брюки, куртка, ботинки). При применении ручных систем использование средств индивидуальной защиты обязательно. Все средства индивидуальной защиты должны проходить оценку соответствия по требованиям ТР ТС 019/2011 «О безопасности средств индивидуальной защиты».
Результаты новейших разработок в области лазерной безопасности позволяют говорить о том, что для различных технологических установок и процессов практически всегда существует несколько вариантов по обеспечению безопасности. Поэтому, учитывая особенности каждой конкретной технологии и оборудования, можно подбирать наиболее оптимальные средства защиты персонала от излучения.
Александр Щекин из ООО «ЛАССАРД» представил новинку компании — установку лазерного ударного упрочнения.
Принцип данной технологии заключается в том, что на поверхности детали лазерным импульсом формируется ударная волна, которая изменяет структуру материала. В результате этого меняется:
— структура дефектов и шероховатость, что позволяет повысить качество поверхности;
— в поверхностном слое металла образуются остаточные сжимающие напряжения, которые повышают усталостную прочность и долговечность материала;
— микроструктура поверхности металла изменяется, увеличивая микротвердость и сопротивление износу.
Глубина и величина остаточных сжимающих напряжений при лазерной ударной обработке выше в 2–6 раз по сравнению с традиционной дробеструйной обработкой.
В данный момент на российском рынке нет предложений по промышленным решениям в области лазерного ударного упрочнения. И выполненная работа имеет высокую актуальность.
Установка на основе твердотельного лазера с ламповой накачкой полностью соответствует ТУ заказчика: энергия в импульсе до 50 Дж и длительность импульса 17 нс. Причем используется не просто полноценный излучатель, а комплекс, который состоит из двух роботизированных манипуляторов. Автоматизированная система управления установкой является собственной разработкой компании.
По результатам исследований на стали ШХ15 были получены следующие результаты. С увеличением плотности мощности до 7,5 ГВт/см2, при длительности импульса порядка 20 нс было достигнуто увеличение сжимающих напряжений до 60%, микротвердость повысилась до
2,5 раз. При этом было отмечено, что увеличение плотности мощности более 9 ГВт/см2 приводило к деградации свойств, а многократное воздействие в одну точку не дает улучшения свойств. Сейчас ведутся исследования по упрочнению титановых, никелевых и других сплавов.
На основе выполненных работ компания приступила к созданию новой системы с энергий до 10 Дж на квантронах с полупроводниковой лазерной накачкой.
Вадим Гилимханов, ООО «Интеллектуальные Робот Системы», в своем докладе показал, что роботизация лазерных процессов, таких как сварка, резка, наплавка, резка, обеспечивает существенные преимущества, среди которых универсальность и гибкость. Если, например, посмотреть на лазерные комплексы сварки и наплавки, то даже визуально они очень похожи. Или, например, с помощью лазерных комплексов наплавки можно обрабатывать такие разногабаритные изделия, как лопатка турбины двигателя, которая весит 1 кг, и блок цилиндров двигателя локомотива весом около 4 тонн.
Вадим Гилимханов на примере проектов ООО «Интеллектуальные Робот Системы» показал эффективность применения роботов в реализации лазерных промышленных технологий. На рис. 4 представлен пример сварочного комплекса для производства компонентов для международного ядерного реактора ИТЭР. В состав комплекса входит: промышленный робот (с двумя кольцами нагрева), лазерный источник, оптическая головка, защитная камера, сварочный стол, двухосевой позиционер, ФВУ (фильтровентиляционная установка), шкаф управления.
Рис. 4. Фото: IRS
Анатолий Сухов, ЗАО «РЦЛТ», отметил высокую востребованность лазеров и привел статистику применения лазерных технологий в Уральском регионе. Так, продукцию с применением лазерных технологий заинтересованы использовать более 3000 компаний Урала. Лазерные технологии на Урале создают и применяют более 40 лет. Более 1000 предприятий применяет лазерные технологии в изготовлении продукции. Более 100 предприятий использует современное лазерное оборудование.
За последние 20 лет использование лазерных технологий на предприятиях Урала выросло в 50 раз.
Докладчик продемонстрировал производственные возможности компании, отметив, что ЗАО «РЦЛТ» является предприятием полного технологического цикла, работающим с применением технологий лазерной обработки титановых, алюминиевых сплавов и сталей. Среди выполненных крупногабаритных высокоточных изделий, например, аутригер из сплава VST2 для испытаний автомобилей серии «Кортеж», металлургические титановые каркасы, камера грязного газа ионного фильтра для «Нордникеля» (рис. 5), пластинчатые рекуператоры, кузовы для карьерных гусеничных экскаваторов, питатели секционного типа, двери повышенной газоплотности для коксовых печей различной высоты от 4 до 7 м и др. Причем комплексный подход при обработке титана позволяет сократить срок поставки изделий до 50%, снизить конечную стоимость детали, конструкции до 30%.
Рис. 5. Фото: ЗАО «РЦЛТ»
ЗАО «РЦЛТ» является опытным проводником в освоении на Урале современного лазерного технологического оборудования и внедрении лазерных технологий.
В последние годы компании доверяют решение особенно ответственных задач: разработку и изготовление металлоконструкций из титановых сплавов для морской навигации, разработку новых технологий с применением луча лазера для выполнения срочных заказов предприятий-партнеров в области турбиностроения, металлургии, горнорудного оборудования и изделий специального назначения.
Анатолий Сухов также перечислил основные проблемы, которые препятствуют развитию сферы лазерных технологий в Свердловской области: отсутствие технологий фотоники, недостаточная оснащенность предприятий современным оборудованием, отсутствие регламентов по использованию и применению лазерного оборудования и неподготовленность технологического персонала для работы с новым лазерным оборудованием, а также высказал мнение о необходимости создания образовательного кластера подготовки специалистов в сфере фотоники для широкого внедрения лазерных технологий.
Одна из главных проблем современности — кадровый голод — достаточно успешно решается в ЗАО «РЦЛТ» за счет созданного на базе ассоциации «Уральский лазерный инновационно-технологический центр» (УралЛИТЦ) учебно-производственного комплекса.
В целях подготовки операторов лазерных установок совместно с Екатеринбургским политехникумом подписано соглашение с рядом промышленных предприятий, правительством Свердловской области о создании на базе ЗАО «РЦЛТ» учебно-производственного центра.
Внедряется система подготовки кадров от школы до вуза. В средней школе № 30 Екатеринбурга создана Лазерная академия. Совместно с Уральским государственным колледжем им. И.И. Ползунова, Уральским политехническим колледжем и Екатеринбургским политехникумом компания участвует в кластере «Профессионалитет». При активном участии ЗАО «РЦЛТ» в 2014 г. в Уральском федеральном уиверситете начата подготовка кадров по направлению прикладного бакалавриата «Лазерная техника и лазерные технологии». На базе ЗАО «РЦЛТ» открыта базовая кафедра УрФУ «Лазерные технологии в машиностроении».
Александр Маликов, ИТПМ СО РАН, предложил участникам конференции рассмотреть результаты фундаментальной работы института, напомнив, что аддитивные технологии — сложная физическая задача, в решении которой приходится учитывать взаимодействие с веществом в разном состоянии (твердом, жидком, газообразном, плазма), законы механики твердого тела, кристаллизации, гидродинамики и др.
В институте, решая задачу по восстановлению лопаток газовых турбин с помощью аддитивных технологий SLM и прямого лазерного выращивания на материале Inconel 718, задумались о возможности наплавления металлокерамики, обладающей высокими физико-механическими свойствами и хорошо распределяемой по объему наплавляемого материала.
Применяя законы подобия, учитывая характеристики единичного трека (геометрические размеры, структурно-фазовое состояние, механические свойства), ученые попытались безразмерными и размерными величинами описать главные параметры изделия. В предложенные формулы были введены коэффициенты, чтобы связать механические характеристики с концентрацией керамики. Это позволило создать металлокерамические покрытия, при определенном проценте керамики в которых коэффициент трения по сравнению с наплавленным чистым
ВТ6 был снижен в два раза. Таким образом, предварительный расчет при создании различных металлокерамических покрытий позволяет прогнозировать заданные механические свойства лопатки.
Работы по данному направлению продолжаются, поскольку сложность происходящих процессов требует тщательной практической проверки.
Николай Авилкин, «Лазеры и аппаратура ТМ», рассказал о возможностях компании и представил технологию и производимое оборудование по раскрою электротехнической стали.
Компания «Лазеры и аппаратура ТМ» имеет полный цикл внедрения технологий лазерной обработки от производственной задачи до эксплуатации оборудования. Серийно выпускается лазерное оборудование для микрообработки, резки и раскроя листовых материалов, для сварки/резки, для подгонки резистивных элементов, 5‑координатные обрабатывающие центры, 3D-принтеры послойного сплавления порошков (SLM), машины прямой порошковой наплавки. Ключевые модули компания производит сама. Используется платформенный подход к производству сложных машин, а также системный подход к решению технологических задач. Например, для авиастроения были последовательно реализованы проекты: машина лазерной резки МЛП35 для вырезки установочных пазов в ободе колеса направляющих, машина лазерной сварки для заварки направляющих лопаток в обод колеса, машина лазерной зачистки керамических стержней.
Что касается резки электротехнической стали, задача актуальна для электронной и электротехнической промышленности (основные изделия: роторы, статоры, полюсы, якоря и др.) и не совсем простая. Компанией была создана лазерная машина для высокоточной резки МЛП3. Ее особенности: гранитная станина, кинематика на линейных двигателях с собственными якорями, собственные лазерные головки, российский лазерный источник НТО «ИРЭ-Полюс». Важная особенность — оснащение устройствами натяжения и фиксации, в частности тонколистовых заготовок, что обеспечивает лучший и более быстрый процесс. В компании были решены задачи резки плоского металла толщиной от 0,15 до 0,5 мм (рис. 6).
Рис. 6. Фото: компания «Лазеры и аппаратура ТМ»
Развитие лазерных технологий раскроя металлов идет настолько успешно, что при снижении стоимости их использования они практически вытеснили плазменные технологии. Максим Яковлев, АО «ЛЛС», на примере оборудования китайской компании HGTECH (одно из крупнейших и наиболее продвинутых производств лазерного оборудования в Китае, АО «ЛЛС» представляет интересы в России) показал, благодаря чему лазерные технологии завоевывают рынок.
Например, лазерные технологии легко автоматизировать. Автоматизированная система хранения металлических листов обеспечивает рациональное хранение материалов. Система автоматизированной погрузки/выгрузки подбирает листовой металл со склада, загружает лист в станок и начинает раскрой по программе. Это существенно ускоряет процесс раскроя. Системы многоосевой компенсации движения гарантируют высокую точность реза и позволяют изготавливать детали за одну технологическую операцию («один проход»). Станок может быть оборудован механикой для резки фасок. Лазерная головка крепится к разработанному HGTECH манипулятору, что позволяет ей работать с наклоном в диапазоне от +45° до –45° от нормали к поверхности листа.
На принципиально похожей механике создаются труборезы, позволяющие осуществлять резку профилей без оснастки, обеспечивающие отсутствие колебаний профиля в процессе резки и перемещения. Универсальная форма патронов обеспечивает возможность обработки любого вида профилей.
Коротким выступлением программу конференции завершил Дмитрий Чухланцев, компания «Термолазер», который рассказал о проводимых разработках, в том числе новом мобильном роботизированном комплексе на базе собственного диодного лазера, предназначенном для локальной термообработки поверхностных слоев деталей и ремонтно-восстановительной наплавки (комплекс был представлен на выставке «Фотоника»). Также он представил новую книгу «Лазерные технологические комплексы и роботизированные системы» (группа авторов: В.П. Умнов, Д.О. Чухланцев, И.Н. Егоров, Д.А. Силаньева), вышедшую в Издательстве Владимирского государственного университета. В книге описаны основные типы технологических лазеров, способы управления лазерами, рассмотрены возможности лазерных комплексов в технологических процессах обработки материалов и др.
Видеозапись конференции
https://www.youtube.com/watch?v=8nFk8O2ZH6c
Лазерная микрообработка
Организатором секции по лазерной микрообработке традиционно выступила компания «Лазерный центр», отметившая в этом году двадцатилетие со момента создания, в связи с чем в докладах от компании и ее партнеров прозвучали итоги не только за прошедший год, но и информация о достижениях, с которыми пришли к этой юбилейной дате. А праздничный банкет позволил в приятной обстановке пообщаться коллегами, друзьями, партнерами, дружественными конкурентами, обсудить дела текущие и планы на будущее.
Модератор секции Иван Фоменко, ООО «Лазерный центр», начал разговор о состоянии рынка лазерного оборудования, тенденциях его развития, отметив, что в России в сфере лазерной микрообработки достаточно большое представительство компаний и множество интересных и конкурентоспособных разработок.
Выделенные тенденции:
1. Применение искусственного интеллекта (ИИ). И это уже не только картинки для презентации докладчика, но использование ИИ на стадии позиционирования, распознавания, понимания тех объектов, с которыми работает оборудование. Машинное зрение, системы распознавания, системы выбора каких-то параметров в технологиях обработки — это уже свершившийся факт. Эти технологии облегчают жизнь оператору и снимают с него большую долю ответственности.
2. Следующая важная тенденция — это переориентация. Раньше использовались решения ведущих в сфере фотоники стран: Германии, США, некоторых европейских государств, частично Японии. Сегодня эти достижения по большей части закрыты или труднодостижимы. Кооперация нарушена, но это не значит, что все пропало. Активные российские компании, которые делают конкурентоспособные товары, в определенной степени решили для себя вопросы, связанные с компонентной базой, причем передовой компонентной базой. В основном это азиатские поставки, хотя есть понимание, что зачастую китайская продукция дешевая и некачественная. И второй вариант замещения — это российская продукция.
3. Следующая тенденция связана с ориентацией на восток, вернее, их две: первая — «Китай нам помогает», вторая — «Китай нас губит». Для российского производителя китайский дешевый аналог — это уже не только спасение, но еще и конкуренция. А еще мы начинаем считать, что китайцы — это, в принципе, норма, и начинаем мириться с тем качеством, которое нам доступно. И это в то время, когда по-прежнему необходимо стремиться развивать технологии, развивать станки и двигаться вперед, создавая новые уникальные продукты, а не тиражировать существующие.
4. Появился хороший поставщик финансов в сферу для развития — это государство. Например, в области микроэлектроники появился спрос на оборудование, и он поддерживается государством. Для российских компаний, которые умеют делать конкурентоспособное оборудование в этом направлении, есть финансы, в т. ч. на разработку.
Сергей Петров, начальник сектора «Лазеры» отдела продаж НТО «ИРЭ-Полюс» (корпорация IPG), посвятил свой доклад новинкам компании и достижениям последнего года.
НТО «ИРЭ-Полюс» — крупнейший производитель волоконных лазеров. Локализация источников излучения в России достигает 95%. Так как компания производит многие компоненты самостоятельно, то может предложить не только готовые системы, но и оптические элементы собственного производства. Это касается оптоволокна, модуляторов, изоляторов, волоконных фильтров, объединителей, специального стекла и так далее.
Что касается источников излучения для промышленности, на сегодня на заводе во Фрязино выпускается широкая линейка непрерывных лазеров мощностью от 1 кВт до 40 кВт, предсерийные испытания проходит источник мощностью 60 кВт.
Также из нового — появились мощные источники излучения со специально разработанным волокном с малым диаметром жилы и узким выходным пучком, обеспечивающим более высокое качество раскроя за счет повышения плотности мощности. Если сейчас на зарубежных аналогах мощностью 6–10 кВт устанавливается волокно диаметром 100 микрон, в НТО «ИРЭ-Полюс» готовы производить излучатели с диаметром жилы 50 микрон. Такое волокно позволяет в два раза сильнее фокусировать пучок и, увеличив плотность мощности, осуществлять раскрой металла до полутора раз быстрее и обрабатывать до полутора раз большие толщины при той же мощности. Если говорить про источники 12, 15 и 20 кВт, в НТО «ИРЭ-Полюс» научились производить их модификации с диаметром жилы 80 мкм как улучшенную альтернативу аналогам со 100–200 мкм волокнами. Уже были проведены технологические испытания, показавшие реальный рост производительности и увеличение качества реза на станках с такими лазерами. В большинстве задач раскроя источник 12 кВт с волокном 80 мкм будет давать результат на уровне стандартного лазера 15 кВт. Сейчас в мире ни у кого таких результатов нет, и это одна из новинок года, на которую возлагаются большие надежды.
Что касается импульсных лазеров, в этом году обновление получил 300‑ваттный наносекундный лазер ИЛМИ‑2‑300. Он получил функционал работы в непрерывном режиме. Если ранее источник мог генерировать наносекундные импульсы и использовался в основном для скоростной маркировки и гравировки, то новая опция позволит переключать источник в режим непрерывного излучения мощностью до 250 Вт, а это значит, что установка с таким лазером будет способна также выполнять задачи по сварке и раскрою тонких металлов, что повышает ее универсальность и привлекательность для заказчиков.
Также в этом году продолжились работы по локализации одномодовых источников YLM-SM/YLR-SM с диаметром жилы 10 и 14 мкм c мощностью от 100 Вт, качество пучка M2 < 1.1. Такие лазеры используются для различных прецизионных операций, в том числе точного раскроя или сварки, SLM-печати и других применений. На данный момент коммерчески доступная мощность — 2 кВт. Возможность изготовления подобного источника с большей мощностью рассматривается по запросу.
Среди новинок источников излучения для различных научных направлений хочется отметить лазеры УФ-диапазона. В конце прошлого года были представлены непрерывные лазеры с длиной волны 330–460 нм серии VLM. До этого самая короткая длина волны в этой серии была 515 нм. Лазеры линейки VLM могут быть интересны для задач полимеризации, спектрометрии, прецизионного нагрева, накачки Ti:Sa лазеров для науки, медицины, электронной промышленности, квантовых технологий.
Также очень большой спрос идет на лазеры в более длинноволновой части спектра. На данный момент компания производит несколько линеек непрерывных лазеров RLM/ELM/TLM мощностью до 400 Вт с длинами волн в диапазоне 1100–1940 нм. Анонсированная в прошлом году линейка пикосекундных мощных лазеров UPL со средней мощностью до 100 Вт для прецизионной обработки, в том числе для промышленных применений, таких как раскрой стекла, перфорация, снятие поверхностного слоя, структурирование и т. д., пополнилась новой моделью.
К уже коммерчески доступному источнику с длиной волны 1030 нм добавилась модификация с зеленым излучением на длине волны 515 нм. Также осенью этого года планируется запуск предсерийных испытаний ультрафиолетового пикосекундного лазера из той же серии со средней мощностью порядка 40 Вт и длительностью импульса 10 пс.
И еще из новых проектов прошлого года — наносекундные лазеры ELPN/ЭЛМИ с длиной волны 1550 нм в компактном корпусе от 1 до 20 Вт, которые были разработаны специально для нужд отечественных производителей коммерческой лидарной техники, в том числе для беспилотного автотранспорта.
По поводу систем, которые делаются «под ключ». В этом году появилась серия ручных сварочных аппаратов LightWeld-XR с уникальным лазером с тонким волокном, повышающим глубину проплава и качество сварного шва в сравнении с аналогичными устройствами, которые есть на российском рынке, в том числе и стандартной линейкой LightWeld. А также это система ручной лазерной очистки с импульсным лазером 1000 Вт, сравнимая по стоимости с имеющимися зарубежными аналогами, построенными на базе непрерывного лазера. При этом наносекундные импульсы обеспечивают на порядок лучшие показатели по скорости очистки для большинства загрязнений и минимизируют перегрев поверхности, свойственный для очистки металла непрерывным излучением.
Также компания реализует промышленные системы, такие как установка для сварки обсадных труб на буровой, станок для раскроя широкоформатного стекла толщиной до 20 мм, универсальная система для обработки (сварки, упрочнения и наплавки) тел вращения. Активно идет разработка технологии и машины для решения задач по бесклеевой сварке керамики и стекла, стекла и металла, о которой хочется упомянуть отдельно (рис. 7). Компания чувствует достаточно высокий интерес от отраслевых институтов к этой технологии и готова предоставить ее рынку.
Рис. 7. Фото: НТО «ИРЭ-Полюс»
Серия докладов от компании «Лазерный центр» показала уникальные разработки, предлагаемые для российского и зарубежных рынков в области лазерной маркировки, гравировки, микрообработки, сварки из др. Из обзорного доклада Олега Васильева участники конференции узнали, что на сегодня у компании уже более трех тысяч задокументированных тестовых работ. Трудно представить отрасль, в которой не попробовали ту или иную лазерную технологию. По словам докладчика, уникальность производимого оборудования, заложена в том числе в таком конкурентном преимуществе, как собственные контроллеры и софт MaxiGraf, которые позволяют легко подстраивать оборудование под задачи клиента.
Многим известны достижения компании в области лазерной маркировки и гравировки, но каждый раз на конференциях удивляешься, когда приводятся примеры решаемых задач. Взять хотя бы стандартную систему маркировки «МиниМаркер». Она обеспечивает, например, маркировку алюминиевых элементов двигателя (не допускаются никакие красители), медицинских инструментов (существуют супертяжелые условия очистки), фрезерного инструмента (строгие требования к сохранению топологии поверхности), бутылированной продукции (маркировка изделий на скорости 70 м/мин., 90 тысяч маркировок в час), микроэлектроники (добились нанесения 2D-кода размером 250×250 мкм), оптоволоконной продукции (не допускается режим «Старт-стоп») и т. д.
Часто бывают запросы в компанию на мультифункциональные системы, например, на процессы гравировки и резки.
Очень интересная сфера — формообразование, когда из модели без постобработки получается сразу готовое высокоточное изделие. Например, в результате последних исследований были получены отвесные стенки в керамике на толщине 8 мм при диаметре отверстия
600 микрон.
Интересные типы работ связаны с функциональными свойствами поверхностей. Ведь мало создать какой-то рельеф, барельеф, важно, чтобы он отвечали необходимым свойствам, будь то адгезионные, трибологические и др. Например, используя простые алгоритмы, можно на любом материале создавать квазихаотичный рельеф (рис. 8). Кажется, что он хаотичный, но на самом деле он весь прорисован.
Рис. 8. Фото: «Лазерный центр»
Следующий раздел — это перфорация и микроперфорация. Технология используется, например, для сепарации газов. По точности достижимо отверстие 25–35 микрон сразу после лазерной обработки с шагом 100 микрон.
Частый запрос от авиастроителей — это косые отверстия в материалах, особенно в полых лопатках форсунки для охлаждающих газов. И это вопрос, как сделать это отверстие на готовом изделии заказчика. Роботизированные комплексы, техническое зрение и другие вспомогательные функции типа дальномеров и распознавания объектов — уже непременный атрибут для такой задачи.
Система «Фотон-Компакт» для прецизионной сварки корпусов микроэлектроники позволяет получать в автоматическом режиме сварные герметичные швы разной формы: не только круглые, квадратные, но и более сложные.
У компании есть система лазерной очистки, которая управляется с мобильного телефона.
Все знают, что такое гравировка, но не все знают, что такое точная гравировка. Сейчас монетные дворы производят штампы, клише и др., с помощью которых чеканятся монеты и изготавливается сувенирная наградная продукция. Но далеко не каждый производитель скажет, что он может получить качество PROOF. PROOF — это переход от глянцевой поверхности к матированной. Причем важно, чтобы была возможность обрабатывать не только сталь и латуни, но и медь, серебро и др. Технологии Laserbarking, реализованной на основе лазерно-эрозионной системы «ТурбоФорма», отдельный доклад посвятил Денис Верко, «Лазерный центр». Он проанализировал отличие технологии от простой гравировки и показал ее преимущества для ювелирной отрасли.
Так, ювелирные штампы должны отвечать довольно строгим требованиям, в том числе качеству поверхности. Обычная 3D-гравировка в простом ее применении абсолютно не подходит. Применение технологии Laserbarking исключило финишную обработку (рис. 9). А это важно, потому что полировка или другая обработка стирают мелкие детали, а это для ювелиров недопустимо. Есть и другие задачи, которые легко решаются с помощью системы «ТурбоФорма», — это создание специального фона (традиционные способы отличаются высокой трудоемкостью), создание форм для тиснения фольги и др.
Рис. 9. Фото: «Лазерный центр»
Валентин Бондарев, «Лазерный центр», показал возможности системы «Микросет» для обработки материалов электронной техники.
«Микросет» позволяет обрабатывать полупроводниковые и диэлектрические подложки, формировать структуры, скрайбировать, прошивать высокоточные отверстия в различных подложках, также обрабатывать металлы, ну и, конечно же, наносить маркировку. От скрайбирования можно достаточно легко перейти к резке различных подложек, таких как поликор, нитрит алюминия, кремний, различная керамика, при этом форма реза может быть абсолютно любой. Также данное оборудование может выполнять создание так называемых меза-структур, структур с переменным профилем, различным углом наклона стенок и даже барельефов. Например, на рис. 10 представлена подложка из поликора с медным напылением 4 микрона. Технология позволяет формировать дорожки шириной всего 30 мкм.
Помимо стандартных систем лазерной микрообработки «Лазерный центр» также производит и более специализированные системы для конкретных задач. Одной из версий такого оборудования является система «Микросет» для обработки карт сырой керамики, которая применяется при производстве металлокерамических корпусов, интегральных схем и полупроводниковых приборов. Отличается такая версия оборудования от стандартного повышенными точностными характеристиками системы перемещения, наличием коаксиальной системы машинного зрения, специализированной подсветки реперных знаков, которые расположены на обрабатываемом изделии, а также специальным встроенным программным модулем для автоматического поиска координат реперных знаков. Точность обработки таких систем составляет порядка 2–5 микрон.
Плодотворное сотрудничество с компанией «Лазерный центр» позволяет и специалистам университетов разрабатывать и предлагать интересные решения по лазерной обработке материалов.
Рис. 10. Фото: «Лазерный центр»
Вадим Парфенов, университет «ЛЭТИ», рассказал об опыте работы лаборатории лазерных технологий, созданной совместно с «Лазерным центром». Ее основными направлениями являются микрообработка материалов, анализ химического состава и свойств, а также оцифровка различных 3D-объектов, обратный инжиниринг, прототипирование различных устройств и систем с акцентом на электронную технику.
За два года лабораторией был приобретен богатый опыт обработки самых разных материалов: активно занимались удалением тонких металлических пленок (рис. 11) и многослойных покрытий, созданием микроотверстий. Активно взаимодействуя с Физико-техническим институтом имени Иоффе, много занимались отработкой технологии лазерного скрайбирования тонкопленочных солнечных модулей. Из недавних работ — эксперименты с несколькими медицинскими центрами по созданию так называемых микрофлюидных топологий. Это создание специальных канавок в разных материалах: в стекле, в нержавеющей стали, которые предназначены для доставки лекарственных средств. Есть еще такое интересное направление, как применение лазерных технологий в исследовании и реставрации произведений искусства, очистка при восстановлении различных объектов промышленного характера.
Рис. 11. Фото: «ЛЭТИ»
Елена Жданова, кафедра материаловедения и технологии художественных изделий Санкт-Петербургского горного университета, рассказала о разработке нового пленочного материала для создания высокотемпературных этикеток для лазерной маркировки изделий.
В основном этикетки, которые обрабатываются лазером и маркируются, производятся зарубежными компаниями, это Tesa и 3M, также в России компанией «Научные приборы», но все они не выдерживают высоких температур, то есть более 250°С долговременно.
В результате проведенных исследований были разработаны три марки пленок для работы до 300, 600, 1000°С с различными способами приклеивания. На рис. 12 показано, что после обработки в течение часа на 1100°С шильдик из пленки не сгорел, и код считывается.
Рис. 12. Фото: Санкт-Петербургский горный университет
Маркировка была нанесена волоконным лазерным «МиниМаркером» компании «Лазерный центр».
Анатолий Логинов, Институт лазерных технологий Университета ИТМО, посвятил доклад созданию функциональных поверхностей с помощью лазерной обработки, рассказав о нескольких интересных направлениях.
Во-первых, цветная лазерная маркировка, которая отличается экологичностью, отсутствием расходных материалов, высоким разрешением и стойкостью. Ее применение (рис. 13) — это в первую очередь медицина, поскольку титановые оксиды нетоксичны. В промышленности она применяется, так как легко наносится и не требует расходных материалов. В аэрокосмической области, где каждый грамм на счету, это использование маркировки на титановых шильдиках. Ну и нельзя забывать про то, что, в принципе, она красива и может использоваться при нанесении изображений на различные материалы объекта.
Рис. 13. Фото: ИТМО
Также в университете научились управлять формированием поверхностных периодических структур для того, чтобы создавать дифракционные отражательные решетки на стали и за счет этого создавать защитные элементы, где можно управлять и цветом, изображением, изменением отдельных элементов этих изображений под разными углами наблюдения. А изменяя поляризацию лазерного излучения, можно имитировать движение объектов (так называемые кинеграммы). Кроме того, за счет эффекта плазменного резонанса наночастиц можно окрашивать драгоценные металлы, такие как серебро и золото, в различные цвета.
Также развивается обработка поверхности оптически прозрачных материалов. Здесь используется технология лазерно-индуцированного переноса, где за счет плазменного факела материал переносится с донора на оптический прозрачный материал. Она позволяет наносить шкалы на оптические приборы, метки и другую информацию на стекла. Варьируя параметры лазерного излучения, можно изменять цвета, которые остаются на оптически прозрачных материалах. А если заменить металл на графит, то можно управлять структурой, которая появляется на поверхности стекол.
Следующее направление — это управление смачиваемостью поверхности металлов. Известно, что при облучении лазером поверхности металла появится гидрофильная пленка. Если увеличить плотность мощности лазерного излучения или перекрытия, эта поверхность станет супергидрофильной и будет обладать высокой адгезией как для биологических материалов, так и для красок, например. Эту поверхность можно перевести из супергидрофильной в супергидрофобную, изменив ее химсостав, например, храня на воздухе в течение определенного количества времени. А если наносить специальные гидрофобные покрытия на эти поверхности, они будут усиливать необходимые свойства. Этот эффект используется для защиты от биообрастания. Также можно делать специальные градиенты смачивания и управлять направлением движения капли, что может использоваться в частности для отвода конденсата. И еще — это управление биосовместимостью поверхности металлов. Эти работы проводятся совместно с компанией «Лазерный центр» в рамках 218‑го постановления правительства.
Их результатом стал идеальный дентальный имплантат.
Еще один доклад о возможностях применения лазерных технологий сделал Савелий Иоффе, компания «Нордлэйз», рассказав об опыте исследования технологий, реализованных с помощью пикосекундных лазеров.
«Нордлэйз» разрабатывает и производит лазерные системы, лазерные источники, а также лазерную электронику. Ключевой продукт компании — пикосекундные лазеры, которые обладают рядом уникальных свойств: сверхвысокие значения пиковой мощности (>1 МВт), время взаимодействия сопоставимое и меньшее, чем время протекания термических процессов, точная локализация термического воздействия в малой области, возможность инициации многофотонной ионизации и других нелинейных процессов. Все это позволяет работать с более деликатными материалами. Поэтому данные лазеры в последние годы активно используются для многих новых применений, таких как сварка разнородных материалов, резка прозрачных материалов и так далее. В таблице 1 приведены рекомендуемые компанией данные по подбору лазера для обработки различных материалов.
В качестве примера в докладе были приведены результаты работы по модификации стекол с проводящими покрытиями для производства «умных» окон, в рамках которой исследовали влияние лазерных параметров и методики обработки на протекающие процессы. В результате были подобраны технологические режимы, обеспечившие эффективное формирование сэндвич-структуры стекла.
Еще одна из последних работ — это исследование процесса сварки разнородных материалов на интерфейсе металл-полупроводник. Это довольно перспективное направление, так как позволяет оптимизировать процесс корпусирования, восстановления, металлизации в области микроэлектроники и электроники. В ходе эксперимента проводилась операция по приварке кремниевых подложек к стали. Были получены образцы, которые выдерживали необходимое ударное воздействие.
Исследовались также процессы микрообработки проводников, скрайбирования кремния и сапфира, очистки поверхности стали от термостойкой керамики (обычными лазерными системами довольно сложно обеспечить такой процесс, так как температура испарения керамики много выше, чем у стали), резки полимеров, резки композитной пленки, микрообработки металлов (как пример был представлен массив отверстий диаметром менее 50 микрон и микрорезы на стали), обработки прозрачных материалов (рис. 14). И это далеко не все, на что способны пикосекундные лазеры. Компания продолжает свои технологические работы для того, чтобы обеспечить широкое внедрение этого инновационного продукта.
Рис. 14. Фото: АО «ЛЛС»
Анна Цыганцова, генеральный директор ООО НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ», подняла интересный вопрос внедрения современного оборудования применительно к текущей ситуации в стране.
ООО НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» — российский производитель лазерных станков, работающий с 1998 года. Это предприятие полного цикла, или, как сейчас модно говорить, вертикально интегрированная компания, которая изготавливает и компоненты, и станки целиком, сопровождает станок от момента выбора технологии до момента его долгой и благополучной жизни на заводе. За время работы в компании успели освоить все основные направления применения лазеров для обработки материалов. Больше 400 заводов оснащено станками компании. Задачи всегда хорошие, сложные, со звездочкой, у них нетривиальные внедрения, и всегда есть какие-то особенности производства, которые непременно нужно учесть. Одновременно у компании есть большой опыт совместных работ и проектов с разными международными компаниями. В связи с этим представленный анализ опирается на серьезный многолетний опыт.
Долгие годы под задачи заказчика компания делала бесконечное количество вариаций оборудования. И всегда казалось, что это нормально, что производитель должен так работать для того, чтобы обеспечить успешное внедрение и эксплуатацию оборудования, что это и нужно заказчику. Но в последнее время стало очевидным, что работать надо иначе: предлагать заказчику современное серийное оборудование, отвечающее задачам рынка. В связи с чем за последние три года существенно была сокращена номенклатура производимого в компании оборудования и выбраны основные направления: лазерная микрообработка, в том числе для микроэлектроники, пятикоординатные многоосевые лазерные обрабатывающие центры, в том числе гибридные, разные комплексы для резки тонколистовых материалов преимущественно электротехнической стали, 3D-принтеры, которые печатают металлопорошками, и так называемые «станки-шуруповерты» (то, что стоит на потоке, делается в задел и достаточно просто внедряется в производство заказчика).
Рис. 15. Фото: НТЦ «Лазеры и аппаратура ТМ»
Что же, по мнению компании, наблюдается на рынке на текущий момент?
1. Ограниченность выбора. Раньше можно было не то что выбирать из разных производителей, а из великого многообразия стран и поставщиков. Сейчас ситуация совсем не такая. Раньше спрашивали: «Ребят, а вот что можно сделать? А докажите, что на вашем станке можно что-то сделать». Сейчас вопрос звучит иначе: «А железо-то вообще есть? Ну, станок вы можете изготовить или привезти? Само решение принципиально есть или его нет?» Получается, что завод-изготовитель, привыкнув к тому, что выбор вроде бы есть и в Китае, наверное, есть все, к специфическим сферам начинает подходить с этим же ключом… А потом оказывается, что и решение на самом деле то ли есть, то ли нет, а если есть, то только полтора производителя, которые его могут обеспечить.
2. Дефицит рабочих кадров и низкая квалификация операторов одновременно. Есть корпорации, на которых дефицит рабочих кадров по 15 тысяч человек, и это не очень большие города, не Москва. У кого-то не настолько остро стоит проблема, но она есть и продолжает нарастать. И сначала все думали: «Как-то мы ее решим». Но потом стало понятно, что это проблема, которую не решишь донабором. И с разных сторон начали осмысляться требования, к оборудованию в том числе.
3. Высокий уровень специализированности технологии и решений, например, в микроэлектронике. Задачи, которые стоят в данной области, имеют высокую степень точности, материалы специфические и требуют глубокой проработки технологии для выполнения задачи заказчика. Это с наскока не решить, и за полдня режим не подобрать. Надо выделить отдельного специалиста и немало времени, чтобы технологическое решение, куда входят станок и технология, отвечало поставленным параметрам задачи.
4. Производители оборудования и завод-изготовитель, говоря про технологии, на самом деле подразумевают разные вещи. Производитель оборудования или лазерного источника имеет в виду какой-то набор режимов и какую-то конфигурацию станка, на котором, например, можно сделать отверстие. А завод-изготовитель имеет в виду весь процесс: от момента, когда он взял заготовку или кусок листа и до того, как объект вышел со станка. И, по опыту компании «Лазеры и аппаратура ТМ», для поставки сложного оборудования, в том числе в области микрообработки, единственное решение — начать производителям углубляться в тему задачи, а заводам — понять, что когда им говорят про поставку станка с технологией, надо еще два раза уточнить, что именно имеет в виду производитель. Особенно если это производитель, у которого родной язык не русский. Какую технологию он имеет в виду, можно ли что-то настраивать или он даст технологию на одно отверстие…
5. Очень изменился подход к требуемому уровню автоматизации и обеспечению технологической подготовки процессов. Если раньше с точки зрения комплектации оборудования вопросы решались квалифицированными кадрами («У нас есть оператор, оператор работает сорок лет, у него золотые руки и золотые мозги»), то со временем такого подхода стало не хватать: помимо кадров нужны еще железо и технологии, соответствующие новым требованиям рынка.
В целом кажется, что это все не имеет отношения ни к лазерам, ни к конкретной технологии обработки, ни к излучению, ни к мощности, но при этом очень сильно диктует требования к оборудованию и производителю.
Есть еще такой важный момент. Все мечтают про универсальный комбайн, потому что очень удобная штука. Заказчик покупает оборудование для одного назначения с возможностью переналадить для другого, а еще хотелось бы иметь запас по производству, вдруг нужно будет обрабатывать пластины 100 мм диаметром, а через два года надо будет — 300 мм, а потом понадобится металл резать толщиной до 1 мм и делать какие-нибудь шаблоны. Производитель оборудования тоже за универсальность, ведь невозможно качественно делать сто разных станков в год, это очень сильно ограничивает объемы, которые можно успешно реализовать. Осмыслив эту ситуацию, в НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» серьезно задумались про платформенный подход при разработке оборудования, какие именно задачи можно уложить в одну платформу, а какие придется точно выделять в отдельные специализированные решения.
Например, если взять такие разные направления, как микроэлектроника, энергетика, топливная отрасль, изготовление медицинских изделий, кажется, что совершенно разные сферы и разные процессы: разделение пластин, перфорация отверстий, 3D-резка и др. (рис. 15). Тем не менее была найдена общая платформа, но ее нельзя определить с наскока, потому что для различных задач могут потребоваться разные столы, зажимы, оснастка и прочее. И ранее традиционно эти вещи оставались на стороне заказчика. И очень часто можно было приехать на завод и обнаружить, что какой-то конкретный заказчик лучше знает, как применять оборудование, чем производитель. Это, конечно, здорово и делает честь заказчикам и заводам, но на самом деле с точки зрения производителя оборудования так не должно быть. И сейчас компания «Лазеры и аппаратура ТМ» активно двигается в сторону изучения задач заказчика: можно ли решить задачу заказчика прекрасным комплектом железа, оптическими линейками большой точности, линейными двигателями и остальным? Ведь если говорить про обработку пластин, нужно искать реперные точки; если надо как-то очень хитро искать фокус, чтобы делать бездефектное разделение пластин, необходимо следить за профилем поверхности и т. д. Все это диктует требования к периферии. Поэтому и получается, что вроде бы станок у разных производителей визуально один и тот же (гранитное основание, оптика, лазер), а разница по цене в два, в три раза. Она в этом месте и зашита. Требования к станку диктует задача. И если заказчик не расскажет подробно о задаче и не ответит на вопросы, то не получится подобрать адекватное решение.
Видеозапись конференции:
https://www.youtube.com/watch?v=pXRyuRbj_TY
Высокий уровень представленных на конференциях докладов отражает активную работу отечественных разработчиков и производителей лазерного оборудования, научного сообщества. Их желание и готовность к масштабированию производства, решению новых технологических и организационных задач, тесной коммуникации с заказчиками, их стойкость и компетентность вселяют определенный оптимизм и надежду на прогрессивные изменения в нашей промышленности.
Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 4-2024
Еще больше новостей |  |