Эксперт № 49 (2014)

figcaption class="cutline" Реклама /figcaption /figure

К таким технологиям в первую очередь относятся композитные материалы, робототехника, которой была посвящена статья «На обочине нечеловеческого прогресса» (см. «Эксперт» № 47 за 2014 год), и аддитивные технологии, более известные как 3D-технологии, или 3D-принтинг. 3D-принтеры, позволяющие изготавливать из различных пластмасс разнообразные бытовые принадлежности, уже предлагаются для домашнего пользования. Герои известного американского сериала «Теория большого взрыва», физики и инженеры, забавляются тем, что печатают игрушки-автопортреты. Известно, что на таких принтерах уже печатают пистолеты, пока не боевые, а кому-то удалось даже напечатать автомобиль.

Но у этой технологии есть и другие, более впечатляющие возможности изготовления деталей из различных металлов, что позволяет во многих случаях отказаться от использования металлорежущего и кузнечно-прессового оборудования. О внимании к аддитивным технологиям со стороны российского правительства в интервью «Эксперту» говорил первый заместитель министра промышленности и торговли Российской Федерации Глеб Никитин (см. «Производительные силы, подъем!», «Эксперт» № 27 за 2014 год).

Состояние аддитивных технологий в России мы обсуждаем с генеральным директором Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ) академиком РАН Евгением Кабловым . И это не случайно. На днях министр промышленности и торговли Денис Мантуров предложил сформировать на базе ВИАМа специальный центр материаловедения. В его задачи будет входить консолидация инновационного потенциала в области материалов для всей отечественной промышленности, в том числе авиастроения. Одна из инновационных задач, которые сейчас решает ВИАМ, — аддитивные технологии.

Генеральный директор Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ) академик РАН Евгений Каблов

Фото: ОЛЕГ СЕРДЕЧНИКОВ

 

Мы начали нашу беседу с вопроса:

— Чем аддитивные технологии отличаются от традиционных?

— Традиционные технологии являются, как говорят, вычитающими. Берется кусок материала, и лишнее путем деформации или механической обработки удаляются. Как сказал Огюст Роден вслед за Микеланджело, «я беру глыбу и отсекаю от нее все лишнее. И получается идеальная скульптура». При этом доля использования материала составляла в лучшем случае 50 процентов, а в некоторых видах обработки не более 20–30.

А аддитивные технологии изготовления деталей — добавляющие, потому что материал по мере изготовления изделия добавляется, хотя не всякие технологии добавления материала можно назвать аддитивными, а только те, которые создают объект послойно на основе трехмерной компьютерной модели.

Аддитивные технологии позволяют использовать практически ровно то количество материала, которое необходимо для готовой детали. Микеланджело ничего не потребовалось бы отсекать. Исследования британских ученых показали, что экономия сырья при использовании аддитивных технологий может достигать 75 процентов.

Первые АМ-системы (Additive Manufacturing) были предназначены для производства изделий преимущественно из полимерных материалов, тогда как сегодняшние установки способны производить детали из металлов, и это существенно расширяет области их использования.

— Что необычного позволяют сделать аддитивные технологии, если сравнивать их с традиционными методами обработки металлов?

— Можно, например, вырастить «деталь в детали», можно вырастить деталь с переменными по толщине свойствами материала, можно выращивать сетчатые конструкции, которые невозможно получить ни литьем, ни механообработкой. Например, очень сложные системы охлаждения, и при этом заменить целые узлы, собранные из нескольких деталей, одной деталью. Или изготавливать детали, спроектированные на основе бионических принципов. То есть попытаться делать их так, как делает природа. Например, эндопротез пустотелой кости. Китайцы создали установку для медицинских целей, которая позволяет в военных условиях при черепно-мозговых травмах обмерять голову, тут же изготавливать соответствующую пластину по модели головы и проводить краниопластику.

Кроме того, уже доказано, что металлические изделия, напечатанные на 3D-принтерах, по своим свойствам — плотности, остаточному напряжению, механическому поведению, неравновесной микроструктуре, кристаллографической текстуре — отличаются в лучшую сторону от изделий, изготовленных литьем, методами деформации и механической обработкой.