Association of Representatives
for the Industry of
the Additive Technologies
Ассоциация представителей отрасли
аддитивных технологий

Аддитивные технологии для российского авиапрома

В последнее время вырисовывается новый тренд: ведущие мировые авиапроизводители активно внедряют технологии 3D-печати (быстрого прототипирования и аддитивного производства готовых изделий) в конструкторские и производственные процессы.

Ровно два года назад китайский эксперт в области авиационного материаловедения Ванг Хуамин раскрыл, что в Китае имеются мощности, необходимые для аддитивного производства крупногабаритных деталей летательных аппаратов.

В качестве примера была приведена рама лобового стекла авиалайнера C-919, опытный летный образец которого был продемонстрирован в ноябре прошлого года. Согласно китайским специалистам, на дизайн и печать рамы уходит восемь недель при итоговой стоимости изделия в 200тыс. долларов. В то же время на полный цикл разработки и изготовления аналогичного изделия традиционными методами уходит порядка двух лет и двух миллионов долларов.

2.jpg

В течение прошедшего года заголовки пестрили новостями об освоении аддитивных технологий двумя гигантами авиастроительной отрасли – Boeing и Airbus. Начиная с полимерных щеток для очистки лобовых стекол вертолетов и заканчивая титановыми элементами несущей конструкции крыла, ведущие производители стремятся к сокращению сроков и стоимости опытно-конструкторских работ и даже рассматривают возможность серийного производства авиационных деталей с помощью 3D-печати.

Российская авиапромышленность все еще остается конкурентоспособной, несмотря на все тяготы экономической ситуации и тяжелой конкуренции. Для того чтобы удержаться на рынке, необходимо искать конкурентные преимущества, расширять ассортимент и не допускать технологическое отставание. Ученые из Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) считают, что важным подспорьем для выполнения этих задач может стать внедрение технологий аддитивного производства.

Специалисты института используют аддитивные технологии для таких задач, как производство опытных компонентов газотурбинных двигателей. В частности, опытные образцы изготавливаются для перспективных авиационных двигателей ПС-14 разработки пермского ОАО «Авиадвигатель», в настоящее время проходящих летные испытания. Вместо традиционного литья, требующего изготовления дорогостоящей оснастки, или фрезеровки, сверления и других субтрактивных методов, снимающих с заготовок «все лишнее», 3D-печать позволяет выращивать изделия из мелкодисперсных порошков, в точности следуя проектной модели. Ассортимент используемых материалов может варьироваться от привычных термопластов до высокопрочных и тугоплавких металлических сплавов.

3.png

«Главное преимущество применения аддитивных технологий – это время. На комплект деталей затрачивается на порядок меньше времени, чем по обычной технологии», – рассказывает начальник лаборатории ВИАМ, кандидат технических наук Александр Геннадьевич Евгенов. «Например, вырастить комплект из 26-28 завихрителей фактически занимает от 20 до 22 часов. И это при двухмесячном цикле на заводе!»

Помимо выигрыша по времени, аддитивное производство позволяет добиваться существенной экономии. По оценкам специалистов ВИАМ, за счет одной лишь экономии расходных материалов технология селективного лазерного спекания (SLS) позволяет добиваться трехкратного сокращения расходов. Играет свою роль и отсутствие необходимости в изготовлении оснастки, как в случае с литьем. Мало того, что формы дороги сами по себе, в процессе опытно-конструкторских работ их приходится неоднократно изготовлять заново, внося коррективы в дизайн готового изделия. 3D-печать же представляет собой метод прямого цифрового производства, то есть к изготовлению функционального прототипа можно переходить сразу с цифровой модели.

«Когда на заводе какая-то деталь льётся тысячами экземпляров, естественно, это будет дешевле. Но если мы говорим о том, что конструкцию этой детали нужно изменить (самое простое – увеличить или уменьшить её), приходится заново ставить всю технологию. Это может занять от полугода до года. С помощью нашей технологии можно не только выполнить эти изменения в считаные дни, но и сделать детали, которые невозможно получить литьем, обработкой или прессованием. Будущее этой технологии заключается не в том, чтобы заместить литье, а в том, чтобы было легче перестраивать детали».

4.png

Что же мешает широкому применению аддитивных технологий в российском авиапроме? Два основных фактора – отсутствие отечественных промышленных 3D-печатающих установок и дефицит порошковых материалов. Первая проблема решается несколькими исследовательскими и промышленными предприятиями страны. Первые образцы уже изготовлены на АО «Станкопром», опытно-конструкторские работы ведутся Санкт-Петербургским политехническим университетом и другими вузами и предприятиями. Новые правила согласования закупок с правительственной комиссией по импортозамещению должны коснуться и закупок оборудования для промышленной 3D-печати, что в теории должно простимулировать развитие отечественного производства печатающего оборудования.

Вторая проблема более чувствительна, так как рынок мелкодисперсных порошковых материалов достаточно слаборазвит в мире в целом. Для полноценного развития отечественной аддитивной отрасли необходимо не только устранить зависимость от зарубежных поставщиков, ставшую наглядной после введения санкционного режима, но и создать возможность производства отечественных порошковых сплавов для конкретных задач, расширяя ассортимент доступных материалов.

В настоящее время ВИАМ отрабатывает технологии изготовления высококачественных металлических порошков жаропрочных никелевых сплавов методом газового распыления расплава. Этот метод позволяет получать мелкодисперсные порошки с частицами сферической формы, идеально подходящими для спекания, и добиваться однородности химического состава при наименьшем содержании вредных газовых примесей.

«Производство – это замороженный процесс. Пока идет отработка, в нем участвуют научно-технические кадры, исследователи. А как только технология отработана, составляется инструкция, которая определяет все параметры процесса: какая металлопорошковая композиция используется, какие параметры процесса сплавления задаются для конкретного порошка и т.д.», – поясняет Александр Евгенов.

В настоящее время для производства мелкодисперсных порошков в ВИАМ используется атомайзер HERMIGA 10/100VI производства компании PSI, Великобритания. Установка эксплуатируется с 2010 года. В феврале 2016 года институт посетила делегация немецкой компании SLM Solutions – одного из лидирующих производителей промышленных 3D-принтеров по технологии селективного лазерного плавления. В ходе визита обсуждались перспективы взаимного сотрудничества.

Читайте также

Уфимские хирурги применили 3D-печать в подготовке к сложной онкологической операции

Врачи клиники Башкирского государственного медицинского университета провели операцию по удалению рака почек с предоперационным планированием по изготовленному на 3D-принтере анатомическому макету.

Читать далее
ВИАМ и ОДК подписали соглашение о сотрудничестве в области аддитивных технологий

21 августа 2018 года, в день открытия Международного военно-технического форума «Армия-2018», состоялось подписание соглашения о сотрудничестве между Всероссийским научно-исследовательским институтом авиационных материалов и АО «Объединенная двигателестроительная корпорация».

Читать далее
ВИАМ демонстрирует наработки в области аддитивных технологий на форуме «Армия-2018»

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ) демонстрирует материалы для промышленных 3D-принтеров и образцы 3D-печатных авиационных изделий на Международном военно-техническом форуме «Армия-2018».

Читать далее
Росатом надеется на государственную поддержку производства промышленных 3D-принтеров

Росатом готов наладить производство промышленных 3D-принтеров для печати металлопорошковыми композициями, но для начала нужны деньги, желательно из государственного бюджета.

Читать далее