Аддитивные пионеры

Аддитивные технологии

Аддитивные технологии

В Свердловской области появится собственное производство металлопорошков и изделий на их основе аддитивным методом. Отраслевые нормативные документы производителям придется вырабатывать самостоятельно

Резидент особой экономической зоны «Титановая долина» ЗАО «Микромет» (Свердловская область) получил разрешение на строительство на ее территории предприятия по производству металлических порошков и изделий из них аддитивным методом. Срок запуска — первый квартал 2018 года. Планируемый годовой объем — около 30 тонн порошков на первом этапе и 2,6 млн куб. см изделий на втором. Инициаторы оценили полную стоимость реализации проекта в 297 млн рублей, из которых 267 миллионов — инвестиции в оборудование (немецкий атомайзер и французскую аддитивную установку).

Емкость мирового рынка металлопорошковых композиций в «Микромете» оценивают, опираясь на данные исследования Powder Metallurgy: Technologies and Global Markets от 2014 года, в 427,6 млрд рублей в 2016 году, и в 571 миллиард — в 2020-м. Емкость российского рынка — 5,6 и 7,4 млрд рублей соответственно.

— Через десять лет примерно половина деталей энергетических турбин и авиационных двигателей будет изготавливаться с помощью аддитивных технологий, — цитирует руководителя группы производства и технологии материалов компании General Electric директор «Микромета» Виктор Селиверстов. — В России до настоящего времени серийное производство сферических порошков методом атомизации практически отсутствовало. А потребность в высококачественных порошках, в особенности на титановой основе, с каждым годом увеличивается. Это связано с широким внедрением на передовых моторостроительных предприятиях современного зарубежного аддитивного оборудования, которое позволяет изготавливать прототипы и мелкосерийные партии деталей методом селективного лазерного спекания. Кроме того, приобретаемое инновационное оборудование позволяет применять технологии лазерной LMD-наплавки для ремонта деталей газотурбинных двигателей, что также востребовано на отечественном рынке. 

«Микромет» уже провел опытные исследования порошков титановых сплавов различных производителей, а также научные и практические изыскания по теме селективного лазерного спекания. Учить персонал работе с приобретаемой техникой будут представители производителя — соответствующие договоренности достигнуты.

Традиционно детали, полученные аддитивным способом из металлопорошковых композиций титана, востребованы в оборонной, аэрокосмической, автомобильной отраслях, а также в приборостроении и медицине. Руководитель «Микромета» обращает внимание на то, что сфера применения металлопорошковых композиций не ограничивается аддитивными технологиями. Порошки используются в металлургии для методов горячего изостатического прессования, инжекционного формования металлов и спрей-форминга. Аддитивные методы послойного синтеза с применением порошков титана являются одной из передовых технологий в современной металлургии.

Планируя сбыт металлопорошковых композиций из титана, «Микромет» рассчитывает найти потребителя среди российских предприятий. Это разработчики и производители деталей для автомобилестроительного, авиастроительного и военно-промышленного секторов. Что касается сбыта деталей из металлопорошковых композиций, то здесь расчет на предприятия аэрокосмической отрасли, того же автомобилестроения (детали двигателя), а также медицинские организации, изготовляющие индивидуальные эндопротезы, в том числе госпиталь восстановительных инновационных технологий в Нижнем Тагиле. Предварительные договоренности о возможных поставках, по словам руководителя, достигнуты. 

— Поскольку аддитивные технологии — новинка для российского рынка, нет государственных стандартов и отраслевых нормативных документов в части требований к технической документации и методологии контроля аддитивных методов производства. Отсюда возникает проблема несоответствия инновационных методов производства формальным требованиям ГОСТов или ОСТов, в которых не описаны цифровые методы изготовления, контроля и испытаний продукции. Решая эту проблему, «Микромет» договорился с потенциальными потребителями осуществлять совместно необходимые процедуры сертификации и контроля качества производимой продукции, — подчеркивает Виктор Селиверстов.
 
— Запуск производства «Микромета» будет значимым событием для экономики Свердловской области, — оценил проект руководитель ОЭЗ «Титановая долина» Артемий Кызласов. Использование технологий сделает доступными региону методы, близкие к технологической границе, создаст поток заказов со стороны высокотехнологичных предприятий со всей России. Запуск и отладка производства будут проводиться совместно с региональными научными учреждениями и сыграют положительную роль в развитии научной деятельности в регионе.  

Дополнительные материалы:

Мечты сбываются

Создание собственных аддитивных технологий — необходимость, хотя пока — мечты и намерения, полагает заведующий лабораторией порошковых, композиционных и наноматериалов Института металлургии УрО РАН Борис Гельчинский

— Аддитивные технологии за рубежом широко шагнули вперед. В Германии, к примеру, подобным методом выпускаются детали для автопрома. Для некоторых авиационных предприятий детали изготавливаются, но в какой мере они прошли испытания для массового производства, сказать трудно. Мы пока отстаем, действуем вторично.

Какие в этой области могут возникнуть проблемы? Во-первых, аддитивные технологии не гарантируют, что деталь сразу пойдет в дело, как хотелось бы. Если речь идет о деталях для аэрокосмической отрасли, то подобные проекты должны проходить сертификацию, близкую к проверке деталей для ответственных узлов. Для этого необходимо иметь стандарты, на которые можно ориентироваться. Самое близкое — ГОСТ.

Пока имеет смысл говорить о двух существенных дефектах, которые в перспективе могут осложнить серийный выпуск. К примеру, могут возникнуть поры — порошок сплавляется неоднородно, получаются небольшие, но пустоты. Если их много, они ослабят деталь. Второй возможный дефект — трещины в результате неравномерного спекания. Существует метод ликвидации подобных пустот — путем использования горячего изостатического прессования. Но все это не означает, что барьер непреодолим. К примеру, аддитивным методом давно изготавливаются разнообразные детали, используемые в машиностроении (втулки, наконечники) — во всем мире.

Если говорить о металлических порошках, то здесь все также неоднозначно. Распространено мнение, что они должны быть сферическими. Это связано с технологией: порошок рассыпается по поверхности слоем от 20 до 40 микрон и потом на него направляется лазер. Сферичность, близкая к идеальной, нужна, чтобы материал равномерно растекался по поверхности без задержек, иначе частички будут друг за друга цепляться. Сейчас начинает распространяться новая технология — порошок подается к месту падения луча. Подавать можно не только шарики, хотя шарики легче перемещать. Важна не сферичность, а размер — от 10 до 100 микрон. Слишком крупная фракция спекается неравномерно, а мелкая — течет и перемешивается. То есть требования к порошкам меняются с изменением технологических процессов.

Сейчас ситуация такая, что многие отечественные предприятия приобрели 3D-принтеры и оказались зависимы от производителей импортных порошков. Эти порошки весьма недешевы, а другое сырье поставщик не рекомендует использовать в своих 3D-принтерах. Поэтому первая задача нашей науки — научиться делать качественный порошок хотя бы для 3D-принтера. Вторым шагом станет создание собственного оборудования. Данный вопрос прорабатывается, в том числе на Урале — в УрФУ.

То, что наши предприниматели затеяли в «Титановой долине», — однозначно хорошо: независимо от наличия проблем нам необходимо приобретать собственный опыт. Нужно работать собственными руками и собственной головой, включаться в процесс, пропускать его через себя. Только в этом случае мы сможем овладеть технологией в полной мере.

 

Комментарии

Материалы по теме

Российский 3D-принтер создадут в Новоуральске

Кому добавки

3D-будущее «Новатора»

3D-технологии: нарастить компетенции

 

comments powered by Disqus