НПО «САТУРН»: здесь создан ЦАТ как генератор инноваций

НПО «Сатурн» имеет более чем десятилетний опыт применения аддитивных технологий в серийном производстве. С читателями «Умпро» им делится главный инженер опытного завода НПО «Сатурн» Максим Федоров.

Главный инженер опытного завода НПО «Сатурн» Максим Федоров– На состоявшейся в минувшем феврале в ФГУП «ВИАМ» научно-технической конференции «Аддитивные технологии в российской промышленности» докладчики констатировали, что Россия пока в целом отстает в части внедрения аддитивных технологий от стран-лидеров в этом сегменте. Насколько, на ваш взгляд, критично это отставание в двигателестроении? И какие проекты НПО «Сатурн» в ближайшей перспективе позволят сократить это отставание или даже вывести отечественное двигателестроение в лидеры в этой сфере?

– Начнем с того, что я не согласен с подобной оценкой ситуации в целом как высококритичной. В частности, на НПО «Сатурн» внедрение аддитивных технологий (АТ) в серийное производство началось с 2004 года. Была приобретена установка стереолитографии ЛС-350 производства ИПЛИТ РАН (г. Шатура), которая до сих пор применяется для изготовления прототипов деталей и получения выжигаемых моделей из фотополимеров. Внедрение этой технологии позволило нам в кратчайшие сроки реализовывать производственную программу по созданию новых ГТД. Критичность заключается в том, что на сегодняшний день отсутствует отечественное промышленное серийно выпускаемое оборудование по селективному лазерному спеканию/сплавлению и материалов для него. С другой стороны, в вузах, НИИ аддитивные технологии развиваются, совершенствуются достаточно активно, но в виде законченного коммерческого продукта не доходят до потребителя. Направления развития и проблематика в АТ сейчас активно обсуждаются на различных конференциях, семинарах, технологических форумах. К примеру, у нас в Рыбинске в марте прошел международный технологический форум (МТФ-2015) под эгидой Ярославской области. Одна из его секций была отведена аддитивным технологиям, где поднимались и обсуждались текущие вопросы этой сферы. Я думаю, что в результате в ближайшее время некоторые вопросы по поводу оборудования и металлопорошковых композиций будут решены.

Неоспоримые преимущества аддитивных технологий – это колоссальное сокращение времени изготовления первого образца детали, отсутствие оснастки, высокий коэффициент использования материала (КИМ), возможность получать детали практически неограниченной сложности. С учетом неоспоримых преимуществ данных технологий на НПО «Сатурн» ведутся проекты по внедрению деталей ГТД различных продуктовых направлений (авиационных, наземных, морских), полученных аддитивными технологиями из металлопорошковых композиций, что позволит сократить отставание по внедрению АТ в российской промышленности. Понимая важность, перспективность АТ, НПО «Сатурн» в 2008 году приступило к созданию центра аддитивных технологий (ЦАТ). С этой целью построен лабораторно-производственный комплекс, который был спроектирован специально под те востребованные направления технологий и оборудование. С 2014 года ЦАТ осуществляет внедрение аддитивных технологий на НПО «Сатурн». На предприятие выделены ресурсы под развитие данных технологий, работы ведутся с учетом программно-проектного управления. Данный проект поддерживается руководством управляющей компании и НПО «Сатурн». Возглавляет проект технический руководитель Денис Федосеев.

– При подведении итогов Рыбинского форума отмечалось, что секция «Аддитивные технологии» была настолько многочисленной и популярной, что можно говорить о сопоставимости ее по значимости с самим форумом. Расскажите, пожалуйста, подробнее о ее работе.

Секция «Аддитивные технологии» на Втором международном технологическом форуме

– Секция АТ действительно оказалось самой многочисленной, на отдельные доклады люди приходили очень активно, значительно превышая список зарегистрировавшихся. Каждый доклад детально обсуждался. На форум были приглашены представители фирм-производителей аддитивного оборудования – EOS, Arcam, Concept Laser и другие, которые поделились опытом сертификации и внедрения АТ в производство на ведущих мировых двигателестроительных предприятиях, таких как GE, MTU и т.д. Важно подчеркнуть, что ведущие мировые производители АТ-оборудования помогают закупающим его предприятиям в проведении на всех этапах сертификации деталей, полученных аддитивным производством, и возможность перенять этот опыт для российских предприятий, на мой взгляд, очень ценна. При производстве деталей АТ остро стоит вопрос финишной обработки криволинейных поверхностей. С интересным докладом об уникальной MMP-технологии получения заданной шероховатости деталей выступил представитель фирмы First Surface. Одно из интересных направлений –получение деталей из керамических порошков – обрисовал представитель фирмы LITHOZ. Российский сегмент АТ представили докладчики от НПО Сатурн, ОАО «Авиадвигатель», ВИАМ, АО «Композит», ЦНИИ КМ «Прометей» и другие.

– На ваш взгляд, какие сегодня имеются возможности в плане импортозамещения в сфере производства отечественного оборудования и необходимых материалов для аддитивных технологий?

– По отечественным металлопорошковым композициям для аддитивных технологий ситуация более или менее понятна, опыт и возможности у производителей имеются. Многие крупные производители, в том числе ПОЛЕМА, ВИЛС, уже сейчас ведут работы по адаптации своих технологий получения металлического порошка под требования АТ (морфология, фракционный состав и т.д.). ВИАМ и «Композит» уже производят, пока в относительно небольших количествах, металлопорошковые композиции различных отечественных марок, в ближайшее время ими планируется запуск современного промышленного оборудования и коммерческий выпуск порошков. По нашим прогнозам, уже в 2016 году на отечественном рынке появятся коммерческие металлопорошковые композиции различных марок, прошедшие квалификацию, паспортизацию и т.д. Интересно то, что и малый бизнес не стоит в стороне, например, частная компания «Нормин» ведет работы по освоению производства титановых металлопорошковых композиций отличного качества, способных конкурировать с лучшими мировыми производителями.

Что касается оборудования, то в России пока не производятся серийные установки послойного синтеза металлопорошковых композиций. Но у нас есть отличный шанс, проанализировав все достоинства и недостатки различного оборудования и технологий, предлагаемых на рынке, выбрать и развивать лучшие решения в отечественном производстве аддитивного оборудования. Но самое главное, надо понимать, что конечный продукт (деталь) – это неразрывная совокупность машины (установки), материала и технологии. Поэтому очень важна взаимосвязь разработчиков аддитивного оборудования, производителей материала и конечных пользователей.

– Аддитивные технологии являются инновационными по своей сути, поскольку сами позволяют генерировать новые технологии и соединять их в определенные технологические цепочки. Пожалуйста, приведите соответствующие примеры из деятельности НПО «Сатурн».

– Одним из таких примеров может служить продемонстрированный на упомянутой здесь конференции в ВИАМ беспилотный летательный аппарат (БЛА). Он разработан в рамках проекта, осуществляемого государственной корпорацией «Ростех» по созданию и организации производства беспилотных авиационных систем с широким использованием аддитивных технологий, при участии НПО «Сатурн».

Предпосылки использования АТ при создании БЛА такого типа обусловлены присущими этим технологиям возможностями, позволяющими значительно ускорить и удешевить как процесс создания нового изделия (включая изготовление его макетов и опытных образцов), так и процесс его серийного производства.

При проектировании изделия были использованы присущие АТ уникальные возможности формообразования синтезируемых деталей. В результате удалось создать внутреннюю силовую структуру составных частей планера, обеспечивающую необходимые прочностные и массогабаритные характеристики БЛА, несмотря на то, что основные механические свойства примененного материала сами по себе значительно уступают соответствующим свойствам композиционных материалов, обычно применяемых при изготовлении таких изделий. Осуществляемое впервые проектирование и изготовление изделия заняло в общей сложности всего лишь около трех месяцев. Все элементы планера БЛА (центроплан, носовая и хвостовая части фюзеляжа, хвостовое оперение, крылья, элероны, руль высоты и др.) из полиамидного порошка были нами синтезированы одновременно. Выполненный комплекс работ по созданию этого аппарата экспериментально подтверждает возможности практического использования лазерного послойного синтеза при изготовлении планера легких БЛА из полимерных порошковых материалов. А также показывает, что сроки разработки и изготовления БЛА такого типа могут быть значительно сокращены по сравнению со сроками создания таких аппаратов на основе традиционных технологий, а затраты на разработку и изготовление существенно уменьшены.

Технологическая цепочка изготовления деталей селективным лазерным сплавлением

– AF-технологии – это важная часть 3D-среды, в которой происходит рождение нового продукта – от замысла конструктора до материализации его идей в серийном производстве. Какими, на ваш взгляд, должны быть составляющие этой среды и как они должны взаимодействовать? Пожалуйста, расскажите об опыте формирования этой среды в НПО «Сатурн».

– Формированием так называемой 3D-среды «Сатурн» занимается довольно давно, начиная с 2001 года. Одним из ярких примеров внедрения является разработка, производство и эксплуатация двигателя SaM 146, выполненного в кооперации с французской компанией SNECMA . По окончании проекта закончено формирование на предприятии PLM среды – это концепция объединения существующих разработок в единое интегрированное решение, поэтому интеграция АТ на НПО «Сатурн» не вызывает никаких трудностей.

– Как бы вы оценили сегодняшнюю готовность государства, отечественных производителей и потребителей их продукции к развитию рынка AF-технологий?

– Как известно, цифровое производство – это производство, в котором широко используются компьютерные, высокоточные и информационные компоненты, интегрированные с высокопроизводительной рабочей силой. Все это создает систему, сочетающую в себе преимущества массового производства, и в то же время гибко настроенную на необходимый в данный момент объем выпуска, и обладающую высокой степенью кастомизации с целью быстрого реагирования на потребности клиентов.

Мотивации стран к развитию перспективных производственных технологий разные. Для США это необходимость укреплять лидерские позиции, понимание того, что политика вывода производств за пределы страны не оправдала себя и могут быть потеряны важные компетенции. Поэтому для США важное направление действий – это решоризация, или возврат производственных мощностей в страну, размещение их вблизи центров НИОКР. Германия уделяет серьезное внимание перестройке самой системы производства, в частности, развитию кибер-физических систем. Великобритания строит катапульт-центры, ориентируясь на разработку новых производственных процессов. Китай собирается развивать новую индустрию для того, чтобы в большей мере опираться на собственные силы. Какую концепцию развития перспективных технологий выбирает Россия? Как известно, правительство поручило ученым разработать национальную концепцию цифрового производства и это одна из важнейших на данный момент стратегических задач на долгосрочную перспективу.

– Сейчас на НПО «Сатурн» изготавливаются детали на основе аддитивных технологий в опытном производстве. А когда можно ожидать их серийного производства?

– Выступая на конференции в ВИАМ, я рассказывал о таких деталях, как сегменты жаровых труб новой малоэмиссионной камеры сгорания наземной энергетической установки ГТД-110, изготовленных аддитивными технологиями из коррозионностойкого кобальтового суперсплава, с рабочей температурой до 1100Cо. Мы выбрали этот проект как стартовую площадку для внедрения аддитивных технологий в производство. Это обусловлено, во-первых, сжатыми сроками реализации, во-вторых, уникальными свойствами материала, получение деталей из которого классическими технологиями невозможно или затруднительно. На данный момент жаровые трубы с элементами, изготовленными аддитивными технологиями, прошли стендовые испытания и показали отличные результаты. В ближайшее время планируются испытания в составе опытного изделия, после чего будет принято окончательное решение о постановке этих деталей на серийные изделия.

Версия для печати
Авторы: Светлана БАКАРДЖИЕВА
Разместить ссылку на: 


Добавить комментарий

Автор: *
Тема: *
Код c
картинки: *

Коментарий: