Первый российский 3D-принтер металлической печати сделан в «ЦНИИТмаше»

Для «Росатома» это мост в очередной сегмент рынка высокотехнологичной продукции, а для отечественного машиностроения — новая ступень эволюции.
«Конечно, прежде мы изучили западные образцы. Вообще, в Москве можно увидеть практически все машины, которые предлагает мировой рынок, — рассказывает заместитель гендиректора «ЦНИИТмаша», руководитель Института технологии поверхности и наноматериалов Владимир Береговский. — Однако заглянуть внутрь и разобраться, как они работают, какие элементы входят в систему, нам удавалось далеко не всегда: это коммерческая тайна. Что-то почерпнули из литературы, открытых источников. Естественно, все это не на пустом месте делалось. У нас был опыт производства высокотехнологичного оборудования и имелись наработки, которые мы и представили Минобрнауки, объявившему тендер на создание аддитивной машины».
Раз есть своя установка, говорю я, значит, скоро в нашем машиностроении начнется технологическая революция? «Здесь речь идет скорее об эволюции, которая набирает обороты. В России пока не больше 20 импортных 3D-установок, печатающих металлическим порошком, тогда как в мире их 1,5 тыс.», — отвечает Владимир Береговский.

Устройство оснащено лазером мощностью 1000 Вт и трехосевой сканирующей оптической системой. «Прогнозная скорость такая же, как у импортных аналогов, — от 15 до 70 см. в час, а стоить машина будет значительно дешевле», — обещает Евгений Третьяков, заместитель директора Института технологии поверхности и наноматериалов по планово-производственной работе. В принтере используется метод послойного селективного лазерного плавления (SLM), в качестве исходного сырья используются мелкодисперсные металлические порошки на основе железа, титана, алюминия, никеля, кобальта и т. д. «Для получения равномерных слоев порошки должны отвечать определенным требованиям по сферичности и сыпучести. Тогда частицы компактно укладываются в заданный объем и обеспечивают необходимую текучесть. Чем меньше частицы, тем меньший шаг построения может быть задан и тем рельефнее будут проработаны мелкие элементы. Благо подходящие порошки уже выпускаются в России, поэтому зависимости от расходных материалов у нас не будет», — говорит Евгений Третьяков.
Изготовляет металлические порошки Завод электрохимических преобразователей («дочка» УЭХК), ВНИИНМ, ЧМЗ, «Гиредмет» и ВНИИХТ.

Программное обеспечение принтера полностью разработано специалистами «ЦНИИТмаша». Цифровая 3D-модель создается в системе автоматизированного проектирования, а затем проходит преобразования до получения рабочего файла. «Если программное средство иностранного производства, возникает множество проблем, связанных с информационной безопасностью и промышленным шпионажем. Поэтому у нас тотальное импортозамещение», — улыбается Владимир Береговский.
«Были проблемы при разработке?» — спрашиваю я. «Проблем не возникло ни с чем, кроме одного — это закупки, — спокойно отвечает Владимир Береговский, но становится понятно, что тема больная. — Мы госпредприятие и выполняем работы в очень жесткие сроки, которые задает Министерство науки и образования. И вписываемся в сроки с большим трудом. Вместо того чтобы заниматься наукой, высокооплачиваемые специалисты — физики, оптики, технологи, программисты — 50 % времени тратят на оформление и проведение закупок. Хорошо, что у нас богатый опыт в технической области, поэтому мы успели. Но дается все это большой кровью».


Цифровое будущее
Пока принтер работает в тестовом режиме. «К концу года завершатся НИОКР, на руках будут подтвержденные характеристики, и мы приступим к серийному производству, — говорит Владимир Береговский. — Уже есть несколько заказов. Первые три устройства планируется поставить нашему индустриальному партнеру — РФЯЦ-ВНИИЭФ».
С серийным выпуском 3D-принтеров на металлических порошках отечественная промышленность сможет перейти на новый этап — цифровое производство, охватывающее весь цикл, от проектирования и до получения готового изделия. Огромные цеха с длинными конвейерами и вереницами станков сменятся комнатами с автономными 3D-системами. Вмешательство оператора будет минимальным. «Внутри такой замкнутой системы все автоматизировано. «Общаться» станки и механизмы будут в едином информационном пространстве, они и на физическом уровне могут взаимодействовать — передавать заготовки, обрабатывать и выдавать готовую продукцию», — поясняет Евгений Третьяков.
Печатать можно изделия любой геометрической сложности — без сборки или сварки. Единственное ограничение — размер рабочей камеры принтера. Трехмерная печать постепенно встраивается в производственные процессы и технологии. И уже недалек тот день, когда можно будет штамповать оборудование целиком. «Для 3D-принтера это задача вполне реальная, главное теперь — изменить мышление конструкторов и технологов», — отмечает Владимир Береговский.
По его словам, прежде чем приступить к внедрению такого подхода в отечественном машиностроении, нужно было выстроить базу — создать аддитивные машины, производство расходных материалов и подготовить персонал. «Со своей частью мы справились — в России появился полностью отечественный 3D-принтер», — подчеркивает Владимир Береговский. Порошки выпускает даже не одно, а несколько предприятий. На специалистов в области аддитивных технологий учат многие технические вузы, а в снежинском филиале НИЯУ МИФИ создается центр аддитивных и лазерных технологий (кстати, оператор аддитивных установок уже входит в топ.50 самых востребованных профессий, по оценкам Минтруда). В общем, фундамент для завтрашнего дня в машиностроении готов.