«Росатом» создал атомайзер для получения материалов для 3D-печати

В рамках Единого отраслевого тематического плана (ЕОТП) ученые «Росатома» разработали атомайзер — установку для получения порошка титанового сплава для 3D-печати. Артем Вернигора, заместитель директора по операционной деятельности частного учреждения «Наука и инновации», рассказал о пути проекта от идеи до продукта и о том, как устроен ЕОТП.

Актуальность

Аддитивные технологии позволяют напечатать из порошка детали сложной формы, получить которые классическими методами невозможно или очень трудоемко. Проект был направлен не только на импортозамещение стратегически важной продукции, но и на повышение производительности с целью снижения стоимости производства.

Описание

Атомайзер работает по методу индукционной плавки и распыления в среде инертного газа аргона. Пруток вращается вокруг своей оси и, попадая в электромагнитное поле индуктора, плавится. Под действием силы тяжести расплав стекает и в газодинамической форсунке распадается на частицы. Частицы сфероидизируются, образуется порошок разных фракций, самая ценная — 10–63 мкм. В нее и переходит основная масса прутка.

Конкурентные преимущества

Конструкция позволяет распылить титановый пруток диаметром до 120 мм (мировые аналоги установки — не больше 80 мм). Это в том числе должно снизить себестоимость порошка на 15 %.

Команда

Костяк команды — ученые, технологи и инженеры-конструкторы «Гиредмета» (научный дивизион «Росатома»). На разных этапах они привлекали специалистов Чепецкого механического завода (ЧМЗ, топливный дивизион), где изготавливают полуфабрикаты из титана; Казанского национального исследовательского технологического университета — для математического моделирования.

Потенциальные потребители

Самый высокий спрос на титановые порошки — в аэрокосмической отрасли: из них печатают сложные детали фюзеляжей, лопаток турбин, корпусов двигателей. В медицине титановые порошки нужны для производства спинальных кейджей, эндопротезов, челюстно-лицевых имплантов. Две эти отрасли составляют порядка 70 % рынка. Остальные 30 % — энергетика, автомобилестроение и др.

Порядок рассмотрения

Идея родилась в 2020 году. К тому времени «Росатом» сформировал компетенции, команду и научно-производственную базу по 3D-печати. Был создан бизнес-интегратор по аддитивному направлению. Тогда еще не было частного учреждения «Наука и инновации», оператора реализации ЕОТП. Авторы идеи обратились к научному руководителю приоритетного направления научно-технологического развития по материалам и технологиям в «Росатоме» Алексею Дубу. Он помог сформировать заявку — по сути, техническое задание. В ходе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) был найден бизнес-заказчик — топливный дивизион «Росатома».

После одобрения на научно-техническом совете «Гиредмета» заявка поступила в госкорпорацию. Там проект рассматривали в русле достижения технологического превосходства, научной значимости, увеличения экспортного потенциала атомной отрасли, актуальности, предупреждения дублирования НИОКР и т. д.

Когда проект прошел этот фильтр, авторы проработали финансово-инвестиционную составляющую. Окончательное решение о включении в ЕОТП принял комитет по науке «Росатома». Финансирование началось в 2021 году. Средства на реализацию проекта выделяет инвестиционный комитет по проектам ЕОТП, бизнес-заказчик обязуется выкупить результаты НИОКР.

Результат

В прошлом году изготовили полнофункциональную установку. Она прошла испытания на промплощадке «Гиредмета» в Москве в присутствии представителей бизнес-заказчика и научного руководителя. Установку перевезли на промплощадку ЧМЗ. После испытаний на заводе планируется начать выпуск титанового порошка.

О механизме ЕОТП

В рамках ЕОТП реализуется около сотни проектов, ежегодно запускается порядка 50 новых. Главные цели — создание новых продуктов и технологий и качественная модернизация существующих с доведением результатов НИОКР до внедрения и коммерциализации.

Есть разные типы проектов ЕОТП. Аванпроект позволяет апробировать идею в лабораторном масштабе, его результатом должно быть техзадание на полноценные НИОКР. Финансирование — до 5 млн рублей, срок реализации — год.

В прошлом году начался сбор заявок на молодежные аванпроекты, их финансирование ограничено 1 млн рублей. В основном этим механизмом пользуются студенты, которые проходят практику в организациях «Росатома».

Фундаментальные исследования не входят в ЕОТП, но поддержку могут получить поисковые проекты, направленные на разработку технологий будущего. Сейчас для них рынка нет, но они формируют технологический задел. В эту группу попадают заявки, связанные, например, с перспективным термоядерным реактором, то есть с проектами, коммерческий горизонт которых выходит за рамки стандартного планирования.

Львиная доля проектов ЕОТП — прикладные НИОКР. Если раньше было больше заявок от научного дивизиона, а бизнес-заказчиком выступала «Росатом Наука», то сейчас перевешивают продуктовые направления. Один из ключевых бизнес-заказчиков — топливный дивизион «Росатома», много проектов инициируют в радиохимии и электродвижении. Но приоритетным остается направление «Материалы и технологии», оно занимает более 50 % портфеля ЕОТП.

Обязательное условие одобрения проекта — наличие отраслевого бизнес-заказчика. Частное учреждение «Наука и инновации» организует весь жизненный цикл проекта НИОКР — от заявки до сдачи исполнителем результата и передачи бизнес-заказчику для внедрения. ЕОТП открыт для проектов, которые позволят развивать приоритетные направления атомной отрасли. Мы ждем новые научные идеи и готовы помочь найти заказчика.