По прогнозам Минпромторга, объем рынка аддитивных технологий в России с 2019 по 2030 год вырастет в четыре раза. Как такая динамика повлияет на машиностроение? Сможет ли 3D-печать заменить традиционные производства? Какие аддитивные технологии уже освоены в Росатоме? Обо всем этом рассказывает заместитель гендиректора компании «Русатом — Аддитивные Технологии» (РусАТ) по науке Сергей Тепаев.Для чего РусАТ развивает и внедряет аддитивные технологии? Что это дает производству?
Эффект от применения аддитивных технологий двойной: во‑первых, повышение производительности труда и сокращение количества технологических переделов, во‑вторых, новые технические возможности для инженеров-конструкторов.
Повышение производительности труда — мировая тенденция. В XX веке в западных капиталистических странах, повышая производительность труда, сокращали издержки и увеличивали прибыль. В СССР рост производительности труда решал проблему дефицита рабочей силы после Гражданской и Великой Отечественной войн. Если на Западе инициатором роста производительности труда был владелец капитала, то у нас традиционно в этой роли выступало государство. Более того, в советское время в различных отраслях промышленности директивно спускали в отрасли коэффициенты повышения производительности труда или снижения трудоемкости.
Сегодня существенно повысить производительность труда помогают аддитивные технологии. Например, крыльчатка и покрывной диск — компоненты насоса, изготовленные традиционным путем, — состоят из двух элементов, соединенных посредством сварки. С помощью 3D-печати инженер-конструктор может совместить два этих элемента и сразу изготовить единую деталь, сокращая при этом не только трудоемкость производства, но и количество технологических переделов.
Аддитивные технологии дают возможность уйти от классических конструкций и найти нестандартные решения сложных инженерных задач. Яркий пример в атомной отрасли — производство антидебризного фильтра (АДФ), защищающего твэлы от посторонних предметов в первом контуре реактора. С помощью 3D-печати инженеры-конструкторы могут оптимизировать дизайн АДФ, в несколько раз снизить срок его изготовления, а также кратно увеличить коэффициент использования материала.
Другой пример — изготовление губы воздухозаборника для учебно-пилотажного самолета. В традиционном производстве оно состоит из нескольких технологических процессов: холодной штамповки, подготовки к пайке и непосредственно самой пайки. При этом деталь должна соответствовать высоким требованиям аэродинамического качества (нулевая аэродинамическая зона), а также иметь прочность, обеспечивающую птицестойкость в полете. Уже на этапе подготовки штампованных изделий к пайке появляется много брака, плюс сам процесс пайки длительный и сложный. В РусАТе мы печатаем такую деталь за 16 часов. Весь процесс осуществляет один оператор аддитивного оборудования с ЧПУ.
Этот пример показывает возможности снижения количества технологических процессов и численности производственного персонала. Для различных производств нужны разные специалисты: механики, штамповщики, сварщики. С одной стороны, мы сокращаем количество рабочих мест на предприятиях за счет повышения производительности труда, с другой стороны — повышаем квалификацию сотрудников и, соответственно, их заработную плату. На рынке труда профессия оператора оборудования с ЧПУ (в том числе и аддитивного) более привлекательна для молодежи, чем сборщика или сварщика.
Еще один пример — использование аддитивных технологий в прототипировании, а также при создании опытных образцов и изделий малой серийности. Связано это с тем, что при освоении процессов производства новой продукции с применением аддитивных технологий нет необходимости в проектировании и изготовлении оснастки и специального инструмента.
Важную роль аддитивные технологии играют в вопросах оценки эргономики прототипов, например, в транспортной промышленности. Такие задачи пытались решить с использованием технологии дополненной реальности (AR), но она не может передать тактильные ощущения, а напечатанное изделие может.
Полный материал читайте в «Новом атомном эксперте». https://clck.ru/3784oH