Илья Шарапов — молодой специалист АО «НИИ НПО «ЛУЧ». В свои тридцать с небольшим добился многого. Он — главный разработчик нескольких лазерно-оптических систем, являющихся топовыми продуктами института. Руководит двумя проектами, входящими в комплексную программу развития атомной науки и технологий. С должности рядового инженера продвинулся до заместителя директора отделения оптических и информационных технологий АО «НИИ НПО «ЛУЧ». За свои разработки он занял второе место в номинации «Руководитель проекта НИОКР» корпоративного конкурса «Человек года «Росатома» — 2022». Про аддитивные эксперименты, создание передовых разработок и выбор профессии Илья Шарапов рассказал в статье.
Про проекты по 3D-печати
Я участник двух проектов, связанных между собой: разработка трехосевого лазерного сканатора и создание технологии печати крупногабаритных изделий из карбида кремния методами аддитивных технологий. Эти проекты являются частью федерального проекта (ФП № 4) комплексной программы развития атомной науки и технологий (КП РТТН).
Сканатор — это оптико-механическое устройство, которое управляет перемещением и фокусировкой лазерного излучения. Так как для 3D-печати металлами необходимо расплавлять порошок в конкретных зонах рабочего поля, то необходимо точно и быстро передать энергию. Для этого и нужен сканатор.
Сканаторами мы начали заниматься еще в 2020 году. «Русатом — Аддитивные технологии» (ООО «РусАТ») заказали «ЛУЧу» разработку двухосевого сканатора для 3D-принтера по металлу. В 2021 году мы полностью выполнили задачу. Это был самый первый сканатор нашего предприятия. Наработки легли в основу следующего большого проекта — создания уже трехосевого лазерного сканатора. Эту работу мы выполнили в рамках РТТН. Он предназначен для российских 3D-принтеров, создающих изделия из металла. Это первая отечественная разработка, использующая технологию селективного лазерного плавления (Selective Laser Melting, SLM). Такие сканаторы позволят печатать широкий спектр деталей со сложной геометрией из высокотехнологичных материалов для авиакосмической, атомной и других областей науки и техники.
Что касается второго проекта, то в рамках РТТН в 2022 году мы выполнили его первую часть. Разрабатывали технологию, которая позволила бы изготовить изделия из карбида кремния посредством аддитивных технологий по методу селективного лазерного спекания. Карбид кремния — материал с хорошими теплофизическими свойствами. Мы давно выпускаем изделия из него, но лишь по классическим методикам. У них есть минусы. Главный — невозможность сделать продукцию сложной геометрической формы. А вот аддитивные технологии позволят экспериментировать с формой и габаритами изделий.
В создании технологии нам помогали коллеги из НПО «ЦНИИТМАШ». Мы составляли различные композиции порошка карбида кремния и отправляли им, а они на своих аддитивных машинах их печатали и подбирали параметры. Из готовых образцов мы делали конечные изделия. В результате получились образцы, отвечающие всем техническим требованиям.
В этом проекте мы продумывали не только технологию производства, но и разрабатывали кластерную лазерно-¬оптическую систему, состоящую из четырех сканаторов. Ее особенность в том, что сканаторы скомпонованы не традиционным горизонтальным способом, а вертикально. Такая конфигурация позволяет расположить много сканаторов на одном аддитивном устройстве. Благодаря этому рабочее поле увеличивается, можно делать крупногабаритные детали и наращивать производительность почти вдвое.
Нам пришлось полностью поменять конструкцию сканатора и заново отработать оптические схемы. Это полностью поменяло ход луча. Мы изготовили макет, провели испытания и добились необходимых характеристик. На этом работа закончилась. Точка не поставлена, будем продолжать исследования и эксперименты, когда будет финансирование.
Про сложности во время разработки
В обоих случаях я был руководителем проекта и главным разработчиком систем, за которые отвечал наш институт. Я прорабатывал концепцию конструкции сканирующих устройств, участвовал в сборке, испытаниях, сдаче изделий заказчику.
Когда разработка начинается с нуля, не бывает, чтобы все шло гладко. И чаще всего проблемы возникают, когда почти все готово. Например, датчик угла поворота в моторе, который стоит в сканаторе, мы перерабатывали раз шесть. Он не давал корректно управлять двигателем. Когда мы разрабатывали фокусирующую систему сначала в двухосевом сканаторе, а потом и в трехосевом, не могли предугадать, что при расчете оптической схемы важно обращать внимание на обратно отраженный сигнал. На мощных источниках этот обратный сигнал может натворить бед. Например, у нас случилось так, что одна система сама у себя сжигала зеркала, и мы долго не могли понять, почему это происходит. Но когда разобрались, научились полностью устранять этот недостаток.
В 2023 году уже поступило несколько заказов от ООО «РусАТ» и НПО «ЦНИИТМАШ» по поставке трехосевой сканирующей системы. Они хотят получить продукт на основе готовой разработки, но с модернизированной конструкцией. Есть свойства и характеристики, которые можно улучшить. Мы как раз этим сейчас занимаемся.
Про участие в федеральном проекте
На нашем предприятии для вхождения в проекты РТТН надо просто очень этого хотеть, быть дисциплинированным и иметь подходящую квалификацию. В рамках проектов мы решаем множество технических задач, поэтому среди исполнителей разные специалисты — конструкторы, технологи, оптики, электронщики, инженеры-¬испытатели, программисты. В состав творческой группы всегда входят опытные сотрудники, но и молодежи очень много. Специалисты, которые только-¬только окончили вуз, и стажеры-¬студенты выполняют вспомогательные задачи, они не такие ответственные, но тоже важные. И параллельно приобретается уникальный опыт. Это касается любого крупного проекта. Со мной было именно так. Когда «ЛУЧ» отрабатывал самый первый контракт по созданию сканатора, я был на подхвате у руководителя. Работал увлеченно, очень старался и уже в середине проекта возглавил его. А потом руководил и другими проектами, связанными с этим направлением.
Очень хочется сделать максимально хорошую систему, которая по точности, скорости, умению измерять параметры производственного процесса близка к идеалу. Мечтаю, чтобы русские системы стали лучшими в мире, и мы перестали отставать от зарубежных производителей. Все-таки у них по этой тематике 30 летний опыт работы, а у нас всего три года. К тому же я время от времени участвую и в других проектах, связанных с созданием лазерно-оптических систем. Опыт разработки сканатора сильно мне помогает: проще анализировать информацию и принимать решения.
Хотелось бы, чтобы сканаторы выпускали большими партиями по всей стране. Для меня это не только моральное удовлетворение, но и гарантия того, что тему можно будет и дальше развивать.
Про выбор профессии
Я выпускник кафедры автоматики НИЯУ МИФИ. Ни разу не пожалел, что выбрал этот вуз и эту профессию. Повезло мне и с местом работы. В «ЛУЧ» я пришел на стажировку на третьем курсе, здесь писал диплом, и когда меня пригласили на работу, сразу согласился.
Меня очень увлекает мое дело. Последние три года я работаю заместителем директора отделения. Административная работа, с одной стороны, требует много времени, а с другой — дает преимущество для продвижения разных творческих идей. Я ищу баланс, чтобы все успевать. В последнее время стал делегировать полномочия и какие-то рутинные задачи поручать подчиненным. Сам же в освободившееся время занимаюсь техническим творчеством.
***
Подписывайтесь на канал и следите за новостями науки.
