Недавно мне выпала возможность выступить на форуме по аддитивным технологиям (как это получилось - совсем другая история). Я тоже, как и многие из вас, сначала не знал, что это такое и зачем это нужно...
Но после форума я понял, что аддитивные технологии — это, по сути, 3D-печать и другие методы создания объектов послойным нанесением материала (причем интереснее всего, когда в качестве материала используется металл). Такие технологии открывают новые возможности в различных сферах, от производства до медицины. Теперь я вижу, как эти технологии могут изменить наше будущее, и хочу поделиться своими мыслями с вами.
Что такое эта ваша аддитивка?
Если говорить про аддитивные технологии более честно, то аддитивка (здесь и далее будем использовать такой жаргонизм) — это способ создания объектов, при котором материал наносится слоями. В отличие от традиционных методов, где из исходного материала вырезают или льют детали, в аддитивке предмет строится слой за слоем, добавляя материал в нужные места.
Важные технологии аддитивки это SLM (Selective Laser Melting) и SLS (Selective Laser Sintering), которые получили широкое признание благодаря своим возможностям в производстве сложных деталей.
SLM (Selective Laser Melting) – технология, в рамках которой используется мощный лазер для плавления металлического порошка и формирования деталей. SLM позволяет создавать изделия с высокой прочностью и точностью, что делает её идеальной для производства сложных металлических частей, таких как детали для аэрокосмической и медицинской промышленности. SLM также способствует уменьшению отходов и снижению затрат, так как материал используется более эффективно.
SLS (Selective Laser Sintering) – технология, где также используется лазер для частичного плавления или спекания порошкообразного материала, что позволяет создавать прочные и функциональные детали. Этот метод особенно полезен для производства пластиковых деталей и прототипов, а также для создания сложных структур и внутренних геометрий, которые трудно достичь традиционными методами. SLS является популярным выбором для быстрого прототипирования и производства малых партий деталей.
А что там с ракетами?
Применение SLM в производстве ракетных двигателей предоставляет множество преимуществ. Во-первых, она позволяет изготавливать компоненты с уникальными внутренними структурами, которые трудно создать традиционными методами. Это особенно важно для ракетных двигателей, где часто требуются детали с внутренними каналами и сложными формами. Благодаря аддитивному производству можно не только создавать такие детали, но и оптимизировать их структуру для уменьшения веса и повышения эффективности двигателя.
Кроме того, использование SLM ускоряет процесс разработки и производства. Ранее создание прототипов и финальных деталей могло занимать месяцы или даже годы, а с помощью 3D-печати этот процесс значительно сокращается в десятки и сотни раз. Это дает возможность быстрее тестировать новые идеи и внедрять их в производство, что особенно важно в быстро развивающейся аэрокосмической отрасли.
Технология также решает проблему внутренних дефектов, таких как поры и трещины, которые могут возникать при традиционных методах производства. С помощью SLM можно контролировать качество внутренней структуры детали, что повышает надежность и долговечность конечного продукта.
В России SLM уже применяется в рамках крупных проектов, таких как создание ракетных двигателей РД-180, где аддитивка используктся для производства ключевых компонентов. Также частные космические компании в России начинают использовать SLM для своих ракет, что позволяет им ускорять разработки и снижать затраты.
Какое текущее состояние дел и есть ли перспективы?
В последние годы аддитивка становятся всё более популярными и разнообразными. По состоянию на 2023 год, мировой рынок аддитивки оценивается в 23 миллиарда долларов, и прогнозируется его дальнейший рост. Новые разработки и улучшения в материалах, таких как металл и композитные материалы, способствуют расширению применения 3D-печати.
В России же аддитивка также активно развиваются, хотя и с некоторыми задержками по сравнению с западными странами. Российские компании и исследовательские институты проводят множество разработок в области 3D-печати, включая внедрение технологий SLM и SLS. Например, в России уже активно применяются 3D-принтеры для создания сложных медицинских имплантатов, деталей для автомобилей и даже в строительстве. Одним из примеров является проект по строительству зданий с использованием 3D-печати, который демонстрирует потенциал этой технологии в строительной отрасли.
Ожидается, что в будущем аддитивка будет продолжать развиваться, с улучшением материалов и методов печати. Инновации в таких областях, как биопечать и использование новых типов порошков, могут привести к созданию ещё более сложных и функциональных объектов. Помимо этого, 3D-печать может изменить подход к массовому производству: она позволит производить детали на заказ, сократит необходимость в больших складах и логистических затратах, а также обеспечит гибкость в проектировании. В качестве преимущества аддитивки выступает также вопрос экологии: аддитивка может способствовать снижению отходов, так как материал используется более эффективно. Это может помочь уменьшить влияние на окружающую среду и сделать производство более устойчивым.
Удивительным фактом для меня было то, что аддитивка активно используется у нас в образовательных целях (привет коллегам из Казани и Москвы). В образовательных учреждениях и научных лабораториях 3D-печать становится важным инструментом для прототипирования и экспериментов. Это открывает новые возможности для студентов и исследователей, позволяя им реализовывать инновационные идеи и решения.
Аддитивка уже меняет наш мир в вопросах производства и проектирования. Данная технология представляет собой многообещающий инструмент, который продолжит развиваться и находить новые применения в различных отраслях.