40-киловаттный электронный луч, сфокусированный в пятно всего 300 микрон, выполняет работу целого литейного участка. В интервью Науке Mail.ru замгендиректора ООО «Росатом Аддитивные технологии» Сергей Тепаев рассказал, как технология электронно-лучевой наплавки ускоряет производство, помогает рабоать с уникальными материалами и становится стратегическим ответом на кадровый кризис в промышленности.
40 кВт в 300 микрон: возможности электронно-лучевой наплавки
Если сравнивать электронно-лучевую наплавку проволокой (ЭЛНП) с лазерными или плазменными технологиями, ключевое преимущество — в максимальной локализации энергии на небольшом пятне. Наш 40-киловаттный луч фокусируется на пятне всего 300 микрон — это дает нам возможность работать даже с самыми тугоплавкими материалами.
Вакуумная среда — еще один козырь технологии. Именно поэтому мы можем, например, спокойно работать с титановыми сплавами, которые критически чувствительны к окислению. По сути, ЭЛНП открывает двери в мир материалов, недоступных другим методам наплавки.
В атомной отрасли мы уже активно применяем этот метод для печати заготовок. Да, они требуют последующей термообработки и механической доработки, но для сравнения: металлургические заводы поставляют полуфабрикаты минимум через год, а мы сокращаем этот срок в разы, особенно на этапах опытно-конструкторских работ.
Прямое лазерное выращивание в атомной отрасли
Если говорить о том, какой самый крупный объект нам удалось напечатать, то сейчас мы глубоко прорабатываем проект печати выгородки атомного реактора — это конструкция диаметром и высотой около 4 метров.
Мы напечатали на установке ПЛВ (прямое лазерное выращивание, технология DMD) фрагмент усовершенствованной конструкции выгородки, которую невозможно изготовить традиционным способом. Теперь необходимо провести радиационные испытания. При их успешном завершении будет разработана соответствующая нормативная документация, которая позволит внедрить технологию ПЛВ в производственный цикл ключевых узлов атомного реактора.
Здесь хорошо видна экономическая эффективность нашей технологии. В традиционном производстве изготовление такой выгородки занимает около 13 месяцев (при идеальном раскладе, без брака) с привлечением 120 специалистов. Причем технологический процесс настолько сложен, что риск брака достаточно высок.
Соответственно, прямое лазерное выращивание позволяет сократить срок производства до 7 месяцев и осуществить это силами до 10 человек (включая мастера цеха, контролеров и др.)
Это наглядный пример того, как аддитивные технологии повышают производительность в тяжелом машиностроении.
В каких случаях 3D-печать уже сегодня выгоднее литья
Что касается сроков, когда 3D-печать станет экономически выгоднее литья и механической обработки для массового производства — здесь все зависит от типа деталей.
Для простых полуфабрикатов вроде труб или прутков — это вряд ли когда-нибудь произойдет. Но если говорить о сложнопрофильных конструкциях, где нужно учитывать весь производственный цикл — изготовление отдельных элементов, их сборку — то в некоторых случаях это уже сейчас экономически оправдано.
В чем преимущества аддитивных технологий?
Во-первых, они значительно сокращают сроки подготовки производства.
Во-вторых, «развязывают руки» конструкторам, ограниченным традиционными методами изготовления.
Я искренне верю, что сегодня, в условиях острейшего кадрового кризиса, который мы наблюдаем после 2022 года, аддитивные технологии становятся для России не просто инструментом — они превращаются в стратегическое решение.
Аддитивные технологии позволяют в 3−5 раз сократить потребность в персонале при одновременном росте производительности. Речь идет не только о технологической модернизации — это вопрос сохранения промышленного суверенитета страны.
Как 3D-печать помогает промышленности адаптироваться к новым условиям, какие материалы осваивает «Росатом» и почему ГОСТы уже не догоняют реальность — читайте полное интервью на Наука Mail.ru