Обзоры

К настоящему времени у большинства ведущих представителей отрасли сформировалась понимание предпочтительного места аддитивных технологий в современной схеме производства и перспектив дальнейшего развития данной технологии. Отдельные положения обсуждаются на профильных конференциях. Ниже представлены некоторые из них.

Применение аддитивных технологий при создании вертолетных двигателей

В настоящее время в АО «ОДК-Климов» активно ведутся работы по созданию перспективных вертолетных двигателей мощностью 400, 650 и 1600 л.с. Планируется значительное количество деталей изготовить аддитивными методами. Переход на технологию аддитивного производства позволит упростить процесс изготовления, снизить объем механической обработки, оптимизировать конструкцию, уменьшить количество деталей и оснастки. Степень внедрения аддитивной технологии определит потребность в соответствующих материалах:

Металлический порошковый материал на основе никеля для:

• соплового аппарата турбины компрессора;
• элементов выходного устройства;
• переходного корпуса между турбинами со стойками;
• соплового аппарата свободной турбины;
• корпуса топливной форсунки;
• завихрителя жаровой трубы.

Жаропрочный коррозионностойкий металлический порошковый материал для:

• деталей коробки агрегатов.

Металлический порошковый материал на основе алюминия для:

• деталей коробки агрегатов.

Металлический порошковый материал на основе титана для:

• элементов опор быстроходного вала редуктора.

Исходя из мировых тенденций развития в области аддитивного производства, имеет смысл активизировать поисковую исследовательскую деятельность в области:

• печати дисперсно-упрочненных композиционных материалов;
• интерметаллидных титановых материалов;
• керамических материалов;
• материалов с запрограммированными свойствами.

Интерметаллидные сплавы серии ВКНА представляются перспективными для синтеза таких деталей как теплозащитные панели камеры сгорания, сопловые лопатки со сложными системами охлаждения, в т.ч. двухстеночные.

Применение аддитивных технологий при создании ГТД большой мощности

Принимая во внимание перспективы развития аддитивных технологий и преимущества в сравнении с традиционными технологиями, ПАО «ОДК-Сатурн» активно внедряет современные разработки в процесс создания изделий для ГТД. В 2017 г. на ПАО «ОДК-Сатурн» произведено более 1000 деталей ГТД различного назначения и степени сложности, из порошков кобальтового, титанового сплавов и нержавеющей стали.

Основными направлениями по внедрению деталей, изготовленных по аддитивной технологии, стали:

• механизмы поворота лопаток;
• камеры сгорания ГТД;
• механизмы системы перепуска морских ГТД;
• внешняя обвязка;
• направляющие аппараты компрессоров ГТД.

Для изготовления деталей « периферийный завихритель фронтового устройства камеры сгорания » предполагается использование отечественного кобальтхромового сплава. Оптимизирована конструкция детали « Центральный завихритель фронтового устройства камеры сгорания » для изготовления по аддитивной технологии. Особенностью данной работы является интеграция двадцати деталей в одну. Следующим этапом развития аддитивных технологий в конструкциях ГТД производства ПАО «ОДК-Сатурн», станет изготовление всего фронтового устройства.

Применение аддитивных технологий при создании элементов ракетной и космической техники

Применительно к изготовлению деталей космической техники использование аддитивных технологий может обеспечить низкий вес изделий и конкурентные экономические показатели.

Специалисты АО «НПО Лавочкина» отрабатывают технологию аддитивного производства при изготовлении элементов антенно-фидерных устройств космических аппаратов:

• коническая спиральная антенна;
• волноводные уголки.

Применение аддитивных технологий в модельном производстве

ФГУП «ЦАГИ» является ведущим отраслевым предприятием по проектированию и изготовлению аэродинамических моделей ЛА для всех видов трубных испытаний. Самой перспективной и наиболее востребованной технологией изготовления моделей стала технология селективного лазерного сплавления металлических порошков. Технология используется для изготовления особо точных деталей повышенной геометрической сложности аэродинамических моделей пассажирских и транспортных самолетов, а также летательной техники специального назначения из порошковых материалов нержавеющей стали PH1 и титана Ti64.

С учетом размера рабочей области установки технология лазерного сплавления металлических порошков была ориентирована на изготовление следующих деталей, входящих в агрегаты аэродинамических моделей:

• элементы механизации крыла (элероны, предкрылки, закрылки, тормозные щитки, интерцепторы, законцовки и т.д.);
• малогабаритные элементы моделей (консоли небольших моделей, вертикальное и горизонтальное оперение, обшивки киля, винты);
• сменные элементы крепления (фиксаторы, державки, кронштейны);
• внешние элементы фюзеляжа: люки, компоненты мотогондолы, обтекатели, воздухозаборники, сопла.

Большинство деталей моделей, ориентированных на изготовление на установке лазерного сплавления в модельном производстве ЦАГИ, создаются с учетом особенностей изготовления по SLM-технологии, требований к точности и прочности конструкции.

При изготовлении тонкостенных элементов аэродинамических моделей с применением SLM-технологии, также как и при изготовлении ответственных деталей, необходимо решение ряда вопросов и проблем, среди которых:

• возникающие в процессе изготовления внутренние напряжения в элементах конструкций деталей, приводящие к искажению исходных геометрических характеристик (короблению);
• определение рационального положения и ориентации деталей при размещении их на строительной платформе;
• создание конструкции поддерживающих элементов (подпорок), обеспечивающих закрепление изделий на строительной платформе установки, удаляемые после изготовления;
• выбор технологии пост-обработки деталей после их изготовления по технологии лазерного сплавления для обеспечения требований к качеству и точности изделия.

Применение аддитивных технологий в нейрохирургии и изготовлении неактивных хирургических имплантатах

Аддитивные технологии постепенно внедряются в нейрохирургическую практику. Возрастающая сложность проводимых оперативных вмешательств требует организации тщательного планирования операций и высокого уровня подготовки молодых нейрохирургов. Создание полномасштабных трехмерных моделей для планирования операций дает возможность визуализации необходимой анатомической области. Аддитивные технологии возможно использовать в реконструктивной хирургии для решения следующих задач:

• создание точных моделей черепа и имплантата;
• разработка и изготовление индивидуальных пресс-формы для формования во время операции имплантатов из полимерных двухкомпонентных материалов (например, PMMA);
• изготовление индивидуальных имплантатов из титановых сплавов или полиэфирэфиркетона (PEEK) для последующего использования во время операции.

Опыт НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко в использовании фотополимерных моделей черепа, имплантатов и пресс-форм насчитывает более 500 прооперированных пациентов с гигантскими и обширными дефектами черепа. Применение пресс-форм позволяет улучшить функциональные и косметические результаты реконструктивных операций.

Источники информации :

1. Роль фундаментальных исследований при реализации Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года. Материалы V Всероссийской научно-технической конференции. ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ. 2019
2. Актуальные вопросы применения новых технологий для двигателей ближней перспективы. Шарова Н.А.; Живушкин А.А.; Тихомирова Е.А.; Кузьмин О.В.; Малыгин С.Н.; Соловьева А.В.
3. Термопластичные материалы и функциональные покрытия. Материалы Всероссийской научно-технической конференции. ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ. 2019
4. Материалы для аддитивных технологий на основе полиэфирэфиркетонов. Кирин Б.С.; Ларионов С.А.; Лонский С.Л.; Малышенок С.В.; Петрова Г.Н.; Сорокин А.Е.
5. Аддитивные технологии: настоящее и будущее. Материалы V Международной конференции. ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ. 2019
6. Синтезированные материалы на основе интерметаллида Ni ₃ Al, полученные методом селективного лазерного сплавления. Евгенов А.Г.; Аргинбаева Э.Г.; Головлев Н.А.
7. Опыт применения технологии селективного лазерного сплавления при изготовлении элементов антенно-фидерных устройств космических аппаратов. Борщев Ю.П.
8. Основные проблемы в изготовлении тонкостенных элементов конструкций аэродинамических моделей по технологии селективного лазерного сплавления. Зиняев В.В.; Балашов С.М.
9. Применение аддитивных технологий в нейрохирургии. Кравчук А.Д.; Маряхин А.Д.; Потапов А.А.; Панченко В.Я.; Комлев В.С.; Новиков М.М.; Охлопков В.А.; Дувидзон В.Г.; Латышев Я.А.; Челушкин Д.М.; Чобулов С.А.; Александров А.П.; Шкарубо А.Н.
10. Аддитивные технологии: настоящее и будущее. Материалы I V Международной конференции. ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ. 2018
11. Разработка, паспортизация и применение металлопорошковой композиции жаропрочного кобальтового сплава отечественного производства для изготовления элементов камер сгорания ГТД большой мощности. Сасарин А.М.; Федосеев Д.В.; Федоров Н.В.; Редькин И.А.
12. Применение технологии селективного электронно-лучевого плавления для изготовления индивидуального неактивного хирургического имплантата. Филатова А.А.; Тарасова Т.В.

12.08.2019