Обсуждение космических программ
9,265,174 41,608
 

  Внимательный ( Слушатель )
16 июн 2017 18:41:43

Тут у нас на ветке беда-печаль была за про....анные аддитивные технологии, а жизнь то надлаживаетя)))

новая дискуссия Статья  1.078

В России разработана аддитивная технология, в 100 раз более производительная чем иностранные аналоги





Удивительное дело, но вообще все забыли, что мы с вами живем в железном веке. И этот железный век, как бы ни говорили сейчас о новых материалах, которые придут на смену металлическим материалам, о новых принципах создания изделий, в ближайшее время еще никуда не денется.
Длится этот железный век у нас с вами примерно последние 3500 лет, и за всё это время количество технологий обработки материала не увеличилось. Технологии менялись, но, как когда-то литейщики отливали наконечники стрел, так до сих пор такие технологии, как литье, очень широко используются в промышленности во всем мире. И эта промышленность сейчас построена в основном на технологиях литья и резанья. Сначала что-то отливается, потом это что-то режется, может быть, деформируется. Это так называемые технологии вычитания. Но, наверное, в последние 10-15 лет развивается новый комплекс технологий. Это не технологии вычитания, а это технологии сложения, или аддитивные технологии.
В отличие от технологий литья и резанья, аддитивное производство построено на добавлении материала. Изделия создаются за счет добавления металлического порошка, либо металлической проволоки, либо металлического расплава туда, куда нужно. И такой подход позволяет, с одной стороны, очень здорово экономить материал, а с другой стороны, совершенно революционным образом повышать производительность процессов. И то, что раньше делалось месяцами, сейчас может делаться за часы. И третье, что дают аддитивные технологии и что невозможно получить по-другому, — это возможность создавать изделия такой формы, которую никакие традиционные технологии принципиально создать не могли. То, что я сказал, сейчас, наверное, уже является общим местом, потому что аддитивные технологии на слуху в последние годы. Но от общих мест, от общих положений до конкретной реализации еще довольно далеко, и это обозначает путь, который можно пройти. Идти по этому пути интересно, и на этом пути тех, кто по нему пойдет, ждут не только приключения духа, но и интересные, опять же жизненные поражения и победы.
Сейчас основной из аддитивных технологий, использующихся человечеством, является технология послойного выращивания. Материал для этих технологий приготавливается в виде порошков. Потом из этих порошков создаются тонкие слои, в тонких слоях, там, где нужно, материал расплавляется либо просто нагревается, чтобы новый слой приплавился либо припекся к старому. Потом обработанный слой покрывается новым слоем порошка, и процесс повторяется. Так работают хорошо известные машины по технологиям SLS или SLM, и практически всё, что сейчас имеется в виду под аддитивными технологиями, относится к этим двум технологиям. И всё вроде бы неплохо. Действительно, таким образом можно выращивать изделия почти произвольной формы с очень высокой точностью, в реальности не уступающей точности механической обработки, из достаточно широкого спектра материалов. Но на пути реального промышленного применения встают две вещи. Вещь первая — это низкая производительность послойных технологий.
В реальности производительность машин для послойного выращивания ограничена десятками, редко — сотнями грамм в час. В принципе приемлемо, если, конечно, не нужно создать изделие весом 200 килограмм, например любимую нами среднюю опору газотурбинного двигателя. Тогда получается, что срок производства этой опоры по технологии послойного выращивания составит примерно 600 часов. Вряд ли кто-то способен выждать столько времени, и вряд ли можно обеспечить непрерывную работу технологической установки на протяжении 600 часов. Второй момент — то, что эта опора является изделием диаметром примерно два метра, таких послойных машин просто нет. Невозможно такую точную механику, которая нужна для этих послойных машин, в таком масштабе организовать. А вторая причина, которая является проблемной при внедрении аддитивных технологий, — это качество материала, которое при послойном выращивании получается. Дело в том, что эти порошинки, из которых состоит слой, довольно здорово ослабляют лазерное излучение, использующееся для оплавления порошка в слое, и получается так, что температура верхних порошинок и температура нижних различается. И если мы хотим с гарантией расплавить низ, то мы должны перегреть верх. А если мы не хотим вскипятить верх (а кипение на поверхности — это разбрызгивание и формирование дефектов), то мы низ должны недоплавить. В итоге у нас получаются поры.
Поры — это внутренне присущий всем послойным технологиям дефект. С ними можно бороться, их можно устранять последующим изостатическим прессованием — это когда изделие помещается на долгое время в горячую газовую камеру с очень высоким давлением. Поры таким образом медленно пластически залечиваются. Но технология крайне дорогая, а все-таки реальная промышленность состоит из двух вещей: наполовину, конечно, из техники, а наполовину из экономики, и всё должно быть дешевым.

На фоне этих сложностей существует еще одна аддитивная технология.
Технология, которую мы называем прямым лазерным выращиванием, которая свободна от очень многих недостатков послойных технологий. Что это такое? Это технология, основанная на подаче порошка в зону выращивания с помощью газопорошковой струи, специальным образом сформированной в пространстве. Поток газа несет частички порошка. Этот поток газа должен быть правильно организован в пространстве, а плотность частичек порошка должна быть правильно организована внутри этой струи. Не так просто такую струю, которая нужна для выращивания, сделать. Но если такую струю сформировать и направить либо вдоль этой струи, либо под углом к ней сфокусированное лазерное излучение, то мы получаем возможность нагревать и частично оплавлять частички порошка в струе. Тогда, попадая на мишень, в ту зону, где выращивается изделие, эти частички сплавляются друг с другом, но почти от каждой частички остается одно маленькое твердое ядрышко, играющее крайне важную роль.
Процесс выращивания жаровой трубы.


Дело в том, что эти нерасплавившиеся остатки порошинок становятся центрами новой кристаллизации. В таком случае кристаллизация расплава идет не от поверхности, на которой лежит расплав, а из объема. Объемная кристаллизация при прямом лазерном выращивании — это залог получения мелкозернистой структуры металла. А мелкозернистая структура металла позволяет получать механические свойства выращенных таким образом изделий практически на уровне проката или покова в зависимости от материала, чего никакие другие аддитивные технологии в реальности получить не позволяют, потому что послойная технология всё же обеспечивает структуру, близкую к структуре отливки или микроотливки. Это первый из больших плюсов технологии прямого выращивания. Почти нет проблем со структурой и свойствами выращиваемого материала.
Второй существенный момент — нет пространственных ограничений, потому что рабочим инструментом является технологическая головка, которая объединяет в себе две вещи: сопло для подачи газопорошковой струи и объектив, фокусирующий лазерное излучение. Но это небольшой и нетяжелый инструмент. Его можно дать, например, в руку роботу. И насколько хватит размаха у руки робота, настолько можно вырастить изделие (размах рук робота сейчас практически уже ничем не ограничен). Еще одно ограничение — это ограничение на внешнюю атмосферу. Всё же металл горячий, металл расплавленный. Хорошо бы защитить его от взаимодействия с активными газами. Но не существует больших проблем создать камеру, заполнить ее аргоном, и такие установки — робот с инструментом в руке, камера, заполненная аргоном, и система управления, — на мой взгляд, и являются сейчас самыми перспективными в аддитивных технологиях. Это уже даже не столько завтрашний день, сколько частично сегодняшний, они уже есть в металле. И третье, что для такой технологии замечательно, — она высокопроизводительна.
В реальности это скорости выращивания изделия, которые измеряются не в граммах в час, а в килограммах в час. Это значит, что тяжелое изделие можно сделать за смену-две…
— Так вот, все, что здесь стоит на показ, — продолжает Глеб Андреевич, — не отлито, не отштамповано, а выращено. Это, например, корпус камеры сгорания. Раньше его неделю делали путем вальцовки и механической обработки. Мы растим этот корпус за три часа. Производительность в 100 раз выше той, что есть сейчас. На Международной выставке «ИННОПРОМ», что в июле [2015 года — shed ] прошла в Екатеринбурге, мы демонстрировали примеры изделий, полученных прямым лазерным выращиванием. Скажете, кто сегодня только не занимается аддитивными технологиями? Согласен. Многие уже умеют растить изделие со скоростью 150 граммов массы в час, а у нас — килограммы за то же время. Плюс все, что выстраивается лазером послойно, получается пористым. Для упрочнения надо деталь помещать в газостат и под высоким давлением при высокой температуре долго ее прессовать. Эта операция очень дорогая. А у нас сплошность получается сразу 100 процентов.
«Фишка» заключена в фундаментальной физике движения двухфазных потоков при переносе порошка газовой струей. В ИЛиСТ научились организовывать достаточно длинные ламинарные участки газовых струй, которые несут порошок, и умеют хорошо управлять его переносом и плавлением. Да так, что материал частично наследует структуру и свойства порошка, из которого выращивают изделие. Например, если порошок, из которого выращивают деталь, имел размер субструктурного блока 50 нанометров, то по окончании выращивания и кристаллизации получают размер блоков 100 нанометров. Крупнее вдвое, но, судя по испытаниям, механические свойства полученных изделий — на уровне проката. И таким путем можно делать реально большие вещи, скажем опоры авиационных двигателей, блиски — диски с лопатками. Причем если обычно на изготовление прототипа нового двигателя уходят годы, то при использовании новой технологии это удастся сделать в 100 раз быстрее. Вот это и есть настоящее импортозамещение…
Созданием подобных технологий занимаются и другие компании — американская Optomec, французская BeAM Machines, немецко-японский концерн DMG-Mori. «Мы видим, что есть нечто похожее — это общее движение, и наивно было бы полагать, что мы одни такие умные во всём мире. Во всяком случае, мы не отстали. Скорее, даже впереди
— В чем эффективность вашей машины, — спрашивает Туричина журналист.
--- В эти наши машины заложены две важные вещи: устойчивость выращивания и бешеная производительность. Мы сейчас очень сильно превосходим всех по производительности.
Всё, о чём сказано выше в одном кратком видеоролике.



Процесс выращивания средней опоры газотурбинного двигателя



Выращивание шпангоута.

На основе этой технологии Объединённая Судостроительная Корпорация уже в этом году планирует получить установку для выращивания судовых винтов любых размеров.


В качестве источника взял информацию собранную автором Shed с Афтершока. Но также добавлю сюда новость от журнала Эксперт, о планах по производству судовых винтов с помощью технологии прямого спекания, из-за которой я и решил разместить этот пост.
Представьте себе, авиационный двигатель за одну неделю!

  
  • +0.23 / 21
  • АУ
ОТВЕТЫ (32)
 
 
  перегрев ( Слушатель )
16 июн 2017 21:52:37

А мерседес за 12 часов!
Два только вопроса:
Оборудование - чье?
Чьи порошки?
Я уж не говорю о том, что на роликах нет изделий, например с развитыми внутренними каналами. Везде прямое спекание, без поддержки. Лично как кажется мне - восторги следует децл поубавить...
  • +0.10 / 9
  • АУ
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
16 июн 2017 21:56:39

"Лиха беда начало" ...
Не?Подмигивающий
  • +0.04 / 4
  • АУ
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
16 июн 2017 22:09:35

Что значит "начало"? Эту тему, без всякого пиара, пилят у нас много лет. Технология открывает фантастические перспективы - это да. Но её придумали не мы, мы её, по большому счету, только начинаем осваивать. Я на роликах не увидел не одного узла, на которых прототипирование даст преимущество перед традиционными технологиями. Колесо турбины, или крыльчатку насоса, пусть покажут (вот сразу в комплектацию, без механики или электроэрозии), вот тогда я скажу - круто. Или клапанье какое...
  • +0.05 / 5
  • АУ
 
 
 
 
  Внимательный ( Слушатель )
16 июн 2017 22:15:56

      Какая разница кто придумал технологию, главное в том кто её может "оседлать"! Самолёт, к примеру тоже братья Райт придумали и что нам с того? Да похрен, я думаю, когда на Су-35 или на Ту-160 смотрюУлыбающийся
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
16 июн 2017 22:19:34

Оборудование чьё? Кто изготовил оборудование?
P.S. Доставило залихватское "оседлать". В реальных изделиях сколько узлов изготовленных по такой технологии? А опять к 2025 году...
  • +0.03 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  mse ( Слушатель )
17 июн 2017 10:45:56

Как ни странно, оборудование, тоже "похрен". Ибо ключевая идея, это формирование струи капель и их подогрев лазорем, чтобы получился однородный слой. А системно интегрировать приводы и электронику, у нас спецы найдутся.
  • +0.05 / 4
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
17 июн 2017 10:56:52

Этой "ключевой идее" 100 лет в обед. А насчет "спецов" - ну до сих пор не находились.
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  mse ( Слушатель )
17 июн 2017 11:08:05

Ну, у вас, не находилось, у других, находилось. Это ведь стандартный прикол: рынок завален прекрасными микросхемами АЦП, операционников и прочей прецизионной мутоты. Казалось бы, садись, ваяй какие калибраторы напряжений-токов и продавай за конские лимоны. Однако-ж, контор таких, в мире - на одной руке  пальцев хватит.
А насчёт "100 лет в обед", в статейке чотко написяно, что не всё так однозначно и ключевая идея там имана связка лазоря с потоком песка. Идейке вольтметра, тоже больше 100 лет, а калибраторы не всем удаются. Вернее, удаются, но, не только лишь, всем...
  • +0.11 / 8
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
17 июн 2017 11:38:43

Ключевая "идея"  - это металлический порошок  с охренительными характеристиками/
  • +0.04 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  mse ( Слушатель )
17 июн 2017 11:49:30

Читайте внимательнее. Ключевая идея - добиться равномерного проплава слоя, чтобы не было пористости. По их технологии деталь не требует дальнейшего кондиционирования, под высоким давлением. И, при этом, 1,5кг/ч.
  • +0.09 / 7
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
17 июн 2017 12:03:32

А для этого ключевым моментом (ладно, пусть будет "одним из ключевых") является как раз исходный материал, тот самый порошок с теми самыми охренительными "кондициями", которые ещё надо уметь производить, причем под разные марки сплавов.
  • +0.01 / 7
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  mse ( Слушатель )
17 июн 2017 13:07:08

"Читайте внимательно-2". Фишка именно в технологии. Потому как даже "охренительные" качества порошка, у других , приводят к необходимости бороться с пористостью, весьма затратными способами.
  • +0.04 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
17 июн 2017 13:18:12

А мне спецы люди, которые этим занимаются, говорили, что фишка именно в "порошках". 3Д-принтер можно купить или самому разработать, технологию печатания рано или поздно  можно отработать, а вот производство порошков - тот ещё геморрой.
  • +0.05 / 5
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  mse ( Слушатель )
17 июн 2017 13:44:44

В статье описаны проблемы, когда высокая скорость печати, на самых инновационных порошках, приводит к пористости. Чуваки победили проблему. Что не так?
Так и технологию получения порошков можно отработать.
  • +0.03 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
17 июн 2017 13:51:08

Всё можно отработать, только далеко не всем это дано. Много в мире стран, способных производить термоядерное оружие, например?Веселый
  • +0.01 / 5
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
17 июн 2017 17:35:51

При всем уважении, вот не надо меня агитировать за советскую власть. Чуваки победили проблему - респект им и уважуха без всякой иронии. Только один вопрос - они победили проблему на одной лабораторной установке и для четырех конструкционных материалов, или они победили проблему на серийном экземпляре и готовы хоть завтра поставить 50 таких машин всем желающим вкупе с неограниченным количеством порошка на любой вкус и цвет?
Обратите внимание - в табличке присутствует инконель. Знаете почему - потому, что в комплекте поставки такого принтера присутствуют по 500 кг, емнип, порошка для основных типов сплавов. Суперсплавы представлены инконелем.
P.S. Впрочем я абсолютно не собираюсь Вас разубеждать, если Вы считаете, что у нас нет проблем с промышленным применением аддитивных технологий. Раз "нет", то так тому и быть.
  • +0.03 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  mse ( Слушатель )
17 июн 2017 17:47:12

При чём здесь "переубеждать"? Иногда банан, это просто банан. Статья посвящена конкретному событию. Чуваки решили некую принципиальную проблему, которая приводила к непомерному технологическому геморрою - высокотемпературной выдержке под конским давлением, в среде инертного газа. А это значит, что одной "проблемой с промышленным применением аддитивных технологий", меньше.
Что касается "могут-не могут", свяжитесь, узнайте. Если ОДК решила прикупить, мож и вам чего обломится. Веселый
  • +0.07 / 6
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  ДядяВася ( Слушатель )
17 июн 2017 18:39:07

ТВЭЛ создает производство гранульных порошковых материалов для аддитивных машин
ЦитатаСовет по развитию и глобализации Госкорпорации «Росатом» принял решение о выделении целевой инвестиции Уральскому заводу газовых центрифуг на организацию производства гранульных порошковых материалов для металлических 3D-принтеров. Производство будет организовано на промышленной площадке Уральского электрохимического комбината в середине 2017 года.
  • +0.17 / 14
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
17 июн 2017 18:42:37
  • АУ
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
16 июн 2017 22:34:31

По выделенному - нефиг делать получается (остальное с трудом не очень).
Года три-четыре назад даже имел возможность прочитать прожект Технического Отчёта от КБ-4 на эту тему (с фотографиями и прочими причиндалами ...).
PS. думаю, что Вам, как двигателисту,  не стоит объяснять, "що цэ такэ" КБ-4 в этом самом "Кафэ "Южное".Подмигивающий
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
16 июн 2017 22:45:10

Железо, стесняюсь спросить, в руках подержали? А то отчетов я уйму перечитал...
  • +0.02 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
16 июн 2017 22:54:40

"Железо"  лично в руках не держал.
А вот "Отчёты" (то-бишь "предварительные версии) таки читал.
И с фото, и с "показателями" параметров ...
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
16 июн 2017 23:03:01

Ну понятно. А я держал. Много лет работы и через пару тройку лет от сейчас, дай Бог, тьфу-тьфу не сглазить, появятся в реальных изделиях, отдельные реальные узлы по такой технологии. А то в отчетах, оно как бывает - забывают упоминать, что для того что бы сфотографировать чего-то похожее на рабочую крыльчатку 15 штук улетело в брак, причем никто так и не понял почему.
  • +0.03 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
17 июн 2017 09:00:41

Не ...
Мы же понимаем, что отработка технологии - это "наше фсёё" этап, без которого никуда. Так что и "15 штук в брак"  - это может даже и великолепный результат для начала ...
Тогда (на момент написания тех самых  "отчетов") речь шла о принципиальной возможности изготовления  деталей такого уровня сложности и ответственности, как те же крыльчатки. Там были и ещё какие-то детали, но мне как раз крыльчатки и запомнились.
И да, речь шла исключительно об "отдельных деталях", но ещё раз повторюсь: "лиха беда начало ...".
Аддитивные технологии - это явно тренд, причем не "модный", а именно "требуемый временем".

PS. Кстати, могу и "подержать", однако ...Подмигивающий
  • +0.04 / 3
  • АУ
 
 
  Внимательный ( Слушатель )
16 июн 2017 21:59:07

  Оборудование конечно же буржуйское, мы его только там взять и можем даже если они его ещё не придумали и не создали, у нас то оно откуда возьмётся, это ж Россия, епта!Веселый
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
16 июн 2017 22:11:30

Так чье, всё-таки оборудование? И порошки? Или у Вас есть информация,что это оборудование произведено в России?
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
  Внимательный ( Слушатель )
16 июн 2017 22:24:28

  В статье увы, этого не написано, но это дело десятое, какой толк сидеть с тоннами порошков и охрнительным аппаратом, если нет прорывной идеи как всё это добро использовать.  У вас, я так понял, важнее оборудования ничего нет, а по мне так главное, идея. Под идею создаётся оборудование и технология, да и вы прямо акцентируете, что оно по сложности сродни изобретению чуть ли не Варп двигателя. Написано , что ни кто так ещё не делал и не делает, так значит весь "изюм" оборудования у нас сделан   "Будет поп, будет и приход", а я так понял "поп" появился, так что беды не вижу в том, что прихожане, пока, из других "конфессий"Подмигивающий
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
16 июн 2017 22:43:44

Понятно. Оборудование импортное, порошки импортные. А Вас не смущает, что "прорывная" идея реализована на оборудовании о возможностях которого его разработчик и изготовитель априори осведомлёны кратно лучше, чем эксплуатант? Не, я допускаю, что разработчик DMU ни фига не подозревает, что торцевой фрезой на 1 500 об/мин капец как удобно и с высочайшим качеством мешать обойный клей. Но уверены, что это реально прорыв?
  • +0.02 / 2
  • АУ
 
 
 
  GeorgV ( Слушатель )
18 июн 2017 22:14:17
Сообщение удалено
GeorgV
18 июн 2017 22:18:40
Отредактировано: GeorgV - 18 июн 2017 22:18:40

  • +0.00
 
 
  Горец ( Слушатель )
17 июн 2017 09:30:31

Тут твердят, что "доля отечественных компонентов более 70%" Незнающий
  • +0.04 / 4
  • АУ
 
 
 
  перегрев ( Слушатель )
17 июн 2017 10:15:24
Сообщение удалено

17 июн 2017 14:16:07

  • +0.02
 
 
 
 
  Горец ( Слушатель )
17 июн 2017 13:23:23

Больно уж расплывчатое определение, вдруг это массовая доля  - болты, гайки и прочий лом...Веселый 
  • -0.01 / 1
  • АУ