Интервью на форуме «Аддитивных технологий&3D-решений INDUSTRY3D 2023» с Гусевым Сергеем Альбертовичем
Когда заходит разговор об аддитивных технологиях, то для многих это ассоциируется с методом 3D-печати, которая позволяет производить изделия на основе 3D-модели. Однако, аддитивные технологии имеют обширную экосистему, которая не состоит только из наличия на производстве 3D-принтера, а имеет множество составляющих от производства оборудования, программных продуктов, до производства различных материалов и многое другое, без которого эта сравнительно новая технология производства не смогла бы существовать. Так одним из крупных игроков на российском рынке по разработке и производству оборудование для аддитивных технологий является компания АО «Электромеханика», г. Ржев. Сегодня мы публикуем интервью, которое было взято во время проведения форума у Гусева Сергея Альбертовича, Ведущего инженера-конструктора, компании АО «Электромеханика», г. Ржев. Отвечая на наши стандартные вопросы, которые мы задавали всем спикерам, он поделился своим видением развития аддитивных технологий в нашей стране. Гусев Сергей Альбертович, Ведущий инженер-конструктор компании АО «Электромеханика», г. Ржев 1.Вопрос: Какие аддитивные технологии использует ваша компания? Как вы думаете, что мешает вашей компании использовать основные преимущества аддитивных технологий по сравнению с традиционными методами производства? Наше производство является разработчиком и производителем оборудования для аддитивных технологий. Можно выделить два основных направления: Оба направления дополняются специальным вспомогательным оборудованием, которое обеспечивает практическую законченность полного технологического цикла от производства металлического порошка, гранул и проволоки, до производства конечного изделия. Так, в компании АО «Электромеханика» производится следующее технологическое оборудование для аддитивных технологий: Все оборудование для аддитивного производства имеет единую унифицированную структуру, в соответствии с которой технологическая система включает в себя объект инструментального преобразования, в отношении которого посредством инструментального комплекса выполняется технологический процесс. Инструментальный комплекс и технологический процесс осуществляет мониторинг контрольно-измерительной системы, которая формирует информацию для системы управления. Система управления замыкает сигналы обратных связей не только на инструментальный комплекс, но и на ресурсно-сырьевой комплекс оборудования, который обеспечивает контролируемую подачу в инструментальный комплекс кондиционно подготовленного сырья, электроэнергии, газов и воды. Система управления работает в двух режимах ручном и автоматизированном, а также она обладает функциями обучения и по мере накопления информации о технологическом процессе переходит от режима советующей системы к автоматической, тем самым минимизирует влияние человеческого фактора, что напрямую обусловливает повышение качества конечного продукта. Что касается второго вопроса, то Российский рынок уже достиг серьезных успехов в использовании технологий методом 3D-печати с использованием материалов как пластиковых, керамических, так и металлических. Однако, по-прежнему, предметом озабоченности является подавляющее предпочтение импортному оборудованию. При этом особо подчеркивается острая и лавинообразно нарастающая потребность в качественном исходном материале для 3D-печати. Большой расход порошков для 3D-печати обусловлен не только спецификой самой технологии 3D-печати, но также тем, что российские потребители уже перешагнули рубеж между единичными экспериментами и реальным промышленным аддитивным производством. В связи с этим, серьезно стоит вопрос об устойчивых поставках порошков для 3D-печати не только в достаточном количестве, но и в качестве, которое позволит легально использовать их в дорогостоящих 3D-принтерах. Низкосортные порошки могут сделать бесполезными финансовые затраты на оборудование 3D-печати в случае его выхода из строя и невозможности восстановления по причине утраты гарантий производителя. 2.Вопрос: Как вы думаете, какие отрасли являются основными игроками по применению аддитивных технологий сегодня? Исходя из нашего опыта, могу сказать, что активно используют аддитивные технологии в авиационно-космической отрасли, в судостроении, автомобилестроении, приборостроении и медицине, где требуется сложная геометрия производимых изделий. В тоже время, не надо впадать в крайности и все производство заменять на аддитивные технологии: то, что можно сделать классическим литьем, надо делать литьем. 3.Вопрос: Проводит ли ваша компания научные исследования в области аддитивных технологий? Да, мы проводим исследования, которые часто выполняются совместно с авторитетными организациями и институтами. Так, мы запатентовали техническое зрение для измерения зазора в плазменной струе при использовании плазменной плавки и центробежного распыления быстровращающейся литой заготовки методом PREP. С метрологической точки зрения это практически невозможно, потому что уровень помехи выше уровня измеряемого сигнала. Тем не менее, эти проблемы решены с помощью спектральной и временной фильтрации и статистической обработки измерительных выборок. Это эффективно работает, поэтому мы используем техническое зрение на всех установках, которое позволяет полностью автоматизировать процесс производства порошка и гранул. Наша система технического зрения также может использоваться в другом оборудовании с использованием плазменных технологических процессов, например, в различных видах сварки. 4.Вопрос: Какие материалы используются в процессе 3D-печати в вашей компании? Мы в первую очередь производители оборудования для получения материалов, предназначенных для аддитивных технологий. В основном мы используем титановые и никелевые сплавы, нержавеющие стали, а также вплотную подошли к техническому обеспечению, внедрению интерметаллидных материалов для аддитивных технологий и распылению алюминиевого сплава. Также, выполнены работы со специальными плазматронами для производства молибденового порошка. При производстве которого режимы, температуры и структура факела должны быть другими, но тем не менее, есть определенные успехи, свидетельствующие о становлении промышленной технологии. Мы будем развивать это перспективное направление, так как молибден имеет гораздо более высокую температуру плавления, нежели титан. 5.Вопрос: Какими продуктами программного обеспечения вы пользуетесь для конструирования/дизайна для аддитивного производства? Мы используем лицензионное программное обеспечение компаний Компас-3D для получения CAD-моделей и ANSYS для получения CAE-моделей. 6.Вопрос: Как вы думаете, какие ограничения существуют при использовании аддитивных технологий? В аддитивном сообществе в нашей стране уживаются два термина «сплавление» и «спекание», которые конкурируют между собой и тем самым обнаруживают слабость аддитивных технологий. Если бы это было просто спекание, тогда качество изделия было бы не годным к серьезным практическим применениям. Так, на конференциях по АТ некоторые спикеры говорили о том, что в процессе синтеза изделия, может получиться «сухарик», который не способен выдержать испытаний на прочность. Синтезированное изделие должно выдерживать испытания, применяемые по отношению к изделиям, полученным литейными технологиями. При представлении изделия на испытания факт изготовления его аддитивными технологиями не должен быть поводом к послаблению требований. Аддитивные технологии позволяют преодолеть геометрические проблемы, которые существуют в литейных технологиях, но также прочностные характеристики изделий, которые произведённые методом 3D-печати должны быть идентичными литейным. Именно эти проблемы являются предметом недопонимания между производителями изделий методом 3D-печати и военпредами, которые производят их приемку. Есть очень серьезная проблема материаловедческого характера: сохраняет ли изделие свойство исходного материала, из которого оно синтезировано? Известно, что сталь или сплав той или иной марки производятся по строго определенным технологиям, которые сочетают температуру, давление, время последовательности и режим внесения добавок и т.д. Уже на этапе распыления быстро вращающейся заготовки не представляется возможным воспроизвести ту или иную конкретную марочную технологию, по которой создана эта заготовка. Здесь всё другое, как режимы плавления торца заготовки и кристаллизации отделившихся частиц. Еще больше сложностей происходит в процессе синтеза изделия, где частицы проходят многократные преобразования фазовых состояний. Это совсем не похоже на кирпичную кладку, где одни частицы застывают, а другие плавятся, потому что все они находятся под взаимным влиянием с постоянным риском деформации синтезируемого изделия, с накоплением внутренних напряжений и т.д. Если речь идет о стали или ее сплаве, то утверждение о том, что синтезируемое изделие изготовлено из этого сплава выглядит излишне оптимистичным. В этом смысле более реалистично предполагать сохранение свойств материала, если это чистый материал из таблицы Менделеева. Правильнее всего будет проводить испытания изделия без учета свойств материала, из которого оно синтезировано, так как в процессе синтеза воспроизводятся только ему присущие режимы плавки и кристаллизации, которые могут быть различными по всему объёму изделия. 7.Вопрос: Используете ли вы на производстве обратное проектирование или используете 3D-сканеры для контроля геометрии? У нас был опыт общения с представителями компаний, которые предоставляют 3D-сканеры для обратного проектирования, но мы внедряем это медленно, потому что зачастую это не заложено в исходное Техническое задание. Дело в том, что синтез изделий методом 3D-печати не является предметом нашей деятельности, потому что мы производим оборудование, в основе которого лежат решения материаловедческих проблем. Поэтому, около 95% трудоемких задач, которые решаются при производстве оборудования для АТ отводиться к алгоритмическому и программному обеспечению, которые позволяют синтезировать изделие методом 3D-печати с заданной геометрией, физико-химическими и механическими свойствами, а также производить технологии заданными сериями. 8.Вопрос: Как вы думаете, обучение и обучающие программы помогают компаниям эффективно внедрять и использовать аддитивные технологии? Я считаю, что обучение сверхважно. Дело в том, что мы зачастую учимся, используя метод многократного «тыка», так при использовании программы для проектирования ANSYS мы находим функции, которые были то ли плохо или не понятно описаны, то ли мы плохо переводим с английского языка. Когда мы имеем дело с теплофизическими процессами, которые имеют место в аддитивных технологиях, то трудно предположить, что все специалисты, включая программистов, одинаково хорошо владеют необходимой теоретической подготовкой. Отдельное «спасибо» существующей системе образования, которая заточена на подготовку узких специалистов. Хорошо бы не экспериментировать с программным обеспечением, а пройти обучение. Однако обучающие курсы зачастую основаны на слабом переводе «Help», а сами преподаватели не имеют достаточной подготовки в моделировании мульти-физических процессов. Исходя из этого, надеяться на то, что зарубежное программное обеспечение позволит нам решить все наши проблемы не стоит. Надо, все-таки, развивать свое, чтобы мы полностью знали, что заложено в программу, какая математика, физика и материаловедение заложены в этом программном обеспечении, потому что, зачастую, от пользователей скрыты методы, которые заложены в алгоритмы систем CAE. Ведь самое главное в успехе нашей работы заключается в производстве конкурентоспособного оборудования, а это определяется инструментом, которым мы вооружены. Однако, если инструмент функционально ограничен или мы используем его неполноценно, то о серьезных достижениях в конкурентной борьбе не может быть и речи. Для того, чтобы побеждать, нужно обладать инструментом более высокого уровня с полноценной документацией и методической поддержкой. Спасибо за интервью Сергею Альбертовичу, в котором он поделился видением развития аддитивных технологий в России.
