Статья на тему "Применение аддитивных технологий в машиностроительной отрасли России"

Кропивный Дмитрий Сергеевич 

ГБПОУ «Горловский колледж        

промышленных технологий»         

ПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ РОССИИ

Машиностроение играет ключевую роль в развитии экономики России, обеспечивая производство широкого спектра продукции — от транспортных средств до высокотехнологичного оборудования. Современные вызовы, такие как глобальная конкуренция, стремление к инновациям и сокращение временных циклов разработки, требуют внедрения новых технологий, среди которых особое место занимают аддитивные технологии. В последние годы Россия активно развивает это направление, стремясь укрепить позиции отечественных производителей на мировом рынке.

Аддитивные технологии, известные также как 3D-печать, представляют собой процесс послойного наращивания материала для создания трёхмерных объектов на основе цифровых моделей. В отличие от традиционных методов механической обработки, где материал удаляется из заготовки, аддитивные процессы добавляют материал слой за слоем, формируя изделие непосредственно из цифровой модели. Это позволяет создавать объекты практически любой геометрической сложности, включая полости, каналы и другие элементы, невозможные при традиционной обработке.

В России отрасль промышленности, в которой изделия изготавливают из различных материалов методом 3D-печати, появилась не так давно, но уже набрала уверенные обороты, ведь внедрение аддитивных технологий открывает перед предприятиями возможности по созданию принципиально иных способов производства взамен традиционных: литья, механической обработки, сварки и других. Почему аддитивные технологии стали одним из основных драйверов развития российской промышленности, какие задачи они помогают решать в области авиастроения и космонавтики и как ускорить темпы роста этого рынка, рассказал генеральный директор ООО «НПО «3Д-Интеграция» (i3D) Михаил Родин: «…в мире аддитивных технологий мы занимаемся только профессиональными и промышленными решениями. История мелких потребительских решений из области consumer market совсем не про нас. На огромном промышленном поле мы специализируемся в трех основных областях, первая из которых — применение 3D-печати для создания формовочной оснастки для литья (с использованием песчаных, полимерных и керамических 3D-принтеров), вторая — применение 3D-печати металлическими сплавами для машиностроения, третья — медицина. Когда речь идет о 3D-печати металлических изделий из металлических порошков, то сейчас они изготавливаются методом 3D-печати на огромных станках, которые иногда достигают шестиметровой высоты. Мы работаем с тремя технологиям 3D-печати: печать лазерным лучом, печать с помощью электролучевого синтеза и методом струйной печати связующего. Дополнительно к этому мы приступаем к развитию одной из редких пока в России технологий 3D-печати — керамической печати: она особенно востребована в космосе, поскольку детали из керамики по твердости приближаются к алмазам и имеют очень хороший коэффициент температурного расширения, не меняя форму при низких космических температурах.

3D-печать уже нашла свое применение и занимает достойное место в промышленности по всему миру: ни одна отрасль не обходится без использования этой технологии. Сейчас во всем мире специалисты уже говорят не о лабораторных, научных применениях, а о внедрении 3D-печати в массовое производство, однако она никогда не заменит полностью традиционные способы изготовления деталей, а лишь дополнит их» [1].

Основные направления применения аддитивных технологий в российском машиностроении:

Авиация и космос

Российские авиастроительные и космические компании активно применяют аддитивные технологии для создания лёгких и прочных компонентов, таких как лопатки турбин, корпуса ракетных двигателей и другие детали, работающие в экстремальных условиях. Приведу примеры.

Объединённая двигателестроительная корпорация (ОДК):

Использование аддитивных технологий для производства деталей авиационных двигателей, таких как камеры сгорания и турбинные лопатки. Это позволяет создавать лёгкие и прочные компоненты, которые трудно изготовить традиционными методами.

Разработка и тестирование новых конструкций с использованием 3D-печати, что ускоряет процесс разработки и снижает затраты на прототипирование.

Роскосмос:

Применение аддитивных технологий для создания деталей космических аппаратов, таких как корпуса ракетных двигателей и топливные баки. Это помогает снизить вес конструкций и повысить их надёжность.

Создание прототипов и моделей для тестирования новых концепций и решений.

Энергетика

Аддитивные технологии находят своё применение в энергетическом комплексе России, особенно в сфере атомной энергетики и гидроэнергетики. Например, Росатом использует 3D-печать для создания деталей реакторов и другого оборудования, требующего высокой точности и устойчивости к агрессивным средам. Применение аддитивных технологий позволяет минимизировать отходы и сократить время производства, что критически важно для поддержания высокого уровня безопасности и эффективности атомных станций.

Транспортное машиностроение

В железнодорожном транспорте российские компании начинают применять аддитивные технологии для производства запасных частей и модернизации подвижного состава. Например, РЖД активно исследует возможности 3D-печати для создания деталей вагонов и локомотивов, что позволяет сократить время простоя подвижного состава и повысить его надёжность. В автомобильной промышленности аддитивные технологии используются для создания прототипов и мелкосерийных деталей, что ускоряет процесс разработки новых моделей и адаптации существующих (фото 1) [2].

Фото 1 - Завод Nissan в Санкт-Петербурге изготовленные на 3D-принтере детали (белые на фото) используются для фиксации крышки багажника

АвтоВАЗ:

Исследование возможностей использования аддитивных технологий для создания прототипов и мелкосерийных деталей автомобилей. Это позволяет ускорить процесс разработки новых моделей и адаптации существующих.

Потенциальное применение 3D-печати для создания индивидуальных деталей и аксессуаров, отвечающих конкретным требованиям клиентов.

Военно-промышленный комплекс

Аддитивные технологии играют важную роль в оборонной промышленности России. Они используются для создания высокоточных деталей вооружения, таких как оптические приборы, электронные компоненты и корпусные элементы. Применение 3D-печати позволяет обеспечить высокую степень секретности производства и сократить зависимость от зарубежных поставщиков.

Концерн "Калашников":

Применение аддитивных технологий для создания прототипов оружия и военной техники. Это позволяет быстро разрабатывать и тестировать новые концепции, а также производить мелкие партии специализированного оборудования.

Производство деталей, требующих высокой точности и прочности, таких как стволы огнестрельного оружия и комплектующие для бронетехники.

Морская промышленность

Объединённая судостроительная корпорация (ОСК):

Использование аддитивных технологий для создания прототипов и деталей кораблей и подводных лодок. Это помогает ускорить процесс разработки и тестирования новых проектов.

Изготовление деталей, которые трудно произвести традиционными методами, таких как гребные винты и компоненты двигателей.

Машиностроение общего назначения

Станкостроительные заводы:

Применение аддитивных технологий для создания инструмента и оснастки, необходимой для производства различных видов продукции. Это позволяет снизить затраты на закупку импортных комплектующих и ускорить производственный процесс.

Медицина и биомедицина

В медицинской отрасли аддитивные технологии применяются для создания индивидуальных имплантатов и протезов, а также для производства хирургических инструментов. Российские медицинские центры и исследовательские институты активно развивают эту область, сотрудничая с ведущими мировыми компаниями в области аддитивных технологий.

Несмотря на значительный прогресс, российское машиностроение сталкивается с рядом вызовов, связанных с внедрением аддитивных технологий:

Высокая стоимость оборудования и материалов. Инвестиции в оборудование для аддитивного производства могут оказаться значительными, особенно если предприятие планирует использовать несколько типов технологий для работы с различными материалами.

Недостаточная стандартизация и нормативная база. Пока ещё недостаточно разработаны международные стандарты и нормативные документы, регулирующие производство с использованием аддитивных технологий. Это затрудняет сертификацию продуктов и создает дополнительные сложности для внедрения новых решений в отрасли.

Ограниченность материалов. Спектр применяемых материалов постоянно расширяется, но он пока не охватывает весь диапазон свойств, необходимых для различных областей машиностроения. Некоторые виды сплавов и композитных материалов остаются сложными для 3D-печати из-за особенностей структуры и температурных режимов.

Тем не менее, развитие аддитивных технологий в России имеет большие перспективы. Государственная поддержка и инвестиции в научные исследования создают благоприятные условия для дальнейшего роста и внедрения инноваций. Новые технологии позволят российским компаниям укреплять свои позиции на мировых рынках, повышать конкурентоспособность продукции и развивать наукоёмкие отрасли экономики

Аддитивные технологии открывают новые горизонты для российского машиностроения, предлагая уникальные возможности по созданию инновационных продуктов и оптимизации производственных процессов. Несмотря на существующие вызовы, такие как высокая стоимость оборудования, ограниченное количество подходящих материалов и необходимость в постобработке, их потенциал огромен. С развитием технологий и улучшением стандартов качества аддитивное производство станет неотъемлемой частью современного машиностроительного комплекса, способствуя дальнейшему росту производительности и конкурентоспособности российских предприятий.

Список использованных источников

1 [Электронный ресурс]// Коммерсантъ: Авиастроение. Приложение №226 05.12.2023 URL: https://www.kommersant.ru/doc/6366117 (дата обращения: 24.02.2025)

2 Я.В. Бондарев Российский автопром: дорогу аддитивным технологиям! [Электронный ресурс]// CADMASTER: электрон. журн. 2018 №2(88) URL: https://www.cadmaster.ru/ (дата обращения: 24.02.2025)

3 news3Dtoday Росатом рассказал о применении аддитивных технологий в решении уникальных задач машиностроительной отрасли [Электронный ресурс]// 3D Today 06.09.2024 URL: https://3dtoday.ru/ (дата обращения: 24.02.2025)

Скачано с www.znanio.ru