Как ученые пустили лазер в дело: 3D-принтеры и алкорамки
Компания «Лазерные системы» из науки шагнула в прикладной мир бизнеса, создав первые официально признанные отечественные 3D-принтеры по технологии селективного лазерного сплавления металлов (SLM)
Удивительно слышать, как это объемное сооружение размером с жилую комнату называют «принтер», но это он и есть, только промышленный вариант, предназначенный для выращивания деталей и узлов из порошков металлов методом 3D-печати. Создан он в России, в стенах компании «Лазерные системы». У него русские «мозги», то есть программы, его проектировали петербургские инженеры и конструкторы. И даже собран он, по заключению Минпромторга, на 75% из комплектующих российского производства, набрав максимальное количество балов в соответствии с 719-м постановлением правительства.
Сторонний наблюдатель может подумать: ну вот же, могут сделать, когда захотят! Вот оно, импортозамещение в действии! На самом деле в «Лазерных системах» с лазером на «ты» очень давно, ведь компания создавалась еще в 1990-е как научно-производственное предприятие группой ученых и инженеров на базе Балтийского государственного технического университета (БГТУ) «Военмех» им. Д. Ф. Устинова. Долгое время предприятие возглавлял Анатолий Борейшо, доктор наук, один из разработчиков отечественных лазерных систем летательных аппаратов. Вплоть до 2015 года основными задачами компании были НИОКР, выполнение госзаказов для разных министерств и частных клиентов. И только построив на территории особой экономической зоны технико-внедренческого типа «Санкт-Петербург» высокотехнологичный производственный комплекс площадью 6000 кв. м, компания начала расти как реально действующее производственное предприятие, способное серийно выпускать оригинальные продукты собственной разработки.
В портфеле наукоемкой компании имеется большой запас идей и компетенций, но вот какие из них выводить в люди — диктует уже рынок. О том, как «Лазерные системы» подхватили тренд на развитие аддитивных технологий, параллельно разработав собственную программу обучения кадров для обслуживания этого сложного оборудования, о создании облакомеров и лидаров для машинного зрения, а также о неожиданной роли компании в борьбе за трезвость рабочего класса в России «Моноклю» рассказал директор департамента аддитивных технологий компании Алексей Ким.
— Рынок аддитивных технологий в России показывает бурный рост, вызванный прежде всего потребностью предприятий в замещении запчастей к импортному оборудованию. А как вы на него пришли, когда начали выпускать 3D-принтеры по технологии SLM?
— Аддитивной технологией в части селективного лазерного сплавления металлических порошков, она же SLM (Selective Laser Melting), мы начали заниматься с 2016 года, когда наша компания взяла ниокровскую работу по созданию неких технологий для 3D-печати: нанесения металлических порошков, сплавления металлических порошков с помощью лазерного излучения и так далее. Мы эту научную работу успешно реализовали, накопили большое количество компетенций и задумались: а что с этими знаниями делать дальше? Положить в стол как задел на будущее или же попытаться создать рыночный продукт, 3D-принтер, который будет иметь какую-то коммерческую значимость? Пошли по второму пути, начали эти компетенции инициативным порядком для себя развивать и в итоге в 2017 году разработали наш первый 3D-принтер, который, кстати, до сих пор у нас работает.
Естественно, мы ориентировались на известных западных производителей в части технических решений, которые там применялись: анализировали их, довольно глубоко изучали. Но наш принтер не копия западного, это машина в своем роде уникальная, самодостаточная и полностью разработанная нами. Во всех наших принтерах, которые давно выпускаются серийно, все решения — собственные, как в части программного обеспечения, так и в части технического воплощения — разработки, изготовления, поставки.
До 2022 года аддитивное направление, в частности SLMоборудование отечественного производства, было не очень популярно, так как на рынке присутствовали представители европейских и американских компаний — EOS, SLM, Concept Laser, Trumpf, 3D Systems и других. Собственно, эта технология из Европы и пришла, не мы ее придумали. Поэтому спрос на отечественное оборудование был крайне незначительным, присутствовал некий скепсис до февраля 2022 года. А потом произошли известные события, и в течение нескольких месяцев конъюнктура рынка очень сильно изменилась, потому что все западные производители в этом сегменте ушли с нашего рынка, буквально в течение первого месяца все разбежались. Но промышленность SLM-технологию уже успела пощупать, успела в ней заинтересоваться. И с того времени, со второй половины 2022 года, мы уже видим большой интерес к отечественной продукции.
— Китайское аддитивное оборудование разве не конкурент для вас?
— На рынке присутствует азиатское оборудование, китайское, но с ним тоже есть трудности. Во-первых, многих останавливает качество такого оборудования, а во-вторых, проблемы с сервисом. Гораздо удобнее иметь дело с производителем в России — это склад запчастей, оперативная поддержка, контроль качества, обучение специалистов заказчика производителем. Это и есть козыри отечественных производителей, в частности наши. Да и по цене мы с Китаем хорошо конкурируем, в зависимости от модификации и комплектации где-то на десять-двадцать процентов дешевле можем быть. Плюс ко всему рынок, испуганный уходом западных поставщиков, теперь настороженно смотрит и на Китай — как бы он не стал второй Европой, ведь вторичных санкций там боятся. А для нас это окно возможностей, мы стремимся максимально много сделать сейчас. Да, SLM-технология сложная, дорогая, тяжелая, но эффективная и в ряде случаев незаменимая, уникальная.
— А в чем ее уникальность?
— Вот я вам сейчас покажу наиболее яркие образцы деталей, полностью напечатанные на металлическом 3D-принтере. Вот это изделие в готовом виде имеет закрытую цилиндрическую форму, но мы электроэрозией вырезали из него сегменты, чтобы показать внутреннюю структуру. Это смесительная головка жидкостного реактивного двигателя, изначально ее собирали из 105 деталей, а в своей трудоемкости производство изделия составляло порядка тысячи часов. Нам удалось оптимизировать процесс, сделать изделие единым, цельным, по сути одной деталью, сократив трудоемкость примерно в десять раз. На срезе видно, насколько сложна структура этой смесительной головки, какие тонкие здесь каналы, поры.
Или вот еще посмотрите на это изделие в разрезе — на горелку газотурбинного агрегата, которую мы сделали совместно с крупной газодобывающей компанией в рамках импортозамещения. Так вот, эти изделия невозможно изготовить никаким методом, кроме аддитивного: ни отливкой, ни фрезеровкой, ни токаркой — только вырастить. Если мы будем отливать деталь, а это самая близкая технология к изделию, то никогда не сможем из полостей удалить остатки формы, они так и останутся. Вот для таких случаев, для изготовления особо сложных изделий, которые невозможно создать иначе либо нецелесообразно делать с помощью других технологий, аддитивная история подходит лучше всего. Она здесь имеет и самую большую финансовую, экономическую эффективность.
Однако это вовсе не означает, что аддитивные технологии подходят только для выпуска сложных изделий, можно производить и относительно простые детали, правда, им будет сложнее выдерживать конкуренцию с традиционными методами производства, с классической мехобработкой или литьем, но можно и конкурировать, если речь идет о мелких сериях. Дело в том, что аддитивная технология —производство небыстрое, производительность не очень высокая ввиду физики процесса. Но зато, если вам нужно изготовить какой-нибудь волновод в штучном экземпляре, это лучшее решение. Потому что классический метод изготовления волновода предусматривает создание сложной технологической оснастки, которая стоит дорого. В итоге и сам волновод получается дорогим. А в аддитивной технологии оснастка вообще никакая не нужна, у нас просто деталь вырастает. И для таких историй, как антенны, рупорные конструкции, полотна ФАР