ПАО «ОДК–Сатурн» является активным участником проекта АО «ОДК» по развитию аддитивных технологий. Только в 2018 году компания разработала и изготовила аддитивным способом более полутора тысяч деталей газотурбинных двигателей. Предприятие осваивает и внедряет в цепочку создания ценностей новейшее оборудование послойного синтеза, ведет по программе импортозамещения разработку и паспортизацию отечественных металлопорошковых композиций из кобальтовых, титановых сплавов и нержавеющей стали. За эти работы в 2017 году ПАО «ОДК–Сатурн» было признано лауреатом премии «Время инноваций» в номинации «Технологическая инновация года» и удостоено звания дипломанта конкурса «Авиастроитель года» в номинации «Лучший инновационный проект». О развитии аддитивных технологий в компании и корпорации рассказывает заместитель главного инженера опытного завода по аддитивным технологиям ПАО «ОДК–Сатурн», руководитель проекта «Развитие аддитивных технологий в АО «ОДК» Денис Федосеев.
Благодарим пресс-службу ПАО «ОДК–Сатурн» за предоставление данного материала.
Денис Федосеев, заместитель главного инженера опытного завода по аддитивным технологиям ПАО «ОДК–Сатурн», руководитель проекта «Развитие аддитивных технологий в АО «ОДК»
– Денис Владимирович, какие задачи стоят перед ПАО «ОДК–Сатурн», ОДК в целом в части развития аддитивных технологий?
– Для сокращения сроков разработки, стоимости освоения и вывода на глобальный рынок высокотехнологичной конкурентоспособной продукции в 2016 году инициирован проект «Аддитивные технологии в АО «ОДК». В результате реализации стратегических задач Объединенной двигателестроительной корпорации в новых сертифицированных после 2019 года двигателях до 20 % массы могут составлять детали, спроектированные и изготовленные с применением аддитивных технологий; благодаря новым технологиям проектирования, в том числе топологической оптимизации, возможно сокращение количества ДСЕ в двигателях более чем в два раза. За счет сокращения сроков и затрат на технологическую подготовку производства цикл разработки опытных деталей, изготавливаемых аддитивными технологиями, сокращается на 80 %; цикл изготовления серийных деталей, разработанных под аддитивное производство, уменьшается в несколько раз, существенно снижается стоимость изготовления.
Для решения поставленных задач на предприятиях ОДК – участниках проекта, в том числе в ПАО «ОДК–Сатурн», ведется формирование R&D-центров, включающих в себя взаимосвязанные структуры: конструкторско-технологические плато, исследовательские и опытные участки аддитивного производства. Данные центры оснащаются необходимым оборудованием для обеспечения работ по проектированию и изготовлению опытных ДСЕ ГТД, их комплексным исследованиям, испытаниям и внедрению в конструкцию. Техническим комитетом по аддитивным технологиям АО «ОДК» разработан единый реестр НИОКР предприятий по этому направлению.
То, что аддитивные технологии важны и востребованы, стало понятно на всех уровнях. Госкорпорацией «Ростех» организован центр производственной компетенции в лице АО «ЦАТ». Проекты развития аддитивных технологий в АО «ОДК» и Госкорпорации «Ростех» глубоко интегрированы. Задача проекта Ростеха состоит в обеспечении потребности российской промышленности в уникальных деталях, полученных с применением аддитивных технологий, обеспечивающих выпуск продукции, конкурентной на глобальных рынках. Так из локальных проектов создания R&D-центров на предприятиях ОДК со временем получился глобальный российский проект, и «Сатурн» стал одним из основных его участников.
– С какого времени ПАО «ОДК–Сатурн» ведет работы в этом направлении, какие результаты получены?
– ПАО «ОДК–Сатурн» занимается аддитивными технологиями с начала двухтысячных годов. Внедрив технологии быстрого прототипирования – изготовления образцов деталей из пластика для проведения конструкторских испытаний, моделей для технологии литья в оболочковую форму по выжигаемым моделям и т. д., компания получила от их внедрения существенные преимущества в скорости вывода продукции на рынок, в стоимости, как проведения исследовательских, опытно-конструкторских работ, так и итоговой продукции. Уже тогда стало понятно, что без применения «взрывных» технологий (кардинально меняющих технологический уклад) нельзя разрабатывать и производить конкурентоспособную продукцию. Поддержав тренд развития аддитивных технологий, ПАО «ОДК–Сатурн» вышло среди российских предприятий на лидирующие позиции и в настоящее время готово конкурировать по данному направлению с зарубежными компаниями.
– Как шло становление сатурновского центра аддитивных технологий?
– В 2007–2009 годах появились технологии, позволяющие работать с металлическими порошками и изготавливать не прототипы, а функциональные детали. Мы активно принимали участие в изучении новых возможностей, к 2012 году полностью сформировали свои потребности, определив для себя лучшее в своем классе технологическое оборудование. Таким образом, с 2012 года идет формирование и развитие Центра аддитивных технологий ПАО «ОДК–Сатурн».
Центр расположился в новом производственно-лабораторном корпусе, который изначально проектировался под конкретное оборудование, технологическую цепочку. Имеющийся опыт позволил быстро и качественно осваивать новые технологии при существующей проблематике и сдерживающих факторах.
В таких критичных отраслях промышленности, как газотурбодвигателестроение, особенно в гражданской авиации, предъявляются особые требования к материалам, применяемым в изделиях. Эти требования регламентированы авиационными правилами. Материал, прошедший квалификацию, получает паспорт и попадает в перечень материалов, разрешенных к применению для производства ГТД.
За последние несколько лет в рамках программы импортозамещения ПАО «ОДК–Сатурн» самостоятельно разработало ряд МПК для аддитивных технологий. Итогом этой грандиозной работы, завершившейся в июне текущего года, стала паспортизация в ВГУП «ВИАМ» первого материала – кобальтового суперсплава, теперь его применение возможно в конструкциях изделий «Сатурна», ОДК, российской промышленности в целом. Еще два материала – нержавеющая сталь и титан – получат паспорта в сентябре 2019 года. Работа идет согласно графику. И эти материалы тоже можно будет применять на практике.
– Сегодня аддитивные технологии применяются во всей продукции предприятия?
– Аддитивные технологии применяются во всей продукции ПАО «ОДК–Сатурн», и в качестве сопутствующих технологических процессов, и для разработки и внедрения в конструкцию двигателей функциональных деталей из металлопорошковых композиций.
Сегодня можно констатировать, что в любом двигателе, разрабатываемом ПАО «ОДК–Сатурн», в той или иной мере присутствуют детали, полученные с применением аддитивных технологий. Один из примеров – в конце 2017 года прошел квалификационные испытания новый морской газотурбинный двигатель М70ФРУ-Р, около 3 % от массы деталей которого изготовлены аддитивными технологиями. Это событие можно назвать знаковым в плане внедрения аддитивных технологий в конструкцию изделия.
– Безусловно, аддитивные технологии имеют свои преимущества, но стоимость материалов остается высокой?
– Стоимость аддитивного материала (металлопорошковой композиции) выше стоимости традиционного материала (паковка, отливка и т. д.). Но, например, традиционный завихритель изготавливается механообработкой из трех частей, дальше части соединяются между собой по технологии пайки, итоговая стоимость изготовления традиционными технологиями завихрителя значительно выше, а цикл изготовления длиннее, чем изготовление этой же детали как единого целого аддитивными технологиями.
Есть детали, получение которых традиционными способами невозможно. Аддитивные технологии дают ряд преимуществ для конструкторов, прежде всего это так называемая свобода дизайна – технологии послойного синтеза не ограничивают форму изделия. Еще один плюс – за счет высокой степени автоматизации, отсутствия человеческого фактора, стабильности процесса достигается практически 100-процентная повторяемость деталей.
– Конструктор принимает решение о применении аддитивных технологий? О том, что та или иная деталь должна быть изготовлена аддитивным способом?
– Конструктор не только определяет облик детали, но и обеспечивает технологичность ее изготовления, ведет проектирование на заданную стоимость. Поэтому знания возможностей и ограничений аддитивных технологий для конструктора обязательны. Такие механизмы взаимодействия, как конструкторско-технологические плато, где в неразрывной связке «конструктор–технолог» разрабатываются и внедряются уникальные продукты, обеспечивают максимальный синергетический эффект.
Вообще, в цикле изготовления и внедрения аддитивной детали в конструкцию могут быть задействованы более ста специалистов, причем состав этой команды может существенно меняться в зависимости от назначения и типа детали. Поэтому только мощные предприятия, с высоким уровнем подготовки квалифицированных кадров в различных областях, с развитой технологической, конструкторской и испытательной базой, могут себе позволить внедрять такие уникальные технологии.
В рамках проекта «Развитие аддитивных технологий в АО «ОДК» совместно с ведущей в области аддитивных технологий западногерманской компанией и ее подразделением по подготовке кадров Additive Minds разработана комплексная программа подготовки специалистов в области дизайна, технологии, качества и сертификации. С начала августа на базе АО «ЦАТ» стартовал годичный курс обучения по этой программе. Для подготовки кадрового потенциала предприятий Госкорпорации «Ростех» будут обучены более ста специалистов. Далее из них будет выделено и подготовлено около 40 специалистов уровня «эксперт», задача которых – продолжать комплексную подготовку кадров уже внутри своих компаний. Семь специалистов ПАО «ОДК–Сатурн» участвуют в этой программе.
– Секция аддитивных технологий является одной из самых востребованных на Международном технологическом форуме в Рыбинске. Как вы поработали на форуме в этом году?
– На форуме мы всегда работаем отлично. С созданной здесь площадкой – с таким уровнем приглашенных специалистов, с уровнем подачи информации – в России мало кто сравнится. Каждый год мы стараемся сфокусироваться на определенной проблематике. Этот год был посвящен новым направлениям аддитивного производства для решения задач проекта ПД-35.
Процессы не стоят на месте, основным ограничением масштабного внедрения аддитивных технологий является относительно высокая стоимость продукта, полученного по этим технологиям за счет высокой стоимости материалов и оборудования. Так вот с каждым годом планка стоимости опускается все ниже. Ожидается внедрение аддитивных технологий в такие области, как автомобилестроение, двигателестроение для автомобилей, где при массовых объемах стоимость играет решающую роль. Вот-вот это произойдет, и тогда неизбежно лавинообразное внедрение аддитивных технологий во всех отраслях промышленности. К этому надо быть готовым: в авиадвигателестроении специфичные требования, то оборудование, на котором будут работать специалисты автомобильной промышленности, нам не подходит.
– Какое оборудование используется сейчас?
– Наша отрасль (авиадвигателестроение) критична к качеству, стабильности технологических процессов. В мире всего несколько компаний (3–5), которые выпускают промышленное аддитивное оборудование, удовлетворяющее нашим требованиям, к сожалению, пока это зарубежные производители. Но и российские разработчики не стоят на месте, у нас в стране уже есть серийно выпускаемое аддитивное оборудование, работающее с металлом, очень неплохое для решения определенных задач. Мы активно взаимодействуем, формируем требования, ставим задачи, исследуем результаты. Российское машиностроение активно развивается, и это не может не радовать.
– Мы делаем аддитивные детали только для себя?
– Конечно, нет. Вот, для примера, текущая работа – это одна из деталей для одного из предприятий ОДК. Наша задача – разработка дизайна в соответствии с техническими требованиями. Такую деталь литьем получить невозможно. Для изготовления используем жаропрочный кобальтовый сплав, который паспортизован. Все идет успешно, заказчик приезжал, остался доволен.
– Это единичный случай?
– По мере возможности, исходя из своей загрузки, мы стараемся идти навстречу внешним заказчикам.
– Одно дело идти навстречу, другое – искать заказы.
– На текущий момент у нас нет такой проблемы. Специалисты сконцентрированы на решении задач ПАО «ОДК–Сатурн» и других предприятий АО «ОДК», а оборудование максимально загружено и работает 24 часа в сутки.
Компетенции – это знания, умения и опыт. Серийное производство – это по факту отработанные, повторяющиеся операции. Чтобы быть в лидерах, нужно постоянно работать с новыми проектами, новыми деталями, новыми заказами, с различным дизайном деталей и т. д. Только так можно совершенствовать свое мастерство, наращивать компетенции. Задача R&D-центров ОДК – разработка элементов новейших двигателей с уникальными характеристиками, разработка технологий аддитивного производства и внедрения их в серию. Задача серии – это высокорентабельное производство большого объема деталей с минимальными накладными расходами по отработанной технологии. На уровне Ростеха принято решение, что центр серийного производства – это созданный АО «ЦАТ».
– Насколько R&D-центры ОДК взаимосвязаны?
– Развитие идет в рамках единого проекта. Все R&D-центры связаны единой технологической платформой, единой нормативной документацией, базой знаний и возможностью коллективного решения сложных задач. У каждого центра своя специализация, и каждый центр может воспользоваться компетенциями другого. Это интересный проект с точки зрения его конфигурации. Без участия, поддержки, заинтересованности руководства компании и корпорации этот проект вряд ли бы состоялся. Несомненно, поддержка людей, которые отвечают за стратегическое развитие корпорации, очень важна.
