Additív technológiák: A széles körű alkalmazás küszöbén

A PD-14 polgári repülőgép-hajtómű tervezési tapasztalata azt mutatta, hogy fejlett technológiák és anyagok nélkül lehetetlen naprakész versenyképes motort létrehozni. Az egyik kulcsfontosságú tényező itt az alkatrészek és a szerkezet topológiaoptimalizálásának módszere, valamint az előírt jellemzőkkel rendelkező szerkezeti elemek előállítását segítő additív technológiák. Az ilyen megközelítések alkalmazása nemcsak a polgári termékek, hanem a katonai termékek hatékonyságát is biztosítja. Mil.Press ma megtudta, hogyan integrálja az orosz motorgyártó ipar az innovációkat.

Bizonyított eredmények

A United Engine Corporation (a Rostec tagja) szerint az adalék technológiák (AT) asszimilációja minden leányvállalatnál folyik. A vállalat azt tervezi, hogy az AT alkalmazását a fejlett orosz gázturbinás motorok tervezése és integrálása során kell elvégezni, amelyek 2019 után minősítést kapnak. A kérdés elsősorban a leendő helikopter motorra és a nagy teljesítményű PD-35 motorra vonatkozik.

Ezeknek és más fejlett motoroknak lesznek az úgynevezett „bionikusan tervezett” alkatrészei, vagyis a topológia szempontjából optimalizáltak. Ez a megközelítés magában foglalja az alkatrészek és szerkezetek tervezését az őket terhelő funkcionális terhelések alapján. Ez segít minden felesleges dolgot félretenni, és csak a funkcionalitás biztosításához szükséges köteteket hagyja meg.

Végül összetett, nem konvencionális struktúrák jönnek létre, amelyeket a hagyományos technológiák gyakran nem tudnak elkészíteni. És az AT itt sokat segít.

"A topológia optimalizálásának sok esetben az additív technológiák jelentik az egyetlen megoldást a komplex profilú alkatrészek gyártására" - magyarázta Denis Fedoseyev, az AT kísérleti létesítmény ODK-Saturn főmérnök-helyettese.

Az összetett szerkezetek megszerzéséhez a hagyományos gyártási módszerekhez, például az öntéshez vagy a szerszámgépekhez, hosszú távú és költséges technológiai előkészületekre van szükség - tette hozzá a szakember. Az AT segít kizárni vagy minimalizálni ezeket a gyártási szakaszokat.

Ezt megerősíti a speciális intézetek tapasztalata is. Az AT segítségével az All-Russian Repülőgép-anyagokkal foglalkozó kutatóintézet (VIAM) 5 napon belül szintetizált egy égőkamrát, amely a hagyományos gyártáshoz körülbelül 4 hónapot vesz igénybe. A kamra sikeresen teljesítette a próbákat és hatékony teljesítményt nyújtott.

2% -tól 20% -ig

"A jövő látszólag az additív technológiákban rejlik. Most felkészültünk arra, hogy az ilyen módszerrel gyártott alkatrészeket gázturbinás motorokban alkalmazzuk" - mondta Alekszandr Vatagin, az ODK-Klimov ügyvezető igazgatója.

Ehhez a célhoz a legközelebb az ODK-Szaturnusz áll. 2017-ben a vállalat megtervezte és integrálta az adalékanyagok gyártásához szükséges alkatrészek egységes ciklusát, amely csökkentette az új elemek és egységek tervdokumentumaiba történő fejlesztés és integráció feltételeit.

Az egységes tervezési ciklus alkalmazásával a mérnökök 30-50% -kal elérték az alkatrészek súlycsökkenését, elérték a statikus/dinamikus szilárdsági jellemzők szükséges szintjét, és az eredeti alkatrészek vonatkozásában kétszer csökkentették a tartószerkezetek számát, ami jelentős anyaggazdaságosság.

Az AT-n keresztül a vállalat leginkább kis méretű, komplex profilú alkatrészeket gyárt. Ezek különösen az égéstér elemei, konzolok, lapátforgatók alkatrészei, mechanikai elemek, a gázturbinás motorok megkerülése és terelői.

"Ez a megközelítés biztosítja az alkatrészek funkcionális tökéletességét. 2016-ban a Saturn AT-vel több mint 600 rozsdamentes acélból, kobaltból és titánötvözetből készült gázturbina elemet állított elő. A mai motorok mintegy 2% -a adalék technológiával készült alkatrészekre esik. 20% -ra emeljük ezt a paramétert "- osztotta meg Dmitry Karelin, az UEC főtervező-helyettese.

Tömeggyártás látható

"Szakértelmük és igényeik alapján a vállalatok összeállítják az alkatrészlistákat és kísérleteket hajtanak végre, míg a tömegtermelést a Rostec adalék-technológiai központjában telepítik" - mondta Dmitrij Karelin.

Tét nagy mérlegeken

"A technológiát Oroszországban már bevezették. Van tömeggyártás is, de még mindig kicsiben. Az AT szélesebb körű alkalmazásának kérdése továbbra is kiemelkedő" - véli a speciális repülőgép-kutató intézet magas rangú tisztviselője.

"Ez egy szisztémás kérdés. Úgy látjuk azonban, hogy az ország folyamatosan fektet be ezekbe a technológiákba, és a mennyiség elkezdett minőségivé alakulni" - tette hozzá a szakember.

Globális lemaradás és helyi lépések

Az elért eredmények ellenére Oroszország továbbra is a globális folyamatok görbéje mögött marad. A VIAM vezérigazgatója, Evgeny Kablov szerint az adalékanyag-technológiák nemzetközi piaca körülbelül 5 milliárd USD-t tesz ki, és az előrejelzések szerint 2021-re ez az érték 21 milliárd USD-re nő. Jelenleg a piac több mint 50% -a az Egyesült Államokra, Nagy-Britanniára és Németországra irányul, ezeket aktívan üldözi Délkelet-Ázsia, Kína vezetésével. Oroszország részesedése csak 2%.

A technológiai vezetés kérdése nem kevésbé sürgős. Új anyagok nélkül a korszerű motorgyártó ipar lehetetlen. Tehát az orosz tudománynak és iparnak adott feladat a fejlett PD-35 motor létrehozásával kapcsolatban sok szempontból megoldást igényel az anyagmérnöki szinten.

A fő erőfeszítések a turbinapengék polimer kompozitjaira összpontosulnak, olyan fém kompozitokra, mint az intermetál titán, amelyek helyettesíthetik az acélt, és majdnem kétszer könnyebbek, mint a jelenlegi motorokban használtak. Ezek nagyon hőálló anyagok, amelyek működési hőmérséklete kb. 1500 ° C hűtés nélkül.

"A világ most versenyez, aki eléri az ideális paramétereket a motorokban. A versenyképesség a súlytól, a teljesítménytől és a tervezés hatékonyságától függ. Az AT egyszerre segít megoldani az anyagokkal, a technológiával és a kialakítással kapcsolatos kérdéseket. És mindezt határozottan be kell integrálni a fejlesztés szakaszában" - magyarázta Jevgenyij Kablov.

Lokalizáció, személyzet, dokumentumok

A technológia lokalizálása továbbra is a kritikus kérdés. Jevgenyij Kablov szerint Oroszországban ma már szinte minden kulcsfontosságú elem importálva van, például a berendezések és a szoftverek. Az egyetlen függőség, amelyet sikerült legyőzniük, az anyagok, mivel Oroszország gyártásra alkalmas fémpor kompozitokat tervezett.

"Van néhány probléma az AT által gyártott alkatrészek tanúsításával kapcsolatban. Ezt a pontot még nem írták elő a szabályozások. A speciális intézetek sem vázolták fel a szükséges tesztek körét az egyes termékek esetében. De ez a munka egyébként is folyamatban van", - zárta szavait Vatetin Sándor.

Army-2020 Katonai Fórum: 7 nap 49 perc alatt

Az orosz katonaság távirányítású rakodókat alkalmazhat

A „Pioneer-M” kutatóhajó kikötési próbái év végére kezdődnek

Oroszország adaptálta az „Athlete” Rover exportra, készen áll a „Boomerang” platform megjelenítésére

Új APC fejlett harci modullal az orosz katonaság számára

Frissített UAV Veer, hogy megjelenjen a Army-2020 fórumon

2020. augusztus 24. 0:42

Mil.Press TV: Interpolitex-2020 Az UAV-k egyesítésének kitett előnyei

Interpolitex történetek: Drónok mentették meg az embereket az Északi-sarkon

Az UAV 2010 óta sokat akar debütálni az Interpolitex kiállításon

Army-2020 Katonai Fórum: 7 nap 49 perc alatt