Не попасть в технологическое рабство

Генеральный директор ВИАМ, академик РАН Евгений Каблов считает, что будущее за «экономикой знаний», а идеология потребления должна уйти в прошлое.

Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ) – активный игрок на поле разработки и внедрения в отечественную промышленность аддитивных технологий. На базе института создано аддитивное производство полного цикла, с использованием разработанных и произведенных самим ВИАМом металлических порошковых композиций.

Приказом Росстандарта на базе ВИАМ создан технический комитет по стандартизации аддитивных технологий. Первые десять национальных стандартов уже разработаны, два из них утверждены.

Сопричастные к теме «аддитивки» признают, что эти технологии в России продвигаются во многом благодаря энтузиазму руководителя ВИАМ, академика РАН Евгения Каблова:

- В 2010 году мы начали разрабатывать «Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». По пятилеткам. Мы тогда проанализировали все инновационные концепции и стратегии крупных интегрированных структур: Росатом, ОДК, ОАК, Роскосмос, а также Министерства обороны. Нам нужно было понять, что они собираются делать в будущем. А для того, чтобы они могли воплотить задуманное, им будут нужны новые материалы и технологии, которые мы должны разработать. На старом багаже уже ничего не сделаешь. Жизнь показывает, что если мы хотим сделать что-то качественно, то мы должны иметь другие материалы и технологии. И мы разработали такой программный документ, более 80 организаций участвовало в его создании, в том числе институты РАН. 1 декабря 2011 года он был утвержден. На основании анализа зарубежных тенденций развития материаловедения и на основании того, что происходит в нашей стране, мы отобрали 18 стратегических направлений развития материалов и технологий. И одно из направлений – аддитивные технологии. Мы написали, что в 2015 году аддитивные технологии должны войти непосредственно в промышленность.

Важно отметить, что мы сформулировали основные принципы создания материалов. Не новых материалов, а материалов нового поколения. Это не игра слов. Принципиальное отличие заключается в том, что в основу разработки материалов нового поколения закладывается четыре принципа. Первый. Это глубокие фундаментальные и фундаментально-ориентированные исследования, выполняемые РАН, государственными научными центрами и исследовательскими университетами.

Второй принцип. Это должны быть «зеленые» технологии. Нельзя создавать материалы так, как это делалось в 80-е годы. Мы нашу планету превращаем в свалку, используя полимерные композиционные материалы, которые в силу своего состава не разлагаются. Если мы не найдём технологий их переработки, мы завалим Землю мусором.

Третий. Это цифра. Цифровые технологии должны охватывать весь цикл, начиная от создания материала, его проектирования, эксплуатации, ремонта и утилизации.

И четвертый принцип – принцип единства «материал – технология – конструкция».

Мы считаем, что новая разработка может финансироваться, в том числе и государством, только тогда, когда реализованы все эти принципы.

Сейчас в мире идет необъявленная война. Но война не пушек и канонерок, идет война за знания и за доступ к технологиям. Есть три категории государств. Первая, элита, те, кто создает знания. Во главе этой группы США. Вторая – те, кто на основе новых знаний создают технологии для себя и для первой группы. Ну и третья – те, кто будет обеспечивать первые две группы ресурсами: человеческими, сырьевыми, энергетическими. Нам надо решить, где мы. Понятно, что мы не хотим быть сырьевым придатком. Но, чтобы не попасть в это технологическое рабство, нам надо развивать науку, создавать технологии, внедрять их в производство.

Президент США Барак Обама в своем время официально провозгласил, что инструментом достижения глобального превосходства Соединенных Штатов в области технологий будет аддитивное производство. Фактически аддитивные технологии – это предвестник новой технологической революции. Шестой технологический уклад будет построен на аддитивных технологиях. Эти технологии дают преимущества в производительности в 30 раз, а также огромную экономию в энергозатратах, в использовании материала. И если мы упустим момент, как это было в случае с генетикой и кибернетикой, то тогда мы уже никогда не сядем в этот поезд, мы никогда не сможем создать и мощную оборонную промышленность, и гражданский сектор.

- Шанс-то есть не отстать?

- Сегодня аддитивные технологии фактически в начале внедрения в реальное производство. Мы в ВИАМе в свое время сформулировали три уровня реализации аддитивных технологий. Первый уровень – это изготовление моделей, оснастки для литейного производства. Чтобы не как у меня в молодости было, когда под каждую отливку нужно сначала сделать стальную пресс-форму, а затем в ней модель, по которой в песчаной или керамической форме отливают деталь. Сейчас модель можно быстро сделать из фотополимера и термопласта на 3D-принтере. А можно – и вовсе сразу «напечатать» форму из песчаных материалов. Значительно быстрее и проще. Отпечатал, собрал, залил – получил деталь.

Второй уровень – это прототипирование. Сконструировали в цифре, напечатали, посмотрели на деталь «в натуре». Продули. Все хорошо.

Но самый высший уровень – это ресурсная деталь. То есть та, которую можно сразу ставить в работающий двигатель или другое изделие. Это открывает колоссальные преимущества. И сегодня цель применения аддитивных технологий – изготавливать как можно больше именно конечных деталей. Лидер здесь США, 30 процентов изготавливаемых там деталей относятся к третьему уровню, 70 – к первым двум. В Европе это соотношение 15 на 85 процентов. В Китае такое же. Но США ставит цель к 2020 году довести изготовление ресурсных деталей до 80 процентов.

- На каком уровне мы работаем?

- В России пока количество ресурсных деталей измеряется не в процентах, а в штуках.

Массовое производство начнется тогда, когда люди увидят, что это все работает. Вот General Electric активно занимается. У них есть двигатель GT7. Это основной вертолетный двигатель. В горячей части этого двигателя разработчикам удалось заменить 855 деталей на 12 модулей, которые были напечатаны на 3D-принтере. Это упрощает конструкцию, обеспечивает повышение топливной эффективности и прирост мощности.

В новом двигателе GE9X с тягой более 45 тонн, который сейчас испытывается, General Electric применил аддитивные технологии при производстве топливных форсунок с уникальной геометрией внутренних каналов, а также впервые изготовил по аддитивным технологиям лопатки турбины низкого давления всех шести ступеней.

Мы тоже начали использовать аддитивные технологии при производстве двигателей.

Первая деталь, которую мы сделали, – завихритель фронтового устройства камеры сгорания для авиадвигателя ПД-14. И почему мы ее сделали? Потому что генеральный конструктор Александр Александрович Иноземцев поверил в то, что это получится. Если не верит конструктор, то материаловед ничего не сделает. В итоге, если раньше на изготовление такой детали уходило 60 дней, при выходе годного 40%, то теперь только 5 и при 100% выходе годного.

Сейчас мы делаем четыре детали для двигателя ПД-14 по аддитивным технологиям. На предприятии «ОДК-Авиадвигатель» генеральным конструктором введена должность заместителя главного инженера по аддитивным технологиям. Он вместе с конструктором оценивает, какие детали можно и нужно перевести на производство по аддитивным технологиям, а какие продолжать производить традиционными методами. Надо взвешенно подходить. Нельзя шарахаться и говорить, что мы сейчас все переведем на аддитивные технологии. Так, я боюсь, могут «заболтать» аддитивные технологии. Красивыми словами. Здесь надо осмысленно идти шаг за шагом, с конкретными результатами.

- Как я понимаю, конкретные результаты в части разработки и производства порошков для аддитивного производства получены. Что дальше?

- Следующий важный шаг мы должны сделать в области программного обеспечения. Для аддитивных технологий – это ключевая задача. В России серьезная зависимость от иностранного программного обеспечения, которое мы все, работая в области аддитивных технологий, используем. Вот купило предприятие, к примеру, аддитивную машину у шведской компании «Arcam». Понадобилось температуру поднять на платформе до 1000 градусов, чтобы сделать нужную деталь. А в программе ограничение стоит – не выше 600 градусов. Пытаются изменить – машина выключается.

- А снять ограничение нельзя?

- Для этого надо программу изменить, а они не могут.

- Можно же, наверное, попросить производителя принтера поменять параметры.

- А производитель сказал: «Вам хватит 600 градусов».

- Вот оно как…

- Конечно. Вот это и называется «технологическое рабство». Мы вам машину и технологию продадим, но делать вы сможете только то, что мы вам позволим.

Аirbus с целью производства самолетов с применением аддитивных технологий запустил проект BionicAircraft. Задача этого проекта – программное обеспечение для аддитивных технологий с разработкой еще и топологического дизайна. Создать комплексное ПО, в котором будет и конструирование 3D-моделей, и управление процессом послойного синтеза, и генерация слоев и поддержек, и топологическая оптимизация (бионический дизайн) детали. Для этого они объединили 9 компаний в 6 странах, выделили колоссальные деньги из Евросоюза. По расчетам Аirbus, внедрение бионического дизайна позволит уменьшить массу отдельных конструкций из алюминиевых сплавов на 40%. А для узлов из титановых порошков – на 50%.

- Евгений Николаевич, они вот купили девять компаний в шести странах, а мы на базе только нашей страны всё это сделаем?

- Они не покупали эти компании, а объединились в консорциум во главе с Аirbus. В консорциум компании вошли с пониманием своих задач, обязательств и финансовой ответственности за их решение и выполнение в установленные сроки в общем проекте.

Я думаю, нам надо верить в себя. Не надо болтать. У нас в стране многие научились красиво говорить, а не брать на себя ответственность. Сказал, что сможешь – должен сделать. Например, ВИАМ решил задачу обеспечения отечественных предприятий порошковыми композициями для аддитивных технологий для различных машин.

- Вы смогли создать качественное производство металлопорошковых композиций?

- Да, мы это сделали. Надо людей поставить, которые имеют голову, знания и опыт. Я сам за молодость, но и за то, чтобы молодой человек прошел путь от простого к сложному. Прошел все ступеньки и доказал, что он способен добиться результата.

Необходимо в обществе культивировать моду на знания. Сейчас крайне важно добиться смены ментальности. У нас ментальность потребителя – а не победителя, то есть творца. Хотя уже есть люди, которые пытаются создавать. Если мы не изменим эту ситуацию, не отойдём от идеологии потребления к идеологии созидания, мы никогда не сможем добиться успеха для страны. Я вспоминаю слова Леонардо да Винчи: «Кто знает, тот может. Только бы узнать, и крылья будут». Столетия прошли, как он это сказал, но звучит по-прежнему очень актуально.

Знания и желание познать – вот этого, к сожалению, нет. И этому не учат сейчас. В советское время в школе и институте нас учили анализировать, делать на базе анализа выводы, правильно формулировать соответствующие задачи по дальнейшему развитию. Ну а сейчас?

Я с внуками иногда занимаюсь. Но сегодняшние учебники разве могут они чему-то научить? А учителя? Они ничего не объясняют: идите домой, там почитаете, потом придёте, расскажите. Зачем тогда учитель? Я учился в глубинке в Мордовии и увлёкся техникой, потому что у меня был замечательный учитель физики Владимир Николаевич Немцов. Если бы не он, я бы, может быть, чем-то другим занимался.

Хотя и сейчас много талантливых ребят. Особенно эффективная идея создания школ для одарённых детей. Такие школы есть в Татарстане, Мордовии, Башкортостане, Самарской области. Я был там. Видел, как дети учатся и получают новые знания. При этом закрепление теоретического материала проходит при большом объеме лабораторных работ. Вот тогда  дети запомнят эти знания на всю жизнь.

Возвращаясь к аддитивным технологиям… Нам надо четко разделить зоны ответственности. Какие компании работают, в каких областях. Надо, чтобы деятельность каждого участника четко была прописана. Мы предлагаем такую схему, чтобы достижения каждого участника использовались и другими. Потому что в одиночку решить эту задачу невозможно. И чьи-то попытки заявить, что они лидеры в чем-то – это введение в заблуждение руководства страны.

ВИАМ готов отвечать за металлопорошковые композиции для изготовления ресурсных деталей. У нас для этого есть не только желание, но и опыт, и есть реально реализованные проекты.

Нужно понять, кто будет делать программное обеспечение. Нужно ясно сказать, кто и когда создаст первую серийную отечественную машину для аддитивных технологий. Сказать, по какой технологии – лазерный луч, электронный луч, плазма.

Нам сейчас надо ответить на вызовы, которые стоят перед страной. Вызов номер одни – это создать двигатель ПД-35. А без аддитивных технологий мы его не создадим. А если и создадим, то он будет проигрывать в весе, экономичности и в полезной нагрузке.

И США, и Китай, и мы поставили себе цель – создать двигатель с отношением тяги к весу 20 к 1. То есть двигатель должен быть в 20 раз легче тяги, которую он дает. Сейчас этот коэффициент от 8 до 10. У нас лучший двигатель – это около 10. У американцев немного повыше.

- Я правильно понимаю, что мы подошли к какому-то техническому пределу, в части, допустим, авиационных двигателей, и для того, чтобы сделать следующий шаг, нам без аддитивных технологий не обойтись?

- Это не только в авиации. Во многих отраслях мы подошли к моменту, когда в силу того, что зарубежная промышленность будет работать на новых подходах и принципиально новых технологиях, мы не будем конкурентоспособными ни по техническим характеристикам, ни по экономическим. Это надо понимать. Аддитивные технологии должны стать основой Национальной технологической инициативы и обеспечить успешную реализацию Стратегии научно-технологического развития нашего государства.

"Эксперт" 12-18 июня 2017 №24 (1033)