Детали под рукой: как 3D-принтеры применяются в тяжелой промышленности уже сейчас

«Иногда нужную деталь приходится заказывать за месяцы, – рассказывает Кирилл Ярцев, возглавляющий направление аддитивных технологий департамента технологических инноваций "Норникеля". – Можно представить, какая это головная боль для людей, занятых поддержанием работоспособности техники, ведь требуется все предусмотреть и загодя подготовить заявки на закупку многих позиций».

Решить проблему позволяет 3D-печать: благодаря ей нужные детали можно получить практически сразу – и к тому же недалеко от площадки. Аналогичное производство с обычными способами обработки металла – фрезеровкой, ковкой, сваркой – потребует наличия большого парка оборудования и множества специалистов, фактически это должен быть целый завод. С 3D-печатью все становится проще: имея несколько принтеров разного типа, можно произвести если не саму деталь, то ее основу, которая потребует минимальной обработки, выполнимой практически на любой ремонтной площадке.

«Все потребности всех предприятий мы охватить не можем, поэтому ориентируемся на поиск ключевых технологических этапов и узлов, от которых критически зависит производство и его эффективность, – объясняет Кирилл. – Есть оборудование, выход которого из строя почти не повлияет на работу цеха. А вот если откажет что-то на обогатительной фабрике, это отразится на всей производственной цепочке. Поэтому мы уверены, что технология 3D-печати будет актуальна на самых важных участках в регионах нашего присутствия».

Производство резко приблизится к предприятиям, в разы сокращая дистанцию и время поступления нужных деталей. «К тому же сейчас всем важно импортозамещение, – добавляет Кирилл Ярцев. – Раньше немало оборудования и деталей мы доставляли из-за океана. В сравнении с этим площадка где-нибудь в Красноярске – практически в соседнем подъезде. Распечатанные заготовки доставят в цех механической обработки за несколько дней – подчеркиваю, дней, а не месяцев, как было до сих пор».

Цель компании – максимально уйти от внеплановых простоев оборудования, добиться соотношения 70:30 между западными и российскими производителями деталей. С этой точки зрения 3D-печать – якорная технология для импортозамещения.

Первоначально в 3D-печати применялся пластик, и сегодня такая технология остается самой простой и распространенной. Подобные принтеры в «Норникеле» используют для быстрой замены мелких, некритичных деталей. Однако когда речь идет о важных, тяжело нагруженных узлах, обычного пластика явно недостаточно. Поэтому специалисты в области аддитивных технологий отрабатывают другие методы 3D-печати для промышленности.

Прежде всего это Binder Jetting (BJ) – послойное нанесение порошка и связующего, что позволяет использовать разные материалы, включая керамику, гипс, металлы и песок.

«Возможно, это не самый "хайповый" вид 3D-печати, но зато он уже нашел реальное применение в промышленности», – говорит Кирилл. BJ позволяет оперативно распечатывать песочные формы для отливки тяжело нагруженных деталей. «Другое направление – печать непосредственно металлом, с помощью лазерного спекания, – продолжает Ярцев. – Как правило, таким методом мы получаем не больше нескольких деталей, зато их можно сделать быстро, а по некоторым позициям – еще и недорого».

Пока что направление аддитивных технологий в «Норникеле» лишь готовится к развертыванию и интеграции в производственные цепочки компании. Ведь одно дело – абстрактная технология, а другое – реальное предприятие с его потребностями. Для начала нужно выполнить ревизию процессов, найти и выбрать детали, которые будут охвачены 3D-печатной поддержкой. Зачастую инженеры не просто учатся делать точные копии таких узлов, но и дорабатывают их с учетом пожеланий своих коллег.

«Если что-то выходит из строя каждую неделю, мы меняем химию, ищем более стойкие материалы. Например, у нас был такой случай: из-за большого давления воды один и тот же компонент большого агрегата постоянно ломался, – рассказывает Кирилл. – Мы тщательно изучили модель и попробовали сделать ее из более прочного материала: провели математическое моделирование, распечатали, протестировали – в итоге она стала намного надежнее. Теперь заменять ее практически не требуется».

«В последние годы аддитивные технологии успешно внедряются в производство. Большая часть номенклатуры ответственных узлов и деталей импортного оборудования разрабатывается с применением обратного инжиниринга. Тем самым снижение качества исключается, отпечатанные образцы не уступают оригинальным запчастям от производителя, – говорит Анна Коротченкова, директор департамента технологических инноваций. – Многие российские компании уже освоили выпуск 3D-принтеров для работы с пластиком, а принтеры для лазерного спекания и BJ-печати можно найти в Китае. Аналогичная ситуация сложилась и с расходными материалами: в России выпускаются песок для печати форм и металлические порошки».

Параллельно в «Норникеле» работают над созданием собственных материалов для печати деталей. Прежде всего речь идет о порошках на основе жаропрочных никелево-хромовых сплавов, которые отличаются устойчивостью и к высоким температурам, и к агрессивной химической среде. «Возможно, когда-нибудь у нас будет налажено массовое производство таких порошков для 3D-печати, – добавляет Кирилл Ярцев. – Ведь там много никеля, а значит, там должны быть и мы».