Отпечаток в небе
«С хорошим двигателем и ворота полетят», — такую фразу приписывают великому конструктору Валентину Глушко. В XXI веке поднять самолет в воздух — дело нехитрое. Намного сложнее сделать полет доступным и экономически выгодным. Помочь в этом могут технологии 3D-печати, над внедрением которых работают ученые Сколтеха
Эффект масштаба превращает рынок потребительской электроники в рай: опытно-конструкторские работы для создания новых микропроцессоров обходятся Apple и Qualcomm в миллиарды долларов, но эти затраты размазываются по миллионам проданных устройств. В авиации это не работает. Самый массовый самолет, Cessna 172, был выпущен в количестве 44 тысяч экземпляров за почти семьдесят лет. А из авиалайнеров рубеж в 10 тысяч проданных самолетов перешагнули только Boeing 737 и Airbus 320 — и это целые семейства машин, а не отдельные модели.
Получается, с экономической точки зрения серийное производство авиационной техники незначительно отличается от штучного. Специфические станки, оснастки, производственные линии, которые могли бы производить миллионы самолетов, лишь удорожают производство и тормозят модернизацию моделей. Что, если заменить их 3D-принтерами?
Печатать самолеты и летать на них — звучит пугающе. В отрасли, где безопасность всегда была дороже денег, любой новой технологии предстоит пройти долгий путь, чтобы заслужить доверие потребителей — и сертификационных органов. Над ускорением процесса работает Лаборатория иерархических структурированных материалов Центра системного проектирования Сколтеха в сотрудничестве с Московским авиационным институтом. Проект СМАП — Система менеджмента аддитивного производства — станет ключом к успешному внедрению 3D-печати в авиапромышленность.
Перепись принтеров
Врожденный недостаток аддитивных технологий — нестабильность результата. Сложно обеспечить воспроизводимость свойств конечного продукта на уровне классических методов. Качество деталей зависит от множества параметров: атмосферы внутри рабочей камеры принтера, износа печатающего механизма, качества сырья и даже версии используемого программного обеспечения.
Российские ученые стремятся сделать процесс печати предсказуемым. Они создают комплекс моделей, предсказывающих свойства материалов, изготовленных с помощью аддитивных технологий. Модели проходят валидацию — сопоставление предсказанных свойств с напечатанными деталями. В результате должен появиться продукт, позволяющий инженерам-конструкторам задать желаемые свойства и получить набор инструкций для конкретного принтера, обеспечивающий воспроизведение нужного результата.
Звучит достаточно просто, но в реальности — колоссальный труд. С теоретической частью проблем меньше всего. И в Сколтехе, и в партнерских научно-исследовательских учреждениях есть достаточные компетенции. Но создание моделей опирается не только на теорию — нужны эксперименты. Большое количество опытов, генерирующих огромные объемы данных, которые требуется обработать и интерпретировать.