Алексей Дуб: 3D-печать поможет Росатому быть лидером высоких технологий
Одним из ключевых направлений новой стратегии инновационного развития госкорпорации "Росатом" определены аддитивные технологии, позволяющие в прямом смысле слова печатать самые разные и притом сложные объекты. Научный дивизион Росатома АО "Наука и инновации" является ведущим в отрасли по развитию этого уникального направления.
О том, почему 3D-печать похожа на игру "Тетрис", можно ли таким образом "вырастить" корпус ядерного реактора, и о философской стороне новых технологий в интервью РИА Новости рассказал первый заместитель генерального директора "Науки и инноваций" Алексей Дуб.
— Человечество в XXI веке явно не испытывает недостатка в самых разных новых технологиях — здесь и цифровые технологии, и нанотехнологии, и биотехнологии. И вот сравнительно недавно появилось словосочетание "аддитивные технологии". Что стоит за ним?
— Вообще, принцип аддитивности — это "выращивание", слой за слоем, больших трехмерных объектов из малых, элементарных частей. В этом принципиальное отличие аддитивных технологий от традиционных промышленных методов, когда от большой заготовки отрезается все ненужное, чтобы создать конкретную деталь.
Это похоже игру в "Тетрис" или детский конструктор, в котором из кирпичиков разной формы можно сложить дом. Известно, что чем меньше по размерам такие кирпичики, тем меньше искажения, которые при этом образуются, и тем более сложную структуру можно создать. Важно, что при аддитивном наращивании не происходит изменения свойств новой структуры при увеличении размеров.
— Налицо противоречие известному философскому тезису о переходе количества в качество.
— Я имел в виду, что если мы возьмем кирпич, то можно из него построить одноэтажный дом, а можно возвести небоскреб. Но функции здания при этом не изменятся — дом останется домом.
Роль кирпичиков в аддитивной металлургии играют специальные металлические порошки, ну а их укладка происходит с помощью специальных 3D-принтеров.
— В чем же главные преимущества аддитивных технологий?
— Прежде всего — в отсутствии сложных технологических цепочек. Изделие можно изготавливать фактически на одном агрегате. Кроме того, на порядок ускоряется период инноваций, когда от конструкторской, цифровой модели до готового прототипа и даже образца изделия проходит несколько дней.
— А как соотносятся атомные и аддитивные технологии? Почему Росатом делает ставку на 3D-печать, определяя ее одним из своих ключевых инновационных направлений?
— На сегодняшний день в мире очень высока конкуренция за источники энергии. И атомной энергетике надо конкурировать уже не только с тепловой и гидроэнергетикой, но и с ветровой и солнечной энергетикой. Для этого надо в том числе снижать себестоимость строительства атомных станций, их оборудования. И аддитивные технологии помогают это сделать.
Плюс к этому Росатом, конечно, должен ассоциироваться с лидерством в науке и технологиях. И невозможно быть на первых ролях, не опираясь на современные технологии, не заглядывая вдаль.
Что я еще хочу подчеркнуть — 3D-принтеры, которые нам предлагают покупать за рубежом, заточены на получение прототипов изделий, но никто не обещает получения из них реальных деталей, которые могут стать частью настоящей конструкции. И наша задача — сделать технологию, которую бы конструкторы воспринимали как реальный инструмент для воплощения своих идей в металл.
За два с половиной года направление трехмерной печати стало одним из главных в неядерном бизнесе Росатома. На сегодняшний момент разработана дорожная карта и стратегия развития аддитивных технологий в атомной отрасли.
— Что планируется сделать в соответствии с этими документами?
— К концу 2018 года Росатом должен получить необходимый набор компетенций, чтобы полностью реализовывать аддитивные технологии как услугу. Планируется иметь собственное оборудование, материалы и технологии, чтобы предлагать на внешнем рынке возможность реализовывать в готовых изделиях любые конструкторские задумки.
Но для выхода на новые рынки нужна референтность, то есть мы обязаны показать внешнему потенциальному потребителю, что именно мы можем. И поэтому для нас на первом этапе будут важны заказы внутри отрасли. На них мы будем набираться необходимого опыта.
У нас на сегодняшний день есть подтверждения из разных промышленных дивизионов, что можно было бы изготовить методом аддитивных технологий.
— А какое оборудование атомных энергоблоков можно напечатать? Например, корпус ядерного реактора?
— Ну о корпусе реактора можно пока говорить в фантазийном ключе. Ведь в силу совершенно оправданного консерватизма атомной отрасли, основанного на безусловном приоритете безопасности, мы не можем сказать, что методом аддитивных технологий мы завтра будем "выращивать" корпуса реакторов или топливные элементы. Для начала надо знать, как такие изделия, будучи напечатанными, поведут себя в реальных условиях — прежде всего при облучении большими потоками нейтронов.
Сейчас мы говорим об аддитивных технологиях для производства, в котором очень важен высокий коэффициент выхода годных изделий. Поэтому в текущей перспективе это будут изделия, ограниченные массой в несколько сотен килограммов.
Но мы предполагаем к 2018 году часть этих изделий поставить на облучение в исследовательские реакторы, и это обязательно будет сделано.
— С каким оснащением вы подходите к реализации своих планов?
— На сегодняшний мы имеем созданный на предприятии Росатома ЦНИИТМАШ 3D-принтер, предназначенный для промышленного производства. На этом принтере мы начинаем исследовать влияние новых технологий и материалов на свойства конечных изделий. Это очень интересная часть работы.
Через примерно полгода — девять месяцев мы выйдем в свет с изделиями, гарантированно обладающими необходимыми свойствами.
Параллельно мы занимаемся совершенствованием технологического оборудования. Сейчас на базе предприятия Росатома Уральского электрохимического комбината под Екатеринбургом изготавливается новый принтер с более высокой производительностью. Если сейчас мы имеем производительность порядка 15 кубических сантиметров в час, то на новой установке мы будем иметь свыше 40 кубических сантиметров в час, и это уже делает технологию более эффективной.
Этот принтер должен быть готов в 2017 году.
— Как принтеры "от Росатома" выглядят по сравнению с лучшими зарубежными установками?
— Мы находимся на мировом уровне. Причем мы сделали первый шаг гораздо позже, чем остальные, но зато сразу шагнули далеко, опираясь на существовавшие компетенции. У созданного в ЦНИИТМАШе принтера большой объем рабочей камеры, каким обладают далеко не все принтеры, которые зарубежные компании создавали у себя, при этом, мягко говоря, дольше двух лет.
— Всего ли у вас достаточно, чтобы полноценно развернуть работы? Чего, наоборот, не хватает?
— На сегодняшний момент, как нам представляется, имеются все "ингредиенты". Не хватает только скорости движения, и главное, над чем мы работаем, — это ускорить наше движение вперед. Но есть лимитирующие звенья, через которые перешагнуть нельзя. Это так же, как если бы мы строили дом — нельзя не дать штукатурке высохнуть, прежде чем начать красить стены.
— Какие предприятия Росатома задействованы в этих работах — как по созданию лазеров, так и производству порошков?
— В производстве порошков задействованы предприятия нашего контура "Наука и инновации" — это "Гиредмет" и ВНИИХТ, как промышленная площадка — это УЭХК, сейчас будут подключаться материаловедческие организации — это прежде всего наш отраслевой ЦНИИТМАШ. Будут участвовать внешние организации — вузы МИСиС и петербургский Политех.
Кроме того, мы активно взаимодействуем с Всероссийским институтом авиационных материалов (ВИАМ). Ведь развитие технологий невозможно без создания нормативной базы. Поэтому осенью прошлого года Росстандартом был сформирован соответствующий технический комитет, где мы с ВИАМом являемся ведущими организациями.
— Вернемся к философской стороне новых технологий. Когда, на ваш взгляд, трехмерная печать перестанет быть новинкой и станет рутинной процедурой? Иными словами, когда количество перейдет-таки в качество?
— Любая вновь появляющаяся технология становится обыденной не сразу. Это сейчас для нас мобильный телефон — обычная вещь, хотя он появился 30 лет назад. Мы услышали о том, что есть аддитивные технологии, года три назад. С учетом ускорения прогресса мы в ближайшие три-пять лет увидим фантастические изменения.
Я лично считаю, как только любой конструктор поймет, что 3D-принтер является его таким же инструментом конструирования, как сейчас компьютер, то мы сразу перейдем в новую технологическую формацию. Когда можно будет не только видеть трехмерное изделие на экране, но и держать в руках изготовленную буквально за считанные дни по компьютерным чертежам деталь.
О том, почему 3D-печать похожа на игру "Тетрис", можно ли таким образом "вырастить" корпус ядерного реактора, и о философской стороне новых технологий в интервью РИА Новости рассказал первый заместитель генерального директора "Науки и инноваций" Алексей Дуб.
— Человечество в XXI веке явно не испытывает недостатка в самых разных новых технологиях — здесь и цифровые технологии, и нанотехнологии, и биотехнологии. И вот сравнительно недавно появилось словосочетание "аддитивные технологии". Что стоит за ним?
— Вообще, принцип аддитивности — это "выращивание", слой за слоем, больших трехмерных объектов из малых, элементарных частей. В этом принципиальное отличие аддитивных технологий от традиционных промышленных методов, когда от большой заготовки отрезается все ненужное, чтобы создать конкретную деталь.
Это похоже игру в "Тетрис" или детский конструктор, в котором из кирпичиков разной формы можно сложить дом. Известно, что чем меньше по размерам такие кирпичики, тем меньше искажения, которые при этом образуются, и тем более сложную структуру можно создать. Важно, что при аддитивном наращивании не происходит изменения свойств новой структуры при увеличении размеров.
— Налицо противоречие известному философскому тезису о переходе количества в качество.
— Я имел в виду, что если мы возьмем кирпич, то можно из него построить одноэтажный дом, а можно возвести небоскреб. Но функции здания при этом не изменятся — дом останется домом.
Роль кирпичиков в аддитивной металлургии играют специальные металлические порошки, ну а их укладка происходит с помощью специальных 3D-принтеров.
— В чем же главные преимущества аддитивных технологий?
— Прежде всего — в отсутствии сложных технологических цепочек. Изделие можно изготавливать фактически на одном агрегате. Кроме того, на порядок ускоряется период инноваций, когда от конструкторской, цифровой модели до готового прототипа и даже образца изделия проходит несколько дней.
— А как соотносятся атомные и аддитивные технологии? Почему Росатом делает ставку на 3D-печать, определяя ее одним из своих ключевых инновационных направлений?
— На сегодняшний день в мире очень высока конкуренция за источники энергии. И атомной энергетике надо конкурировать уже не только с тепловой и гидроэнергетикой, но и с ветровой и солнечной энергетикой. Для этого надо в том числе снижать себестоимость строительства атомных станций, их оборудования. И аддитивные технологии помогают это сделать.
Плюс к этому Росатом, конечно, должен ассоциироваться с лидерством в науке и технологиях. И невозможно быть на первых ролях, не опираясь на современные технологии, не заглядывая вдаль.
Что я еще хочу подчеркнуть — 3D-принтеры, которые нам предлагают покупать за рубежом, заточены на получение прототипов изделий, но никто не обещает получения из них реальных деталей, которые могут стать частью настоящей конструкции. И наша задача — сделать технологию, которую бы конструкторы воспринимали как реальный инструмент для воплощения своих идей в металл.
За два с половиной года направление трехмерной печати стало одним из главных в неядерном бизнесе Росатома. На сегодняшний момент разработана дорожная карта и стратегия развития аддитивных технологий в атомной отрасли.
— Что планируется сделать в соответствии с этими документами?
— К концу 2018 года Росатом должен получить необходимый набор компетенций, чтобы полностью реализовывать аддитивные технологии как услугу. Планируется иметь собственное оборудование, материалы и технологии, чтобы предлагать на внешнем рынке возможность реализовывать в готовых изделиях любые конструкторские задумки.
Но для выхода на новые рынки нужна референтность, то есть мы обязаны показать внешнему потенциальному потребителю, что именно мы можем. И поэтому для нас на первом этапе будут важны заказы внутри отрасли. На них мы будем набираться необходимого опыта.
У нас на сегодняшний день есть подтверждения из разных промышленных дивизионов, что можно было бы изготовить методом аддитивных технологий.
— А какое оборудование атомных энергоблоков можно напечатать? Например, корпус ядерного реактора?
— Ну о корпусе реактора можно пока говорить в фантазийном ключе. Ведь в силу совершенно оправданного консерватизма атомной отрасли, основанного на безусловном приоритете безопасности, мы не можем сказать, что методом аддитивных технологий мы завтра будем "выращивать" корпуса реакторов или топливные элементы. Для начала надо знать, как такие изделия, будучи напечатанными, поведут себя в реальных условиях — прежде всего при облучении большими потоками нейтронов.
Сейчас мы говорим об аддитивных технологиях для производства, в котором очень важен высокий коэффициент выхода годных изделий. Поэтому в текущей перспективе это будут изделия, ограниченные массой в несколько сотен килограммов.
Но мы предполагаем к 2018 году часть этих изделий поставить на облучение в исследовательские реакторы, и это обязательно будет сделано.
— С каким оснащением вы подходите к реализации своих планов?
— На сегодняшний мы имеем созданный на предприятии Росатома ЦНИИТМАШ 3D-принтер, предназначенный для промышленного производства. На этом принтере мы начинаем исследовать влияние новых технологий и материалов на свойства конечных изделий. Это очень интересная часть работы.
Через примерно полгода — девять месяцев мы выйдем в свет с изделиями, гарантированно обладающими необходимыми свойствами.
Параллельно мы занимаемся совершенствованием технологического оборудования. Сейчас на базе предприятия Росатома Уральского электрохимического комбината под Екатеринбургом изготавливается новый принтер с более высокой производительностью. Если сейчас мы имеем производительность порядка 15 кубических сантиметров в час, то на новой установке мы будем иметь свыше 40 кубических сантиметров в час, и это уже делает технологию более эффективной.
Этот принтер должен быть готов в 2017 году.
— Как принтеры "от Росатома" выглядят по сравнению с лучшими зарубежными установками?
— Мы находимся на мировом уровне. Причем мы сделали первый шаг гораздо позже, чем остальные, но зато сразу шагнули далеко, опираясь на существовавшие компетенции. У созданного в ЦНИИТМАШе принтера большой объем рабочей камеры, каким обладают далеко не все принтеры, которые зарубежные компании создавали у себя, при этом, мягко говоря, дольше двух лет.
— Всего ли у вас достаточно, чтобы полноценно развернуть работы? Чего, наоборот, не хватает?
— На сегодняшний момент, как нам представляется, имеются все "ингредиенты". Не хватает только скорости движения, и главное, над чем мы работаем, — это ускорить наше движение вперед. Но есть лимитирующие звенья, через которые перешагнуть нельзя. Это так же, как если бы мы строили дом — нельзя не дать штукатурке высохнуть, прежде чем начать красить стены.
— Какие предприятия Росатома задействованы в этих работах — как по созданию лазеров, так и производству порошков?
— В производстве порошков задействованы предприятия нашего контура "Наука и инновации" — это "Гиредмет" и ВНИИХТ, как промышленная площадка — это УЭХК, сейчас будут подключаться материаловедческие организации — это прежде всего наш отраслевой ЦНИИТМАШ. Будут участвовать внешние организации — вузы МИСиС и петербургский Политех.
Кроме того, мы активно взаимодействуем с Всероссийским институтом авиационных материалов (ВИАМ). Ведь развитие технологий невозможно без создания нормативной базы. Поэтому осенью прошлого года Росстандартом был сформирован соответствующий технический комитет, где мы с ВИАМом являемся ведущими организациями.
— Вернемся к философской стороне новых технологий. Когда, на ваш взгляд, трехмерная печать перестанет быть новинкой и станет рутинной процедурой? Иными словами, когда количество перейдет-таки в качество?
— Любая вновь появляющаяся технология становится обыденной не сразу. Это сейчас для нас мобильный телефон — обычная вещь, хотя он появился 30 лет назад. Мы услышали о том, что есть аддитивные технологии, года три назад. С учетом ускорения прогресса мы в ближайшие три-пять лет увидим фантастические изменения.
Я лично считаю, как только любой конструктор поймет, что 3D-принтер является его таким же инструментом конструирования, как сейчас компьютер, то мы сразу перейдем в новую технологическую формацию. Когда можно будет не только видеть трехмерное изделие на экране, но и держать в руках изготовленную буквально за считанные дни по компьютерным чертежам деталь.