3D-печать найдёт промышленное применение

Крупнейший мировой производитель намерен совершить революцию в аддитивной технологии. Компания General Electric хочет радикальным образом поменять методы производства. Её авиационное подразделение — крупнейший поставщик самолётных двигателей в мире — собирается изготавливать топливные форсунки путём 3D-печати вместо литья и сварки.

Впоследствии этой технологией планируется охватить и другие отрасли, от производства газотурбинных установок до изготовления медицинского оборудования.

Аддитивное производство (additive manufacturing, от additive — «добавление»: изделие создаётся наложением или добавлением тонких слоёв материала), то есть, говоря попросту, промышленная 3D-печать, уже применяется для создания нишевых товаров вроде медицинских имплантатов и пластмассовых прототипов новых изобретений. Решение о массовой «печати» важнейших деталей авиационных двигателей из металлических сплавов — настоящая веха в истории этой технологии. Несмотря на то что о 3D-печати говорят давно, она лишь сейчас, кажется, получит по-настоящему масштабное коммерческое применение.

Прототипы держателей для авиационных двигателей, напечатанные на 3D-принтере (изображение GE).

Прошлой осенью GE приобрела пару компаний с ноу-хау в области автоматизированного прецизионного производства из металлов, которые были переданы в ведение GE Aviation. CFM International, совместное предприятие GE с французской компанией Snecma, использует 3D-напечатанные форсунки в новом реактивном двигателе LEAP в конце 2015 — начале 2016 года. Сообщается, что стоимость заказов достигла $22 млрд. В каждом двигателе будет от 10 до 20 форсунок, поэтому GE в течение трёх лет необходимо выпускать по 25 тыс. штук ежегодно.

Выбор в пользу новой технологии сделан в связи с тем, что аддитивное производство расходует меньше материала. Это снижает издержки и, поскольку изделия к тому же получаются более лёгкими, позволяет самолётам экономить горючее. Общепринятый метод предполагает соединение в одну деталь около двадцати мелких компонентов — процесс весьма трудоёмкий, к тому же значительное количество материала отправляется в отходы. Здесь же используется порошок из кобальта и хрома. Лазер, управляемый компьютером, плавит его в нужных местах, формируя слои толщиной 20 мкм. Это быстрее ручной сварки, потому что машина работает круглые сутки. Изделие сразу создаётся в конечном виде — ничего лишнего.

Все остальные подразделения GE (не говоря уже о конкурентах) внимательно следят за экспериментом. Группа GE Power & Water, производящая крупные газотурбинные и ветроустановки, уже назвала детали, которые можно изготовить с помощью аддитивного процесса, а GE Healthcare разработала метод печати дорогостоящих керамических преобразователей физических сигналов в электрические, которые применяются в оборудовании для УЗИ.

Разрыв с проверенными временем технологиями — например, литьём и станочной обработкой — подарит невиданные возможности и проектировщикам. Оборудованию, работающему по аддитивной технологии, достаточно компьютерной модели, то есть конструктор может создавать совершенно новые формы, не задумываясь о производственных ограничениях.

Кроме того, расширяется спектр материалов, многие из которых созданы специально для 3D-печати. Так, GE Aviation заинтересована в титановых, алюминиевых и хромоникелевых сплавах. Теперь различные части, детали можно изготавливать из разных сплавов, что при литье невозможно. Лопасть турбины, например, можно сделать такой, чтобы один её конец был прежде всего крепок, а другой — устойчив к нагреву.

Всё это пока существует только на бумаге (точнее, в виде компьютерных моделей). Топливная форсунка (она настолько мала, что поместится в твоей ладони, малыш) станет первым серьёзным испытанием аддитивной технологии.

Подготовлено по материалам Technology Review.