Обеспечение качества и надежности изделий высокотехнологичных производств является важной задачей. А когда вопрос касается внедрения новых технологий в такие производства, то значимость контроля и тестирования возрастает в разы. Поэтому проведение в ноябре 2016 года международной конференции «Аддитивное производство. Методы обеспечения качества изделий аддитивного производства. Применение компьютерной томографии» не просто интересное событие, но важный шаг в продвижении аддитивных технологий в отчественной промышленности. Организатором конференции выступила компания «Совтест АТЕ» (г. Курск) в сотрудничестве с Центральным институтом авиационного моторостроения им. П. И. Баранова (ЦИАМ, Москва).
На мероприятии собрались как специалисты, работающие в области контроля качества изделий аддитивного производства, — представители ООО «Совтест АТЕ», ЦИАМ, МАИ, МИСиС, Materialise, так и признанные мировые лидеры в сфере технологии компьютерной томографии — специалисты компании Nikon и Левенского университета KU Leuven, занимающиеся научными исследованиями в области аддитивного производства (рис. 1). Выступающие рассказали о тенденциях развития оборудования неразрушающего контроля и свои достижения в области НК.

Рис. 1. Более 40 представителей промышленных предприятий, НИИ и вузов стали слушателями конференции

Так, компания Nikon Metrology — подразделение по промышленным системам контроля, образованная в рамках корпорации Nikon в 1995 году, развивает целый ряд направлений измерительной техники, включая координатно-измерительные машины, компьютерную томографию, радары для контроля больших изделий с расстояния до 150 метров (например, ракетно-космической техники), трехкоординатные системы, а также промышленные микроспопы.
Работы, проведенные в компании по контролю деталей аддитивного производства, позволяют сделать выводы о высокой эффективности и информативности метода и систем компьютерной томографии. Данные системы дают возможность создать трехмерную модель сканируемого объекта с последующим получением любых его сечений, а также провести анализ его внутренней структуры. Качество обеспечивается благодаря использованию микрофокусных источников рентгеновского излучения, а также высокочувствительных детекторов рентгеновского излучения. Системы компьютерной томографии компании Nikon позволяют регистрировать внутренние и внешние дефекты изделия (до 0,5 мкм) и определять с высокой точностью их размеры, местоположение и структуру. С помощью томографии можно оценить геометрические погрешности изготовления детали после выращивания и термообработки, качество выполнения внутренних воздушных каналов и полостей и др. Процесс можно проводить в автоматическом режиме.
Компьютерную томографию для аддитивного производства также рекомендуют специалисты KU Leuven. В университете занимаются исследованием и оптимизацией режимов технологий селективного лазерного плавления металлов (SLM), селективного лазерного спекания (SLS) полимеров и керамики, актуальных для внедрения во многих отраслях. Для неразрушающего контроля применяется различное оборудование, в том числе системы компьютерной томографии до 450 кВ.
Компания Materialise имеет большой опыт в 3D-печати разными материалами и на оборудовании различных производителей. Cпециалисты компании работают над оптимизацией процесса печати, для чего создают собственные программно-аппаратные комплексы. Компания обладает свыше 150 патентами, и 185 патентов еще ждут своего подтверждения. Тенденция текущего времени в четком переходе от быстрого прототипирования к производству — так считают в Materialise. Свыше 20 тысяч комплектующих, произведенных компанией по аддитивным технологиям, уже будут использоваться в самолетах нового поколения. Свыше 99 % слуховых аппаратов сейчас производят с помощью 3D-печати. К сожалению, пока не сформулированы требования общей стандартизации и у каждого производителя свой стандарт. Тем важнее в процессе производства роль контроля качества. Так, если в самолете выходит из строя какая-то деталь, то необходимо знать, что это за деталь и где произведена. И эти данные необходимо хранить в течение 70 лет. Также важно контролировать повторяемость деталей и режимов. Эти и другие функции призвана обеспечить система программного обеспечения, разработанная в Materialise. Она предназначена для подготовки исходных данных к 3D-печати, а также управления эффективностью на протяжении всего процесса аддитивного производства от импорта данных до постобработки. Как пример эффективного решения производственной задачи, можно привести работу, выполненную компанией совместно с автоконцерном Toyota по разработке прототипа суперлегкого автомобильного кресла с необычной структурой. Дизайн автокресла, напоминающий структуру кости,  — результат применения принципов бионического дизайна и топологической оптимизации. Прототип был изготовлен с помощью SLS. Вес готового изделия уменьшился на 72 % (7 кг вместо 25) по сравнению с серийным традиционным образцом (рис. 2).

Рис. 2. Прототип автокресла, выполненный с помощью SLS

Компьютерные томографы Nikon широко применяется компанией Materialise для неразрушающего контроля деталей и дальнейшей их оптимизации, прототипирования отработки режимов выращивания. Например, с ее помощью были проведены важные совместные с KU Leuven исследования о влиянии направления выращивания деталей на пористость и геометрию.
Нельзя не отметить достижения в области применения аддитивных технологий российских специалистов. В МИСиС на основе компьютерного моделирования были проведены исследования остаточных напряжений и коробления изделий из никелевых сплавов в процессе послойного лазерного синтеза. В МАИ аддитивные технологии задействованы при изготовлении конструктивных элементов экспериментальных ракетных двигателей малой тяги (РДМТ). В результате получены новые конструкции смесительных головок высокой сложности, которые невозможно получить стандартными методами, проведена их экспериментальная отработка в составе камеры сгорания РДМТ. Метод компьютерной томографии позволил выявить дефекты печати, которые были успешно устранены. Также в МАИ занимаются разработкой собственного программного обеспечения для компоновки деталей и технологической подготовки аддитивного производства полного цикла. Разрабатывается тема изготовления выжигаемых моделей и оснастки.
Что касается компании-организатора, группа компаний «Совтест» является одним из лидеров в России и СНГ в области разработки, производства и поставки тестового оборудования, предлагая решения для 12 отраслевых направлений. Ее партнерами выступают более 160 ведущих мировых производителей оборудования (рис. 3). Центр технологий неразрушающего контроля (ЦТНК), созданный на базе ГК Совтест, предлагает услуги контрактной инспекции. Основным партнером в области неразрушающего контроля является компания Nikon. ЦТНК обладает необходимой технической базой для решения задач неразрушающего контроля (рентгеноскопические системы, компьютерные томографы, микроскопы и видеоизмерительные системы). В рамках конференции компанией была проведена демонстрация работы видеоизмерительной системы iNexiv VMA‑2520 и цифрового микроскопа ShuttlePix P‑400Rv компании Nikon (рис. 4). Данное оборудование применяется для контроля и измерений изделий, производимых как по аддитивным, так и традиционным технологиям. Участники конференции получили возможность провести сканирование образцов на базе ЦТНК на льготных условиях. Проведением конференции компания «Совтест АТЕ» показала свое желание делиться опытом и знаниями, строить взаимовыгодные отношения и развивать новые направления.

Рис. 3. Руководитель службы тестового оборудования ООО «Совтест АТЕ» Рыков И. И. вручает сертификат участника конференции эксперту по компьютерной томографии Andrew Ramsey, Ph. D., Nikon

Рис. 4. Демонстрация работы измерительной аппаратуры

Новый томограф XTH450 фирмы Nikon для производства «Совтест АТЕ»

Учитывая интерес к теме применения компьютерной томографии, планируется сделать данную конференцию традиционным событием осени.

Татьяна Карпова

Источник: Журнал АТ №1'2017, стр. 13-15