10 декабря 2012 года были подведены итоги программы «У.М.Н.И.К.-2012» (участник молодежного научно-инновационного конкурса) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Экспертный совет отметил шестнадцать разработок молодых омских ученых, в ближайшее время каждый из них получит грант в размере 200 тысяч рублей. «Коммерческие вести» знакомят читателей с авторами наиболее интересных изобретений.
Инженер-технолог ООО «Универ ТМ» Алексей ЗИНКИН стал победителем «У.М.Н.И.К.-2012». Как он рассказал корреспонденту «КВ» Георгию ГОРШКОВУ, его проект – модифицированный 3d принтер – можно подавать уже не только на следующий этап «У.М.Н.И.К.А.», но и на конкурс «У.М.Н.И.К. на Старт» для налаживания серийного производства.
— Алексей, расскажите о своем изобретении.
— Выступал я с темой: «Разработка установки трехмерной печати деталей сложной формы из наноструктурированной керамики на основе Al2O3». С керамикой мы работаем достаточно давно, все началось с того что с нами связался Томский институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук. Они разработали новый керамический материал, и на этом их задача являлась выполненной, но конечному потребителю нужны были конкретные изделия. Как правило, большинство изделий из керамики отличаются простой формой, обусловлено это спецификой самого материала, а также технологиями, применяемыми при изготовлении. Ситуация такова, что традиционными методами получать изделия сложной формы либо очень дорого, либо невозможно в принципе.
Мы, получив материал, сделали вывод, что оптимальным методом формования является технология литья, для этого необходимо придать керамике свойство текучести путем добавления связующего. А так как наша организация имеет большой опыт литья полимеров в силиконовые формы, то задача заключалась в том, чтобы адаптировать эту технологию под керамику, где мы достигли значительных успехов и с уверенностью можем говорить о том, что форма изделия для нас значения не имеет. Но основным минусом является обязательное наличие технологической оснастки, а это самая затратная часть. Для получения силиконовых литьевых форм мы на 3d принтере изначально печатаем прототип, и от этого никуда не денешься. Поэтому возникла мысль, а почему бы не печатать сразу керамическим шликером, это позволило бы полностью исключить затраты на изготовление оснастки.
В свой 3d принтер мы лезть не стали, так как он загружен по прямому назначению для выполнения заказов и времени для экспериментов просто нет. Мы стали вести переговоры с нашими московскими товарищами из «АБ Универсал». Они являются дистрибьюторами фирмы Objet, которая занимается разработками 3d принтеров. Москвичам наша идея понравилась, и они прислали нам установку. «Можете поэкспериментировать», — сказали они. Такая установка стоит около 150 тысяч евро, то есть можно оценить степень заинтересованности.
— То есть в итоге вы модифицировали этот принтер?
— Грубо говоря, да. Изначально там применяется технология послойной печати SLA. В ходе модернизации стандартный модельный материал был заменен на керамический шликер, также изготовлен ряд элементов, позволяющих поддерживать материал в пригодном для печати состоянии. Система подготовки установки к печати осталась неизменой, но в перспективе, естественно речь, идет уже об оригинальной конструкции и собственном программном обеспечении, потому что как не крути изначально машина заточена под другой материал.
— А какие изделия на этом принтере теперь можно разрабатывать?
— Допустим, есть турбинные лопасти. Они делаются из титана, а внутри состоят из охлаждающих каналов. Стандартным методом они изготавливаю из твердого сплава. При этом процент брака составляет процентов 85. Только 2 из 10 работают. Одна такая отливка стоит порядка 25-30 тысяч рублей, считай, деньги просто в корзину выбрасываешь. У нас есть образцы подобных изделий из керамики, но они пока в качестве опытных проходят тестирование.
Другой пример – чехол на термопару. С ним целая история. Одна фирма отправила запрос на изготовление этого изделия из керамики ряду компаний, в том числе и нам. Мы не без труда, но успешно справились. Попутно они отправляли немцам, которые тоже занимаются изготовлением керамических изделий. На что немцы им ответили, что нельзя такое сделать в силу геометрии изделия. Тогда мы предоставили фотографии изделия, что, естественно, вызвало удивление с их стороны. Также у нас есть ряд работ в медицине.
— А в медицине какое применение? Изготовление протезов?
— Да, коленные и фаланговые протезы (последние считаются наиболее сложными). Они хороши тем, что керамика — инертный материал и с организмом никак не взаимодействует. Если у медицинской стали все-таки существует вероятность, что случится воспаление или аллергия, то на керамику вообще никакой реакции.
— Так много уже заказчиков было?
— Например, в Рыбинске есть предприятие «Сатурн», которое занимается, разработкой двигателей пятого поколения самолетов пак фа т-5, и столкнулось со следующей проблемой. Для того чтобы самолеты летали быстрее и лучше, нужно, грубо говоря, чтобы топливо горело жарче. А стандартные используемые материалы при определенных температурах начинают плавиться. Если сделать те же самые узлы агрегата из керамики, то им ничего не будет, так как здесь температура плавления очень высокая, порядка трех тысяч градусов. Они профинансировали научно-исследовательскую часть, мы эти деньги честно отработали, и технология готова, сейчас ведутся переговоры о ее продаже.
Что интересно, когда руководство ездило с отчетом в Рыбинск и заодно привезло с собой некоторые другие изделия, то их главный инженер посмотрел и сказал, что да это нельзя сделать из керамики. «Но вы же держите в руках», — ответили ему.
— А вы уже запатентовали свое изобретение?
— Трудный вопрос. Запатентовали-то это изобретение господа израильтяне, которые придумали этот принтер, а мы добавили в него свои технологии. Вообще керамические принтеры есть, но они работают по другому принципу. Есть одна промышленная установка «Феникс», которая спекает изделия из керамики по технологии SLS. Керамический порошок высыпается слой за слоем и сверху спекается лазером. В результате получается спеченное изделие. Но мы печатаем шликером, и у нас спекания на данном этапе вообще не происходит. То есть мы получаем деталь, которую нужно отправлять на отжиг. В чем различие? Когда спекаешь лазером, то в силу какого — то минимального размера частиц порошка детали получаются пористыми, а так как они пористые, то их нельзя их применять в конструкционно ответственных вещах. Они будут попросту ломаться. В нашем же случае пористость изделий составляет менее двух процентов.
— Почему вас эта тема заинтересовала?
— Это очень перспективное направление — из года в год в различных отраслях сталкиваются с тем, что традиционно применяемыми материалами уже не обойтись. Начинают задумываться и приходят к выводу, что керамику применять надо, это менее затратно при правильном использовании.
— Давно уже занимаетесь этой разработкой?
— Около трех лет. Но изначально разработка проходила в фоновом режиме и теорет,ически, пока не было лабораторного стенда, плотно мы стали заниматься только полтора года назад.
— А почему вы в этом году не стали участвовать в «У.М.Н.И.К.Е.»?
— Так я ж зимой участвовал, у меня сейчас пауза. Первая выплата была только недавно.
— Так деньги частями выдают?
— Ну да, нам высылается смета, четьыре раза за год нам выдается по 55 тысяч рублей.
— Как планируете потратить грант?
— Нам надо сделать ряд усовершенствований, и часть пойдет на зарплату.
— А сколько нужно денег для реализации?
— Да тут нет предела совершенства. Нас, кстати, уже спрашивают, когда мы начнем серийное производство. Предприятия Красноярска готовы сотрудничать да и сам ИФПМ. Потенциальные заказчики уже имеются.
— Сколько времени проводите в лаборатории?
— У нас тут нененормированный рабочий день. Официально с 9 до 18 часов. В 9 мы появляемся, а там уже зависит от того, какие заказы и какие сроки. Чтобы вовремя сделать, можем и задержаться.
— Кроме изготовления керамических изделий, у вас есть другие обязанности?
— У нас здесь полная взаимозаменяемость, как в танке. Сказать, что кто-то унифицирован, каждому по специальности – это не про нас. Нас шесть человек, и если кто-то уехал в отпуск или в командировку, то другой всегда способен его на время заменить.
— А сложно было победить в конкурсе?
— Нормально. Вышел, рассказал, на вопросы ответил да и все, собственно. Я в этом году приходил послушать, как выступал мой коллега, и отметил, что не особо много действительно живых проектов, которые можно воплотить в производство. Многие, конечно, тоже могут сказать, что мой проект не самый лучший. Машиностроение – это узкая специфика, но тем не менее проектом уже много кто заинтересовался, чувствуют потенциал.
— В каких-нибудь еще конкурсах или выставках участвовали?
— Да, мы часто ездим по выставкам. На ВТТВ выставляемся, недавно ездили в Москву на выставку «РОСМОЛД». Это международная выставка, посвященная проектированию, производству и эксплуатации пресс-форм, и мы в этом плане представляли изделия, но решили заодно привезти и те, которые были разработаны этим принтером. И знаете, довольно много кто подходил, интересовался.