Президиум РАН: станкостроение и лазерные системы в новых реалиях

На заседании Президиума РАН выступили разработчики лазерных систем и станков для медицины, авиа- и судостроения. Они рассказали о проблемах отраслей, связанных с санкциями, о тактическом и стратегическом планировании и, конечно, наиболее успешных разработках. Среди них есть уникальный робот для чистки поверхности кораблей лазером прямо под водой и лазерный прибор для фрагментации почечных камней. В станкостроении же хороших новостей мало: мы уступаем по качеству и производительности другим странам, причем часто в разы. Предложения по решению проблем этих отраслей РАН планирует суммировать и передать правительству РФ. Лазерные системыСергей Гаранин, академик РАН, рассказал об организации работ по созданию сложных лазерных систем. В кооперации участвуют десять институтов РАН, Ростех, Росатом, вузы (МГУ, МИФИ, МФТИ, ННГУ, НГТУ) и, что особенно важно, частный бизнес (ДзержинскХимМаш, Вартон, Лассард и другие). Лазерные технологии, разрабатываемые на принципах частно-государственного партнерства, применяются в науке, промышленности, телекоммуникациях и медицине. В качестве ключевых проектов Гаранин выделил установку для исследования зажигания термоядерной смеси в Сарове (МДЖ), Луч-М для исследования свойств материалов, Мультитерра для астрофизических экспериментов и т. д. Из медицинских приборов можно отметить комплекс оптической биопсии для диагностики опухолей, фемтосекундную лазерную систему для хирургии катаракты и литотриптор для фрагментации камней при лечении мочекаменной болезни — сейчас приборы уже готовятся к серийному производству. Российский газовый лазер для диодной накачки — фундамент для создания отечественного литографа, работа по этим технологиям активно ведется с 2014 года, и к 2018 уже были решены многие задачи импортозамещения. Сложнее с волоконными и твердотельными лазерами — тут Россия отстает от мировых лидеров. Другая серьезная проблема — создание оптических систем. «У нас создана технологическая цепочка, но мы до сих пор топчемся на месте, не можем сделать качественную оптическую керамику. Здесь очень важна помощь институтов РАН: нужно собраться и довести это дело до конца», — рассказал Сергей Гаранин. Создание систем энергопитания и ускорение обработки данных — еще две важных задачи. Решить их и другие вышеперечисленные проблемы призвана специальная программа, на которую будет выделено 108 млрд рублей до 2030 года. В целях — вхождение России в топ-10 мировых производителей лазеров и систем, а также серийный выпуск точной оптомеханики и сканирующих устройств, систем для лазерной космической связи, медицинских изделий, оптических материалов и волоконных лазеров для обработки материалов. Директор ООО «ТД "Вартон"» Олег Нефедов дополнил предыдущий доклад, рассказав о производстве диодных лазеров «Модуль», декомпозиции и конкретизации целеполагания. За шесть лет компании удалось создать не продукт для импортозамещения, а совершенно независимое изделие, которое на 90% состоит из российских комплектующих. Цели программы к 2030 году докладчик считает амбициозными, но абсолютно достижимыми. Первый заместитель директора Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук» Давид Кочиев рассказал о разработках института. Среди них — отоскопический прибор для визуализации и измерения структур среднего уха, в том числе барабанной перепонки. Ведется разработка модификации устройства для офтальмологического использования. ИОФ РАН предложил также технологию фрагментации почечных камней на основе эффекта Прохорова — Аскарьяна — Шипуло (1963 год). В Институте подобрали условия для безопасного и селективного удаления камней, а лазерный литотриптор уже протестировали на пациенте с коралловидным нефролитиазом. В этом году начнутся клинические исследования и производство (опытный образец уже собран). Есть и другие приборы — для фотодинамической терапии, косметологии и урологии, но уместить рассказ о них в 10 минут не удалось.Академик РАН Юрий Кульчин выступил с докладом «Перспективы использования лазеров средней мощности в судо- и авиаремонтной отраслях промышленности». По данным министра обороны РФ Сергея Шойгу, сейчас 80% из более чем тысячи российских боевых судов выработали ресурс и требуют ремонта. Примерно такая же ситуация в рыбопромысловом флоте — суда раньше ремонтировались в Китае и Южной Корее. Теперь проблемы приходится решать самостоятельно. Прорывная технология, волоконные лазеры, позволяет повысить качество обработанных изделий и точность обработки. В Центре лазерных технологий ДВО РАН (Владивосток) освоены все типы лазерных технологий — от сварки и наплавки до селективной очистки поверхности стали и аддитивных технологий. Докладчик привел примеры деталей, которые могут быть восстановлены в центре: ротор насоса, гидравлические поршни, гребные валы и судовые винты, подшипники скольжения и другие. Необходимо только снять их и транспортировать на ремонт во Владивосток. Лазерный ремонт позволяет сэкономить средства, время и детали. Еще одна проблема — очистка судов, которые требуется поднимать из воды вручную. Вместо этого можно использовать роботизированные лазерные системы прямо в воде. Что касается воздушных судов, то лазерные технологии позволяют очищать от краски их поверхность без использования человеческого труда. Из основных вызовов Кульчин отметил отсутствие роботизированных систем с полностью российским управлением и волоконных лазеров, недостаток порошковой композиции нашего производства и документов для сертификации, без которых невозможно внедрить технологии. Связанный с образованием нюанс — избыток программ (их порядка десяти, а хватило бы одной-двух). СтанкостроениеРектор Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» Владимир Серебренный выступил с докладом «Общее состояние дел в станкостроении России». «Станкостроение — это хороший индикатор состояния промышленности. Данная отрасль при кризисе первая страдает и последняя восстанавливается. Это достаточно низкорентабельная, но при этом критически важная область для существования промышленности. Сегодня ситуация складывается таким образом, что необходимо говорить не о поддержке, а о возрождения производства станков», — рассказывает Серебренный. Серебренный считает главными вызовами полную блокировку доступа к современным технологиям из-за санкций, невозможность научно-технологической базы обеспечить создание технологических цепочек и низкий текущий уровень рентабельности. Последнее ведет к дефициту кадров. Проведенный институтом опрос показал, что более 30% предприятий-респондентов отметили критическую потребность и дефицит на рынке фрез, резьбонарезного инструмента и резцов. Часто есть производители, но нет материалов. Больше половины респондентов отметили критическую зависимость от зарубежного ПО. Единый план развития отрасли требует выявления потребностей предприятий, большой экспертно-аналитической работы. Возглавить разработку плана мог бы Центр технологического развития машиностроения на базе Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» в кооперации с институтами РАН. Член-корреспондент РАН Олег Сироткин также считает, что необходимо утвердить стратегию по развитию станкостроения. По производительности труда Россия отстает от США И ЕС в несколько раз — это требует фундаментального реформирования всех бизнес- и производительных процессов. Только нацпроект поможет решить накопившиеся глубинные проблемы. Профессор НПК «Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н.Е. Жуковского» В. Вермель рассказал о влиянии современных станков ЧПУ на авиационную промышленность. Одно из преимуществ современных станков — переход от сборно-клепочных к монолитным конструкциям, что позволило сократить изготовление многих деталей с нескольких дней до часов. В России подобные станки появились благодаря импорту. Сейчас есть несколько станков отечественного производства, приближающихся по качеству к зарубежным, — «СТАН», например, представляет альтернативу «DMG-MORI» из Германии. Тем не менее качество зарубежных станков для наших производителей пока что недостижимо. Профессор РАН Евгений Колубаев рассказал о связи фундаментальных исследований и станкостроения. Эта связь особенно важна для аддитивных технологий, где требуется применение знаний из области металлургии, теплофизики, разработки ПО. Сама технология обеспечивает высокую производительность и независимость от расходных материалов: все, что может быть изготовлено в виде проволоки, — может быть использовано в аддитивной печати. Еще одна технология — сварка трением с перемешиванием. Объем выполняемых заказов на производство станков для этого — более 2 млрд рублей, основные заказчики — РЖД и Роскосмос (для ракет Союз-5), а производитель — ЗАО Чебоксарское предприятие «Сеспель». Первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» Алексей Дуб рассказал о потребностях Росатома по обеспечению современными станками. Заместитель министра промышленности и торговли РФ Михаил Иванов считает, что компетенции медленно восстанавливаются после их потери в 90-х. Сейчас же открывается окно возможностей: раньше были компетенции, но не было заказов, а теперь они появляются из-за сложностей с импортом. «Из 60 патентов, зарегистрированных за последние годы, ни один не используется в станкостроении. Это показывает дистанцию между бизнесом и фундаментальной наукой. Как и то, что большинство докладчиков верно говорили о необходимости создания стратегии развития машиностроения. Но такую работу мы уже провели — снова все та же дистанция», — подытожил Михаил Иванов. Профессор РАН Иван Ермолов перечислил приоритетные направления развития промышленной робототехники и станкостроения: повышение эффективности применения машин, уровня автономности и автоматизации, групповое применение роботов и станков, улучшения взаимодействия человек — оборудование. Из наиболее активно развивающихся направлений Ермолов выделил моделирование оборудования и выполняемых им технологических операций, оптимизацию движения роботов и машин, изучение их эргономических свойств. Важное научное направление представляют перемещающиеся станки и динамическое измерение, а также применение новых способов взаимодействия, в том числе и в виде экзоскелетов. Главный научный сотрудник Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Алексей Толок рассказал о проведенном анализе по состоянию импортозамещения. Докладчик сравнил полигональное и воксельное моделирование САПР. Оба направления разрабатываются в институте для решения проблем в станкостроении.Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.