Во Фрязино сделанную
Димой настольную печь-экструдер и устройство для 'рисования' пластмассой осмотрели несколько старших научных сотрудников и сам директор НИИ, Сергей Иванович Ребров, сменивший в 1961 году Мстислава Михайловича Фёдорова, ушедшего на пост заместителя министра электронной промышленности СССР (в реальной истории - зам. Председателя Госкомитета по электронной промышленности.)
Сергей Иванович рассматривал экструдер с неподдельным интересом:
- Смотрите, товарищи, вроде бы ничего принципиально нового не предложено, но выполнено в компактном размере, в виде настольной установки, и, главное, может почти любой бытовой пластиковый мусор перерабатывать, нужно только не смешивать разные виды пластика. Знаете, молодой человек, я, пожалуй, буду рекомендовать эти ваши устройства, после конструктивной доводки, конечно, запустить в серийное производство.
Вот эта ваша 'рисовалка пластиком' меня тоже очень заинтересовала. У нас уже несколько лет идёт работа по созданию устройств для трёхмерной печати, но мы сосредоточились, в основном, на методах порошковой металлургии и армированных полимерах-реактопластах. Печать термопластами мы пробовали, но в качестве основного направления не рассматривали, а, может быть, и напрасно. Хотите посмотреть, чего мы уже достигли?
Разумеется, Диме было интересно посмотреть на технологические достижения, находящиеся на самом переднем крае науки. Ребров поручил одному из начальников отделов провести экскурсию. По лабораториям Евгения Ивановича и Диму водил старший лаборант, представившийся как Андрей Геннадьевич, фамилию его Дима не запомнил.
- К идее трёхмерной печати мы шли сразу несколькими путями, - рассказал их провожатый. - Первый - порошковая металлургия. Второй - построение из керамических порошков сложных стержней для литья. Третий - получение армированных конструкций из композиционных материалов.
Задачу нам поставили ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения) и производители турбинных лопаток для реактивных двигателей. У них постоянно повышается температура перед турбиной, чем она выше, тем эффективнее работает двигатель. Сейчас они пришли к тому, что газ перед турбиной разогрет выше температуры плавления металла турбинных лопаток. Без охлаждения лопаток и прочих деталей изнутри турбина уже работать не может. Чтобы сделать эффективное охлаждение, нужно сделать внутри деталей каналы достаточно сложной формы. При этом лопатки турбины должны выдерживать очень высокие механические нагрузки, поэтому их пробуют отливать из специальных монокристаллических сплавов. Чтобы получить каналы внутри отливки, делают вот такой стержень из специальной керамики, - Андрей Геннадьевич показал им керамическую деталь очень хитрой формы, как бы состоящую из многих параллельных и переплетённых между собой прутков. - Потом, после отливки, керамику вытравливают из каналов химическим путём.
Само собой, с появлением металлических порошков мы начали пробовать использовать их вместо расплава. Обычное спекание порошка не даёт нужной прочности. Александр Григорьевич Мержанов из Института химической физики предложил нам интересную технологию силового СВС-компактирования. Это так называемый самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Порошковая смесь металлов запрессовывается в форму, поджигается, металлы реагируют между собой и быстро сплавляются. В процессе плавки заготовка дополнительно прессуется. Всё бы хорошо, но далеко не все материалы способны на такую реакцию. Но это было уже достаточно серьёзное продвижение. Особенно когда мы попробовали делать таким образом не отдельные лопатки по одной, а целое турбинное моноколесо - диск с лопатками, составляющими с ним единое целое, - Андрей Геннадьевич показал им диск небольшой турбины. - Такое колесо можно сделать намного более лёгким, дешёвым и компактным. Очень важно для реактивных двигателей небольшой мощности и размеров.
Ещё одно преимущество порошковой металлургии - деталь получается намного быстрее и отходов почти не остаётся, а ведь сплавы, используемые в двигателях, очень дорогие. Для сравнения: вот такую деталь, - он показал им цилиндрическую деталь очень хитрой формы, со множеством каналов, - на обычных металлорежущих станках будут делать два месяца и 60-70 процентов металла заготовки уйдёт в стружку. Мы её можем вырастить за пару дней, и отходов у нас почти нет - неиспользованный порошок можно применять снова.
- А разве стружку нельзя снова переплавить? - спросил Дима.
- Можно, конечно, но в стружку обычно попадают примеси, она окисляется при
переплавке, в общем, с этим всё тоже не просто. Намного удобнее отлить деталь из порошка в форме целиком, с заданной чистотой поверхности, - Андрей Геннадьевич показал им разъёмную металлическую форму для литья под давлением. - Проблема в том, что и формы для литья, и стержни для образования каналов имеют, как видите, весьма сложную конфигурацию. Делать их фрезерованием тоже очень дорого и долго. Когда мы увидели установку непрерывной разливки бетона, что показали наши строители в 1958 году на Бельгийской выставке (АИ, см. гл. 03-03), сразу подумали - вот бы сделать что-то подобное, но поменьше, чтобы получать сложные детали послойным наплавлением. К тому времени уже появились станки гидроабразивной резки для раскроя стального листа по программе (см. гл. 03-02). Мы попробовали заменить на таком станке водяное сопло на плазменную горелку, и подавать в факел металлический порошок. Вместо резки станок начал наплавлять металл.