Они подошли к станку с вакуумной камерой, внутри которой, подсвеченная лампами, медленно вращалась деталь, напоминающая сопло ракетного двигателя. По её краю словно бы ездила небольшая каретка, от которой отходили провода и трубочки. Из-под неё был виден свет расплавленного металла, край сопла, выходящий из-под каретки, светился красным.
- С плазмой получалось не особо хорошо, - пояснил Андрей Геннадьевич, - поэтому попытались заменить плазмотрон сначала мощной электронно-лучевой трубкой, той, что используется для сварки. Там были свои проблемы - электронно-лучевая сварка обычно производится в вакуумной камере. Пробовали даже использовать солнечный свет, сфокусированный с помощью больших линз Френеля. В Средней Азии такую установку построили. (приблизительный аналог https://www.youtube.com/watch?v=BVXj8kxuHUk).
- А точность фокусировки у неё достаточная? - уточнил Юревич.
- Оптическую систему пришлось довольно сложную сделать, но там проблема даже не в этом. Продолжительности светового дня не всегда хватает на построение сложной детали, а для равнопрочности желательно, чтобы процесс был непрерывным.
Прорыв получился, когда попробовали использовать для генерации излучения стекло с добавлением неодима, а в Институте кристаллографии и в НИИ-333 была освоена технология выращивания кристаллов алюмоиттриевого граната оптического качества, также легированных неодимом. На них удалось построить твердотельный оптический квантовый генератор, или, как сейчас их чаще называют в зарубежной литературе - лазер, достаточно высокой мощности, чтобы он мог наплавлять на металл подаваемые в луч частицы металлического порошка.
(Первый лазер на иттрий-алюминиевом гранате (YAG) появился в июне 1962. http://www.nanometer.ru/2010/05/27/12749637953393_214038.html В 1966 реальной истории Н.И.Сергеевой в НИИ-333 были выращены первые в СССР кристаллы алюмоиттриевого граната с неодимом, и из них изготовлены активные элементы для лазеров (Л.В.Касьянова, Г.М.Ромадин). https://www.polyus.info/company/history/)
Андрей Геннадьевич подвёл гостей к другому станку, выдал им защитные очки. В камере, под кожухом из притемнённого стекла, медленно двигался по направляющим стол с деталью, над которым была неподвижно укреплена подающая порошок головка. Луч лазера входил в неё, отражаясь от зеркала. Обработанный край детали слегка светился красным светом, быстро остывая.
- Этот станок может выращивать детали из металла, расплавляя порошок. Это называется 'селективное лазерное сплавление'. Есть ещё 'селективное лазерное спекание', очень похожий процесс, но частицы порошка не расплавляются, а спекаются друг с другом, - пояснил их провожатый. - С порошками тоже не всё просто, нужна высокая чистота компонентов и точно выдерживаемый размер частиц. Порошками нас обеспечивает ВИАМ. (Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных материалов). Тут интересно, что по нескольким каналам подачи можно подавать разные порошки. Часто лопатки делаются из одного жаростойкого сплава, а диск колеса - из другого. Раньше такие колёса делали сборными, сейчас станок может выращивать моноколесо уже с лопатками, но из разных сплавов. Пока есть ограничения по прочности. Чаще таким способом делаем металлические литейные формы.
- Стержни для литья делаются из специальной керамики, - сопровождающий показал им соседний станок. - Здесь уже стол с деталью неподвижен, а движется печатающая головка. Порошок смешивается со связующим и ложится слой за слоем, образуя деталь. Для стержней сверхвысокая прочность не требуется, их потом всё равно вытравливают из лопатки, чтобы от
них остались только каналы для охлаждения.
- А металлокерамические лопатки вы делать не пробовали? - спросил Юревич.
- Эта работа у нас только начинается, - Андрей Геннадьевич показал им выращенную керамическую лопатку. - Специальная керамика выдерживает очень высокую температуру без охлаждения, прочность у неё тоже впечатляющая, но там много своих тонкостей с составом порошков.
- А как эти станки управляются? - спросил Дима. - Я помню, что установка непрерывной разливки бетона считывала послойные фотошаблоны, но одно дело - стены дома, они вертикальные, там шаблонов надо три - четыре на этаж, а тут формы намного сложнее.
- Первые модели мы пробовали делать просто по копиру, - Андрей Геннадьевич показал им выращенное из порошка сопло ракетного двигателя. - Сейчас станками управляют ЭВМ, - их гид проводил гостей в соседний зал, где стояли сразу несколько новых управляющих ЭВМ УМ-1НХ. - Каждым станком управляет своя машина, потому что трёхмерная модель, в зависимости от её сложности, может занимать достаточно много памяти. Приходится считывать информацию в оперативную память станка послойно. Мы используем специальный промежуточный формат данных, что-то вроде массива из трёх координат, который генерится для каждого слоя.
Им показали и сам процесс создания трёхмерных моделей. Инженеры за пультами работали световым пером, выбирая точки графических примитивов и задавая с клавиатуры их координаты, а машина перестраивала по ним изображение детали на экране. Деталь изображалась в виде облака точек, либо в виде 'проволочной графики' или закрашенной 'полигональной графики'.