соответствующей области знаний. На рис. 7 показана динамика расширения числа научных публикаций и числа цитирований в этой области знаний. Данные приведены в Wohlers Report-2014, поэтому 2014 год отражен не полностью.
Статистика получена путем поиска публикаций и цитирований с ключевой фразой additive manufacturing. Несмотря на то, что далеко не все публикации по рассматриваемой тематике были учтены, приведенную статистику следует рассматривать, как достоверную выборку в связи с распространенностью ключевого термина. Можно показать, что развитие научных знаний в области АТ соответствует экспоненциальному закону и количество новых знаний прогрессивно нарастает.
Отметим, что количество российских публикаций по вопросам АП составляет всего 0,76 % от общемирового. Россия занимает 26-е место в мире, разделяя его с Грецией, Израилем, Финляндией и Польшей. За последние 15 лет в России был выдан 131 патент по различным аспектам АП( 0,14 % от мирового количества), причем 14 из них получены российскими заявителями, а 117— иностранными. Для сравнения, Южная Корея, США, Япония и Китай совместно владеют 90 % патентов в этой сфере.
Аддитивные технологии в производстве авиакосмической техники
В производстве авиакосмической техники аддитивные технологии обеспечивают следующие основные преимущества:
1. Стоимость вывода 1 кг массы на орбиту Земли составляет от 12 до 25 тыс. долл. Поэтому возможность снижения массы изделия за счет повышения его конструктивной сложности является весьма актуальной для ракетно-космического машиностроения.
Анализ, проведенный в рамках проекта ATIKINS, показал, что снижение массы магистрального самолета на 100 кг на протяжении всего жизненного цикла влечет за собой экономию $ 2,5 млн на топливных расходах и сокращает выбросы углекислого газа на 1,3 млн тонн.
Однако степень усложнения конструкции изделия ограничивается возможностями существующих методов, технологий на их основе и средств технологического оснащения. Так, аддитивные технологии обеспечивают получение системы полостей произвольной формы в теле детали, а субтрактивные— нет. Поэтому в последнем случае приходится использовать дорогостоящие заготовительные технологии с относительно низким уровнем технологической надежности и удорожанием производства из-за брака. В качестве примера рассмотрим одну из основных, лимитирующих деталей газотурбинного двигателя— лопатку турбины( рис. 8).
Лопатку с сечениями, формирующими магистраль подачи охлаждающего воздуха, получают литьем по выплавляемым моделям. Отверстия для входа воздуха на передней кромке лопатки изготовляют малопроизводительным электроэрозионным прошиванием с последующей доводкой абразивной суспензией. К настоящему времени созданы опытно-экспериментальные образцы лопаток с применением SLS и SLM— технологий. Обсуждается вопрос о ремонте лопаток турбин с применением АТ.
2. Коэффициент использования материала( КИМ) при традиционном производстве основных деталей двигателей авиакосмической техники составляет 0,05 – 0,2. Применение АТ позволяет повысить этот коэффициент до 0,7 – 0,9, что обеспечит значительное сокращение затрат на дорогостоящие материалы. Значение КИМ при изготовлении металлических
Рис. 8. Сечения лопатки турбины ГТД
34 АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / 1 • 2016