Рыбинское ПАО "ОДК-Сатурн" (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех), активно применяющее аддитивные технологии (АТ) в процессах производства газотурбинных двигателей различного назначения, в настоящее время внедряет инновационные принципы проектирования с учетом новых технологических возможностей, предоставляемых интеллектуальной оптимизацией топологии деталей с учетом действующих нагрузок – так называемый бионический дизайн. Это обеспечивает требуемую прочность при существенном снижении массы.

Работа по освоению аддитивных технологий (АТ) ведется на всех предприятиях Объединенной двигателестроительной корпорации. Холдинг планирует применять их при разработке и внедрении перспективных российских газотурбинных двигателей, которые будут сертифицированы в 2025- 2030 годах. Стоимость изготовления деталей с применением АТ может быть значительно меньше, а время изготовления – в несколько раз быстрее, чем традиционным способом.

ОДК-Сатурн является высокоинновационным предприятием, активно осваивающим передовые технологии: АТ, применение полимерных и керамических композиционных материалов, суперкомпьютерные технологии и др. В кооперации с другими предприятиями ОДК реализует целый ряд масштабных проектов в гражданской и военной сферах. Совместно с компанией Safran Aircraft Engines в Рыбинске производится силовая установка SaM146 для пассажирского самолета Sukhoi Superjet 100. ОДК-Сатурн активно развивает направление двигателей промышленного назначения, участвует в программе создания новейшего гражданского двигателя ПД-14 для авиалайнера МС-21, выпускает двигатели Д-30КП для самолетов семейства Ил-76 и т.д.

ОДК-Сатурн разработан и в 2017 г. внедрен единый цикл проектирования деталей под аддитивное производство, позволяющий сократить сроки разработки и внедрения в конструкторскую документацию (КД) новых конструкций деталей и узлов. Ключевую роль играет технология топологической оптимизации элементов ГТД с учетом использования аддитивных технологий. По результатам применения единого цикла проектирования получено: снижение массы деталей на 30-50%; необходимый уровень прочностных характеристик по статической и динамической прочности; сокращение количества поддерживающих структур (экономия материала) относительно исходных деталей в 2 раза.

"При реализации методов топологической оптимизации в большинстве случаев аддитивные технологии являются единственным технологическим решением для изготовления сложнопрофильных и уникальных топологически оптимизированных деталей, – говорит заместитель главного инженера опытного завода по аддитивным технологиям ПАО "ОДК-Сатурн" Денис Федосеев. – Это обусловлено тем, что для получения столь сложных конструкций традиционные методы изготовления, в частности, литье и механическая обработка, имеют долгосрочную и дорогостоящую технологическую подготовку производства, а также крайне высокую трудоемкость самого процесса изготовления. Аддитивные технологии в данном случае полностью исключают технологическую подготовку при изготовлении заготовок и минимизируют последующую механическую обработку".

Цель применения топологической оптимизацией – эффективное решение ключевых задач, стоящих перед аддитивным производством: обеспечения минимальной массы, технологичности и минимальной себестоимости. Сам цикл состоит из следующих этапов:

- Определение исходной конструкции;
- Процесс топологической оптимизации с учетом действующих нагрузок;
- Выполнение конструкторской проработки и прочностные анализы;
- Технологическая проработка;
- Моделирование и виртуализация технологического процесса аддитивного производства;
- Послойный синтез заготовки;
- Контроль геометрии (включая томографию и бесконтактные средства измерения);
- Инженерные испытания и выпуск конструкторской документации (далее КД);
- Внедрение в серийную конструкцию.

"Необходимо отметить, что применение подобных методов для разработки перспективных образцов деталей ГТД возможно только при высокой степени "цифровизации" процесса проектирования и производства, что в полной мере реализовано на предприятии, – отмечает Денис Федосеев. – Используется замкнутый, безбумажный цикл проектирования, ключевым элементом которого является 3D модель (для проектирования, расчетов, изготовления и контроля геометрии).

В ОДК-Сатурн функционирует Центр аддитивных технологий. В нем представлены все перспективные и наиболее востребованные промышленностью направления АТ. Центр специализируется на изготовлении опытных деталей, моделей и узлов газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения методами послойного синтеза. Центр активно участвует в работах по разработке и получению отечественных металлопорошковых композиций. Основные технологические направления ОДК-Сатурн: селективное лазерное сплавление металлических материалов; селективное лазерное спекание полимерных материалов; электронно-лучевое сплавление металлических материалов; прямое нанесение металлов.

В настоящее время в ОДК-Сатурн детали, изготовленные по АТ-технологиям, применяются, в частности, в механизмах поворота лопаток, элементах камер сгорания, элементах механизации, перепуска и направляющих аппаратов ГТД. Процентное соотношение в конструкциях ГТД деталей, изготовленных методами АТ, увеличивается. В 2016 г. более 600 деталей газотурбинных двигателей изготовлены аддитивными технологиями из кобальтового, титанового сплавов, нержавеющей стали.

В декабре 2017 г. проект ОДК-Сатурн в области аддитивных технологий стал лучшим в номинации "Технологическая инновация года" в категории "Инжиниринг и проектирование" Седьмой ежегодной премии "Время инноваций-2017", вручаемой за лучшие практики по внедрению, разработке и развитию инноваций в разных сферах.

Продукция ОДК-Сатурн, в том числе силовая установка SaM146 и морской газотурбинный двигатель М70ФРУ, представлены на стенде ОДК в рамках проходящего на ВДНХ в Москве с 4 по 6 апреля III Международного форума двигателестроения (МФД-2018).