Внедрение лазерных технологий в Приморье позволит сохранить экологию и деньги

Центр лазерных технологий Института автоматики и процессов управления ДВО РАН готов дать большому производству и малому бизнесу уникальные разработки

 ZRPRESS.Ru и деловая газета «Золотой Рог» продолжают проект «Экология, наука и бизнес Дальнего Востока».

На верхней позиции рейтинга сверхидей

Мировой рынок давно поделен. Чтобы занять на нем значимую нишу, требуется создавать либо что-то сверхвыдающееся, либо очень дешевое. По дешевому пути идет Китай, развитые страны – по выдающемуся. Ученые Дальневосточного отделения Российской академии наук вносят свой вклад в то, чтобы Россия оказалась в числе развитых и передовых.

Лазерные технологии сегодня занимают верхние позиции рейтинга сверхидей. Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН продолжает работу по их внедрению в производство. Год назад здесь был создан Центр лазерных технологий. За короткое время специалисты уже добились масштабных успехов в области экологически чистых технологий обработки металлов. Об этом рассказали Евгений Субботин, директор Центра лазерных технологий ИАПУ ДВО РАН и Александр Никитин, технический директор Центра.

Досье «Золотого Рога»: Центр лазерных технологий ИАПУ ДВО РАН образован в мае 2015 года во Владивостоке совместно с Дальневосточным федеральным университетом (ДВФУ). К июлю того же года был выполнен монтаж оборудования и начаты исследования. За полгода сотрудники Центра изучили разные режимы лазера и предложили свои научные разработки.

– Центр одновременно выполняет задачи производственного характера и задачи, связанные с научной деятельностью. Имеющееся у нас оборудование приобреталось на средства ДВФУ и ИАПУ, институт также выделил отдельно стоящее помещение. Основу оборудования представляет волоконный лазер, –  рассказывает Александр Никитин, технический директор Центра лазерных технологий ИАПУ ДВО РАН. – А началось все с базового проекта «Фотоника», который планировалось организовать на территории ДВФУ в 2013 году. Однако до конца проект доведен не был, но были подготовлены люди, документальная база. Сегодня в Центре мы подошли к тому, чтобы начинать промышленную обработку волоконными лазерами металлических деталей.

Досье «Золотого Рога»: Александр Иванович Никитин, 60 лет, окончил Рязанское высшее военное командное училище связи по специальности инженер по эксплуатации средств электросвязи, Сумской государственный университет по специальности инженер электронной техники. Занимал руководящие должности на ряде отраслевых предприятий. С 2007 года научный сотрудник, ведущий инженер-программист Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, с 2014 года технический директор Центра лазерных технологий ИАПУ ДВО РАН.

Внедрение советских разработок состоялось не в России

– За последнее десятилетие лазерные технологии широко шагнули на мировой рынок благодаря созданию волоконных лазеров, – рассказывает Евгений Субботин, директор Центра лазерных технологий ИАПУ ДВО РАН.

Досье «Золотого Рога»: Евгений Петрович Субботин, 60 лет, окончил Дальневосточный политехнический институт (ДВПИ) по специальности инженер-электрик, кандидат физико-математических наук. Занимался научной и технической деятельностью, в том числе в ДВПИ и ряде предприятий Приморского края. С 2014 года – директор Центра лазерных технологий Института автоматики и процессов управления ДВО РАН.

– Сегодня до 66% мирового рынка потребления оборудования для лазерных технологий занимают страны Юго-Восточной Азии. Россия потребляет его в объеме менее 1%, хотя входит в число немногих стран, где находятся производственные мощности основного мирового поставщика этого оборудования, – продолжает Евгений Субботин.

Досье «Золотого Рога»: 80% рынка оборудования для лазерных технологий прочно занимает компания IPG Photonics Corporation. Ее основатель советский ученый Валентин ГАПОНЦЕВ – ведущий специалист в области лазерной физики и техники, волоконных и оптоэлектронных технологий, в прошлом заведующий лабораторией Института радиотехники и электроники (ИРЭ) АН, сегодня заведующий кафедрой Московского физико-технического института (МФТИ) и Вустерского политехнического института (США) (Worcester Polytechnic Institute (WPI), председатель Совета директоров и управляющий директор международной корпорации IPG Photonics. В годы перестройки уехал в Германию, где доработал собственную концепцию создания оптических квантовых генераторов, базирующуюся на принципиально новой технологической платформе. В настоящее время производство волоконных лазеров IPG размещено в Германии, США и России (г. Фрязино, Московская область), что позволило вывести производство технологических волоконных лазеров в нашей стране на международную арену высоких технологий.

У Института автоматики и процессов управления ДВО РАН и IPG Photonics Corporation за последние годы сложились тесные связи, действуют прямые договоры о сотрудничестве и поставке оборудования. Специалисты института прошли обучения в IPG.

– Для IPG российский Дальний Восток интересен близостью рынка Азиатско-Тихоокеанского региона, – говорит Евгений Субботин.  На базе нашего лазерного центра планируется создать филиал компании, который работал бы на Китай, Японию, Корею и другие страны Юго-Восточной Азии. Основная задача филиала – сопровождать продукцию, поставляемую на рынок АТР, выполнять сервисное и программное сопровождение. Мы, со своей стороны, можем привнести в эту технологию собственные новинки и распространять ее на предприятиях Дальнего Востока, в том числе предлагая малому и среднему бизнесу, которому лазерное оборудование не по карману. Мы можем поддержать небольшие компании своим оборудованием, консультациями, содействовать программе модернизации и технического перевооружения.   

 В борьбе за чистое производство

В настоящее время в Центре установлен лабораторно-исследовательский комплекс лазерной порошковой наплавки.

– Мы активно работаем в направлении ремонтного восстановления деталей судового машиностроения, – рассказывает Евгений Субботин. – Наша цель – восстанавливать изношенные детали сложной формы до габаритных параметров и качества новых или лучше. Мы участвуем в проекте Дальневосточного центра судостроения и судоремонта по выполнению операций порошковой наплавки для «Дальзавода». Проект уже прошел три этапа и по плану будет завершен в 2018 году. Главная задача – выработать оптимальную комплектацию лазерного оборудования, оптимальные режимы работы по критериям геометрических размеров конкретных деталей и соответствия физико-механическим свойствам наплавленных поверхностей, выбрать порошковые материалы, оптимальные условия газоподачи, все в соответствии с задачами, поставленными перед нами заводом. Мы уже сформулировали условия для продавцов оборудования и материалов. Планируется, что в 2016 году «Дальзавод» их получит, а значит, начнет осваивать более чистое производство.

Сегодня на «Дальзаводе» производится электродуговая либо газоплазменная наплавка металла. Наплавка – это один из видов сварки, когда металл сверху наплавляется на деталь и потом обрабатывается. При обычной сварке выделяются вредные продукты горения.

При наплавке с помощью лазерной технологии продуктов горения выделяется на порядок меньше.

Досье «Золотого Рога»: Лазерное оборудование включает в себя волоконный лазер мощностью 1 кВт, установку для охлаждения деталей оптики и поддержания температуры (22 градуса) и программное обеспечение. В комплект входит робототехническое оборудование в составе робота-манипулятора и системы управления роботом, система транспортного оптоволокна, устройство подачи порошка в зону наплавки -  оригинальная разработка местной компании «Плазма автоматика».

 Производительнее и дешевле

– На стальную деталь с помощью лазера можно наплавлять абсолютно любой материал - прочностной, коррозионно-устойчивый, и получить более дешевую деталь, по характеристикам сопоставимую с новой, более дорогой, – поясняет технический директор Центра. – Наши специалисты могут делать наплавки как на плоскости, так и на деталях вращения, например на валах. Получается одинаково хорошо. В судовых двигателях после трех лет эксплуатации верхний слой подшипника изнашивается. Восстановить его практически на всем Дальнем Востоке сегодня негде. Такая же проблема существует на большегрузных автомобилях, автобусах и пр. С помощью коллег из Москвы, мы испытываем сегодня также макет наплавочной головки, которая позволяет делать весь процесс в 10-20 раз быстрее. Нигде в мире такого пока нет, т. е. процесс наплавки будет производительнее и, соответственно, еще дешевле. Второй проект, в котором принимает участие наш Центр, - это технологические разработки применения волоконного лазера для ПАО «Арсеньевская Авиационная Компания «Прогресс» им. Н. И. Сазыкина». Одна из технических задач, поставленных заводом, – лазерная обработка деталей, полученных после литья. Лазерным лучом с заготовки убирается лишний материал, который вновь можно использовать в производстве. Предприятие от этого получает существенную экономическую выгоду. Старая технология обработки деталей приводила к тому, что около 20% металла уходило в стружку, а как известно, металл, применяемый в авиации, дорогостоящий.

 Лазер и море почистит

– С помощью этого лазерного комплекса мы получили хорошие результаты по очистке морской акватории от нефтяных пятен и нефтепродуктов, – продолжает Евгений Субботин. - Секундным импульсом лазерного излучения на поверхности воды моментально выжигается пятно, после чего остается чистая вода. Принцип работы таков: лазерная установка помещается в контейнер на носу очистного судна, оно ходит по акватории и оставляет после себя чистую полосу шириной 10 м.

Второе направление, где мы предложили использовать лазер, – это борьба с обрастанием судов. Во всем мире это колоссальная проблема, на которую тратятся огромные деньги. Пока не придумали ничего лучше, как раз в два-три года механически очищать корпус и покрывать новой антиобрастающей краской. Но, во-первых, это дорого, во-вторых, краска выделяет ядовитые компоненты в морскую среду.

Перспективы нашей технологии таковы, что судно достаточно будет покрасить один раз за весь срок эксплуатации. После этого в порту два-три подводных аппарата непосредственно в воде будут чистить его лазером. Лазер сжигает все наросты, не нанося вреда корпусу судна. Как следствие применения этой технологии – громадная экономия топлива, т. к. шероховатость днища уменьшает скорость судна до 30%, увеличивая тем самым расход топлива, а значит, и выбросы СО2 в атмосферу. Технология апробирована в течение полугода, обоснована перспективность применения. Портовые хозяйства могут взять ее на вооружение и обслуживать суда так же, как это делается сегодня в аэропортах: самолет прилетает, его очищают от загрязнений, моют и он снова улетает.

Поскольку Владивосток –портовый город, для нас внедрение этой технологии особенно важно, это чистота припортовой акватории. Себестоимость такой очистки корпусов, по первым прикидкам, в 10 раз дешевле, чем это делают сегодня подводные аппараты за рубежом. Ее внедрение ориентировочно возможно через пять лет, когда пройдут все стадии НИРов и ОКРов.

Надежда Воронцова.  Фото Марины Божко