CC BY
33УДК 629.7.083:621.791.9
ГРНТИ 78.25.13
ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЛИКА ПЕРСПЕКТИВНОГО АДДИТИВНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ВОЙСКОВОГО РЕМОНТА АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
В.А. СЕРГЕЕВ, кандидат технических наук
ВУНЦВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
В.Б. КРОВЯКОВ
ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Р.Н. СТЕПАНОВ
ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
В.А. РУБЦОВ
ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Рассмотрены вопросы формирования технического облика перспективного аддитивного комплекса при организации войскового ремонта авиационной техники в полевых условиях. Проанализированы достигнутые к настоящему времени технические характеристики существующего оборудования в мобильном и стационарном исполнении. Особое внимание при проведении анализа уделялось применимости технологий аддитивной печати к технологиям войскового ремонта авиационной техники в полевых условиях. Описаны необходимые точностные характеристики широко распространенных технологий аддитивной печати применительно к задачам восстановительного ремонта элементов фюзеляжа воздушных судов государственной авиации. Отмечается, что полная замена существующих субтрактивных технологий на технологии аддитивной печати при войсковом ремонте невозможна по ряду технических и организационных причин, препятствующих широкому внедрению данного перспективного направления развития техники и технологий общемашиностроительного профиля. Предложено комплексное решение задачи построения эффективного мультифункционального ремонтно-производственного комплекса для аддитивной печати с учетом технических требований к составу и компоновке оборудования, а также энергопотреблению, размещению на территории технико-эксплуатационных частей и организации рабочих мест операторов комплекса в виде синтезированного синергетического критерия технического облика. Произведены численные оценки синтезированного критерия применительно к задачам восстановления поврежденных элементов фюзеляжа воздушных судов государственной авиации, показавшие преимущества аддитивных комплексов в стационарном исполнении.
Ключевые слова: аддитивные технологии, войсковой ремонт, авиационная техника, ремонтно-производственные аддитивные комплексы.
Введение. Одним из современных путей повышения качества и сокращения сроков выполнения войскового ремонта (ВР) авиационной техники (АТ) многим исследователям представляется возможность изготовления деталей узлов и агрегатов (ДУА) для замены их поврежденных аналогов методами аддитивных технологий (АДТ) непосредственно в местах базирования авиационных частей и подразделений (АЧП).
В отечественной и зарубежной научно-технической литературе в последние годы широко обсуждаются возможности использования в производственных условиях технологий аддитивной печати при изготовлении элементов конструкции планера и силовых установок АТ в сравнении с традиционными технологиями формообразования: пластическим деформированием
и механической обработкой резанием - методами так называемого субтрактивного (вычитающего) производства [1, 2]. Гораздо меньшее внимание исследователями уделяется вопросам внедрения АДТ в существующую систему ВР в АЧП Вооруженных Сил России.
В настоящее время, с учетом накопленного опыта при проведении специальной военной операции Вооруженных Сил Российской Федерации на Украине, возрастает потребность в совершенствовании ремонтных технологий, включая возможность использования АДТ и оборудования для изготовления ДУА АТ в полевых условиях [3].
Технологии ВР, базируясь в основном на производственных технологиях, имеют от них существенные отличия, определяемые местом использования и необходимостью сочетания, требуемого (высокого) качества с минимизацией продолжительности выполнения технологических операций. Технологии ВР имеют компенсирующий характер по отношению к производственным технологиям, что выражается в следующем:
- сжатые сроки выполнения ремонтных работ при организации ВР в условиях значительной удаленности АЧП от мест постоянной дислокации, а также в местах вынужденной посадки АТ, не допускают, во многих случаях, транспортировки поврежденной АТ на авиаремонтное предприятие или завод-изготовитель;
- количество одновременно ремонтируемых узлов и агрегатов в полевых условиях не превышает нескольких единиц, что исключает применение при ремонте высокопроизводительных технологических процессов, требующих сложной и дорогой оснастки и приспособлений;
- операции технологических процессов ВР преимущественно являются либо заготовительными, либо слесарно-сборочными, по-возможности исключающими технологически сложно выполняемые и контролируемые настройки и регулировки, отладки, юстировки и т. п. ;
- ограниченность комплектов запасных частей и материалов (ЗЧМ), а также сменных блоков АТ и наборов инструмента для проведения ВР, компенсируется их изготовлением непосредственно «на месте»;
- технологии ВР должны компенсировать изготовление снятых с производства на заводах-изготовителях УА АТ ранних годов выпуска, которые, тем не менее, эксплуатируются в АЧП вследствие наличия неизрасходованного остаточного ресурса;
- технологии ВР в части изготовления необходимой номенклатуры УА «на месте» должны компенсировать недостатки современных логистических цепочек поставок УА АТ, а также ЗЧМ от централизованных мест хранения до мест базирования АТ;
- отсутствие в полевых условиях необходимой конструкторской документации на УА при проведении ВР должно компенсироваться возможностями реверс-инжиниринга (обратного проектирования) с последующей заменой бумажных версий электронными копиями документов.
В настоящей статье рассматриваются вопросы, связанные с формированием в составе перспективных средств ВР, аддитивных ремонтно-производственных комплексов (в мобильном или стационарном исполнении) (АРПК), предназначенных для выполнения операций ВР АТ в полевых условиях.
Актуальность. АДТ - наиболее динамично развивающаяся отрасль мирового материального производства. В среднем за последние 25 лет, по данным анализа рынка АДТ [2, 3], наблюдается ежегодный устойчивый рост объема продаж мирового рынка на уровне до 27 % в год (рисунок 1).
Рост объема рынка обусловлен расширением использования АДТ, как в гражданских отраслях материального производства (строительство, медицина, энергетика), так и, преимущественно, в военно-технической области (авиационно-космическая техника и судостроение). Исследования [4] свидетельствуют о том, что объем рынка АДТ может достичь $550 млрд в год. Согласно отчету [5], опубликованному в 2022 г., с 1998 г. по 2021 г. в мире было установлено свыше 120 тысяч промышленных 3D-принтеров.
ы
Доля России во всемирном рынке устройств ЗО-печати составляет всего 1 % (рисунок 2).
45
ад
35 30 25 20 15 10 5 -О
41,6
37
-33-----
-28у2----
9,8
16,9
13,9
11,2
5 3 Я я я
20
24
■ У111II
н (ч т и! ю г--
(М (Ч (Ч [М (Ч (М
Я Я Я Я Я Я Я
Рисунок 1 - Рост объема и прогноз аддитивного производства в мире (млрд. долларов США) по [2]
Рисунок 2 - Распределение устройств для 3D-печати по странам мира (на 2023 год по данным [5])
Причины взрывного роста рынка АДТ, называемого исследователями [5-7] «третьей индустриальной революцией», состоят, как неоднократно указывалось различными исследователями, в следующих преимуществах АДТ над субтрактивными технологиями:
- значительное (от 30 до 50 % по различным оценкам) сокращение затрат на изготовление макетных, экспериментальных и опытных образцов изделий в ходе выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию ВВСТ;
- сокращение (от 20 до 40 % по различным оценкам) затрат на проектирование и изготовление сложной и дорогой технологической оснастки (штампы, литейные и пресс-формы, стендовое оборудование, тренажеры и т. п.);
- увеличение коэффициента использования материалов и сокращение отходов по сравнению с обработкой металлов резанием (по разным оценкам от 25 до 50 %);
- сокращение, вследствие всего вышеизложенного, сроков проектирования изделий и НИОКР в целом;
- возможности проектирования и изготовления деталей сложных форм и конфигураций (например, турбинных лопаток и сопел ракетных двигателей), изготовление которых субтрактивными технологиями практически невозможно.
Электронные 3D-модели изделий АТ взамен традиционных бумажных чертежей существенно уменьшают финансовые затраты и продолжительность подготовки производства новых изделий, а также позволяют сократить число звеньев логистических цепей поставок ЗЧМ для организации ВР. При этом усиливается технологическая связь между участниками цепей поставок, что сокращает общую продолжительность процесса поставки ЗЧМ.
Цель работы - выработка критериев для технико-экономической оценки вариантов реализации АРПК в условиях ВР авиационных частей и соединений.
Для успешной реализации указанной цели необходимо последовательно ответить на следующие вопросы:
1. Какими характеристиками должны обладать объекты ремонта (размеры и масса, состав материалов, среднее время восстановления работоспособного состояния объекта)?;
2. Какие требования необходимо предъявлять к технологии ВР, основанной на аддитивной печати (выбор метода послойного наращивания материала, состав и технические характеристики оборудования, скорость печати и характеристики расходных материалов)?;
3. Каковы должны быть требования к персоналу (оператору аддитивного комплекса) (уровень и объем необходимых знаний, должностные обязанности, организация рабочего места и взаимодействие с существующими ремонтными службами АЧП)?;
4. Какие требования необходимо предъявлять к средствам обеспечения деятельности оператора (инструменты, принадлежности, библиотека 3D-моделей и т.п.)?
Совокупность ответов на поставленные вопросы будет формировать технический облик будущего АРПК, который при первоначальном анализе может быть рассмотрен в двух вариантах размещения:
мобильном, выполненном на базе перемещаемого модуля, имеющего полную энергетическую независимость от остальных частей ТЭЧ;
стационарном, размещаемом на территории ТЭЧ и подключаемом к его существующим энергетическим системам (электрической и тепловой энергии, водоснабжению, а также в ряде случаев к газобаллонному оборудованию).
Рассмотрим технические аспекты обоих вариантов более подробно.
Технологии аддитивной печати, пригодные для применения в войсковом ремонте.
Развитие АДТ за последние 5-10 лет связано также и с появлением композиционных металлических материалов, недоступных для традиционных субтрактивных технологий. Например, из-за низкой жидкотекучести материала практически не используются в промышленности литейные кобальт-хромовые или марганец-алюминиевые литейные сплавы, но успешно «выращиваются» детали из аналогичных по химическому составу порошков.
Для выбора преимущественной технологии 3D-печати необходимо определить классификационные признаки каждой технологии, позволяющие отличить их друг от друга.
В дальнейшем анализе будем использовать следующие обозначения технологий, принятые в мировой практике (таблица 1) [7-8]:
SLA - стереолитография (фотополимеризация в ванне с последующим ультрафиолетовым отверждением);
FDM (FFF) - послойное наплавление нити из пластика или металла через экструдер;
SLS - селективное лазерное спекание полимерного или металлического порошка;
MJF - многоструйная печать порошком со струйным нанесением связующего;
DLP - цифровая лазерная печать.
w g
и
Таблица 1 - Сравнительные характеристики наиболее пригодных технологий 3Р-печати для войскового ремонта [8]
Технология Преимущества Недостатки
SLA 1. Синтез сложных моделей (тонкостенные и мелкие ДУА). 2. Высокое качество, не требующее постобработки. 3. Высокая скорость выращивания. 1. Невозможность выращивания изделий с изолированной внутренней полостью. 2. Ограниченность выбора материалов фотополимеров.
FDM (FFF) 1. Высококачественное прототипирование с хорошим уровнем детализации. 2. Непосредственное изготовление готовых изделий, а не моделей, а также композитных материалов. 3. Исключительно высокая точность 3D-печати (до 15 мкм). 1. Сложность оборудования, имеющего от 96 до 448 сопел для печати. 2. Необходимость термообработки, связанная с выплавлением вспомогательных восковых структур.
SLS 1. Нет необходимости в поддерживающих элементах. 2. Возможность последующей механической обработки. 3. Наряду с пластмассами можно использовать любой материал, который под воздействием тепла расплавляется, а затем при охлаждении вновь становится твердым. 1. Большая длительность процесса расплавления порошкового материала. 2. Большой расход порошкового материала, который не может быть использован повторно. 3. Пористая структура модели, т. к. порошок не сплавляется, а спекается, вызывает остаточную деформацию при остывании. 4. Низкая точность изделий по сравнению с методом SLA или DLP.
MJF 1. Высокие скорость получения модели, качество и точность модельного материала. 2. Широкий спектр используемых материалов. при изготовлении функциональных прототипов 3. Возможность изготовления опоры. нависающих элементов для деталей со сложной геометрией из воска. 1. Высокая стоимость оборудования и расходных материалов. 2. Сложность конструкции принтера. 3. Высокие требования к условиям эксплуатации и обслуживания.
DLP 1. Более высокая скорость выращивания по сравнению с технологией SLA. 2. По данной технологии создается более высокопроизводительное оборудование. 3. Отсутствие каких-либо технологических проблем с печатью (перегрев, расслоение, отклеивание углов и т. п.). 1. Невозможность выращивания изделий с изолированной внутренней полостью. 2. Выращиваемая модель должна иметь поддерживающие структуры, которые удаляются при пост-обработке. 3. Необходимость УФ-засветки объекта для окончательного затвердевания. 4. Высокая стоимость оборудования.
Элементы конструкции планера АТ (кронштейны, элероны и т. п.), изготовленные по FDM технологии, обладают существенной анизотропией прочностных свойств. Они могут работать только на сжатие в направлении, перпендикулярном плоскости слоев. Если же требуется изотропность прочностных свойств вне зависимости от направления, то предпочтительнее применение технологий SLS, SLA или MJF.
С точки зрения допустимых погрешностей при печати и воспроизводимости 3D-модели, наилучшие результаты демонстрируют установки стереолитографии и многоструйной печати по технологии DLP.
К настоящему времени не существует общепринятого стандарта оценки скорости изготовления аддитивных изделий. Производители установок приводят значения для заполнения слоя, а не для изготовления типового конструктивного изделия [9], что часто делает корректное сравнение невозможным. Тем не менее, можно утверждать, что типовые значения количества (объемного расхода) материала, которые АДТ установка преобразует в скорость «выращивания» по направлению от слоя к слою, измеряемую в мм/с, могут составлять: для SLS-установок до 25 мм/с; для FDM-установок до 100 мм/с; для SLA-установок до 50 мм/с [9].
ы g
и
Однако, на практике надо также учитывать сопутствующие подготовительные процессы. Так, SLS-установка «тратит» 1,5-2 часа рабочего времени на предварительный нагрев рабочей области, столько же времени занимает и процесс охлаждения. При переходе с одного материала на другой тратится значительное количество времени на очистку аппарата от остатков предыдущего полимера [10].
Необходимо отметить, что для ремонта силовых элементов конструкции планера АТ любого назначения может быть использована т. н. LOM-технология, совмещающая высокоточную (например, лазерную) резку рулонного или листового материала и соединение вырезанных листов тем или иным способом (термической или химической склейкой, точечной лазерной или ультразвуковой сваркой). Оба процесса можно использовать при организации ВР в стационарных условиях ТЭЧ АЧП, т. к. требуется мощный (десятки кВт) источник электроэнергии для исходного нагрева барабана ламинатора.
LOM-технология пригодна для АРПК в стационарном исполнении. Аналогичные технологические решения для ремонта планеров АТ используются вооруженными силами стран НАТО [11-13].
В качестве сырья может быть использована как полимерная пленка, так и композитные материалы (на тканевой или нетканой основе), а также и металлическая фольга. Слои могут быть соединены склеиванием, когда каждый слой может как наноситься на материал заранее, так и подаваться с помощью отдельной печатающей головки, аналогично технологии струйного нанесения связующего в технологии FDM.
Общая схема установки листовой ламинации для нанесения «заплатки» на фюзеляж с рулонной подачей материала, предварительно нанесенным клеевым слоем и соединением слоев термической склейкой, приведена на рисунке 3.
1 - отрезной механизм; 2 - излишки материала в рулоне; 3 - подогреваемый барабан ламинатора;
4 - платформа; 5 - «заплатка» на плоскости фюзеляжа; 6 - рулон с сырьем
Рисунок 3 - Листовая ламинация с рулонной подачей материала
Система подачи отматывает листовой материал с предварительно нанесенным клеем, подогреваемый барабан ламинатора прикатывает слой, склеивая его с предыдущими. Затем отрезной механизм вырезает контуры слоя и, при необходимости, разрезает излишки материала за пределами контура слоя для облегчения их удаления. Платформа передвигается на толщину слоя и процесс повторяется. Выращивание «заплатки» на плоскости фюзеляжа происходит «снизу-вверх».
Размещение оборудования для 3Б-печати в войсковых условиях. Как уже отмечалось ранее в настоящей статье, формирование технического облика войсковых установок для ЗБ-печати теоретически возможно как в стационарном, так и в мобильном исполнении. Во втором случае предполагается применение ЗБ-принтеров в специально выстроенных
w g
и
помещениях, размещаемых на базе, как правило, грузового автомобиля. Альтернативными решениями могут быть либо стандартные герметичные кузова типа КУНГ, размещаемые на автомобильных шасси [14], либо стандартные 20-футовые морские контейнеры. В обоих вариантах размещения рабочее место оператора комплекса объединяется с местом установки 3D-принтера в едином замкнутом пространстве (на рисунке 4 представлен концепт по версии ООО «Русатом-Аддитивные технологии»).
а) б)
а) мобильный модуль для ремонта ДУА из металлов и сплавов;
б) мобильный модуль для ремонта ДУА из пластика
Рисунок 4 - Концепт мобильного АРПК на базе кузова-контейнера постоянного объема
Условия размещения EOS P 396 Enterprise - в специально оборудованных помещениях с бесперебойной подачей проточной воды, осушенного сжатого воздуха и инертного газа (аргона или гелия, в зависимости от используемого сырья). Габариты оборудования не позволяют эксплуатировать комплекс в мобильном варианте. Для обеспечения работоспособности оборудования требуется бесперебойное электропитание с напряжением 250/400 В и мощностью 10 кВт, которое может быть обеспечено специальной электроподстанцией или прицепной автомобильной дизельной электростанцией типа ЭДС-30.
Установка «МАРПАК» может изготавливать только детали из полимеров. Это существенно ограничивает возможности их применения в АРПК. Температура воздуха внутри контейнера должна находиться в пределах от +10 °C до +35 °C. Комплекс «МАРПАК» снабжен встроенным оборудованием для обеспечения климатических условий, однако рабочие и предельные температуры рассматриваемого оборудования в технической документации не указаны. При этом аппаратура военного назначения, размещаемая в транспортных средствах, должна быть стойкой к климатическим воздействиям исполнения УХЛ по ГОСТ 15150-69 в диапазоне температур от -50 °С до +50 °С.
Произведем сравнение характеристик стационарного и мобильного аддитивных комплексов, находящихся в составе оборудования для 3D-печати военного инновационного технополиса «Эра» (г. Анапа). Стационарная установка размещена в научно-производственном центре «Кулибин» и содержит в своем составе 3D-принтеры, реализующие технологии SLS и DLP. Мобильные комплексы «МАРПАК» ориентированы на производство (ремонт) изделий из полимеров и реализуют технологию FDM (FFF). Основные характеристики оборудования мобильного и стационарного комплексов для 3D-печати приведены в таблице 2.
По заключению [15], все образцы оборудования, имеющегося в Военном инновационном технополисе «ЭРА», изготовлены за рубежом, и в условиях санкций со стороны недружественных стран, бесперебойная поставка комплектующих и расходных материалов к ним не может быть гарантирована, что делает их использование в мобильных комплексах войскового ремонта нецелесообразным.
Расходные материалы для аддитивной печати. Существует проблема точности изготовления изделий методами АДТ. Она связана, как правило, с усадкой исходного материала (пластика или металлического порошка со связующим), которая, по данным [8], составляет
4-5 % от исходного линейного размера (для справки: усадка металлической отливки при остывании не превышает 1,2 %). При этом очевидна необходимость в постобработке детали, полученной методами АДТ на «традиционном» металлообрабатывающем оборудовании. Следовательно, при изготовлении (или ремонте) ДУА для АТ надо иметь в технологической линейке не только 3D-принтер, но и токарное, фрезерное, сверлильное и шлифовальное оборудование (или единый обрабатывающий центр).
Таблица 2 - Технические характеристики комплексов АРПК военного технополиса «Эра» [15]
Характеристика Стационарная установка НПЦ «Кулибин» Мобильная установка «МАРПАК»
Марка 3Б-принтера EOS P 396 Enterprise FORA F300
Габаритные размеры принтера, мм 1190х620х1500 520х555х300
Масса принтера, кг 1060 без сопутствующего оборудования 22
Область печати, мм 340х340х600 300х300х300
Мощность лазера, Вт 70 -
Диаметр сопла, мм - 0,4
Технология печати SLS, SLM FDM
Минимальная толщина выращиваемого 60 50
слоя, мкм
Потребляемая электрическая мощность, кВт 10 0,35
Расходные материалы металлические порошки, термопластик, полиамид термопластик
Требования к условиям эксплуатации от 20 до 30 °С от 10 до 35 °С
принтера влажность не выше 50 %
Дополнительное оборудование собственный чиллер, 2 экструдера (печатающие
подача сжатого воздуха головки)
Комплект поставки пылесос для очистки, камера подготовки порошка, пескоструйная обработка нагревательного стола нет
Длительность непрерывной эксплуатации, ч неограниченно не более 12 ч подряд
Кроме того, большие проценты усадки материала для получения одинаковых линейных размеров требуют также и больших межоперационных технологических припусков на обработку, что удлиняет производственный цикл изготовления (или ремонта) ДУА для АТ. В таблице 3 представлены допуски на линейные размеры ДУА для АТ, обеспечиваемые различными АДТ, по данным [9]:
Таблица 3 - Допуски на линейные размеры, обеспечиваемые различными АДТ по [9]
Условное обозначение технологии Вид применяемого материала Конструкторский допуск для типа принтера, мм
бытового промышленного
FDM пластики 0,5-0,7 0,2-0,3
SLA фотополимеры 0,1-0,2 0,02-0,04
SLS пластики 0,3-0,5
MJM струйная 3Б-печать фотополимеры 0,2-0,3 не более 0,1
2PP струйная 3Б-печать 0,3-0,5 0,2-0,4
SLM металл - не более 0,15
LMD металл - не более 0,1 в плоскости X-Y; не более 0,05 в плоскости Z
Опасные и вредные выбросы в атмосферу при использовании АДТ. В последние годы проведен ряд исследований [10-12], изучавших влияние на здоровье человека ультрадисперсных частиц, выделяемых при печати на современных промышленных 3D-принтерах, использующих широко распространенные ABS и PLA пластики.
W g
U
Эти марки пластика при комнатной температуре не являются опасными для здоровья человека. Однако, при нагревании расходных материалов или материала подложки до температур выше 100°С в воздух рабочей зоны (в котором находится рабочее место оператора) выделяются не только мелко дисперсные частицы самого пластика, но и производные летучих органических соединений, химический состав которых представлен в таблице 2 (данные получены по окончании 8-ми часовой смены в КУНГе с размерами 2,4х4,2х1,95 м). Результаты анализа химического состава воздуха рабочей зоны при аддитивной печати представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Химический состав загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны по [10]
Вид загрязняющего вещества Код загрязнителя по ГОСТ 12.1.007 Концентрация загрязнителя, мг/м3 ПДК, мг/м3 Класс опасности загрязнителя
до печати после печати
Пропилен 0521 - 0,387 3 -
Бутан 0402 4,01 5,850 200
Ацетальдегид 1317 0,606 0,883 0,01 3
Хлорвинил 0827 0,633 0,924 0,44 1
Этиловый спирт 1061 2,28 2,04 5 4
Акролеин 1301 0,041 0,434 0,03 2
Ацетон 1401
Пропионовый 1311 0,904 1,707 0,85 -
Изопропанол 1051 1,47 2,88 0,6 3
Этиловый эфир 1105 0,367 0,721 1 4
Этилбензол 0627 - 0,147 0,02 3
Стирол 0620 0,093 0,242 0,04 2
о-Ксилол 0639 0,128 0,335 0,3 3
Бутилакрилат 1206 0,748 1,96 0,075 2
Этилацетат 1240 0,205 0,125 0,2 4
Винилацетат 1213 0,072 0,012 0,15 3
Метилэтилкетон 1409 - 0,006 0,1 -
Метилакрилат 1225 2,01 2,33 1,0 3
Толуол 0621 0,092 0,14 0,6 3
Изобутанол 1048 0,092 - 0,1 4
п-Ксилол 0640 0,064 0,079 0,3 3
Циклогексанон 1077
Бензол 0602 - 0,22 0,3 2
Изобутилацетат 1221 0,746 - 0,1 4
Нетрудно заметить, что в воздухе рабочей зоны при печати пластиком типа ABS выявлены 24 вида загрязняющих веществ, по восьми из которых к окончанию рабочей смены имеются значительные превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) в атмосферном воздухе. При этом из восьми видов вредных для организма человека веществ, выделяющихся в воздух рабочей зоны, три вещества относятся ко 2 классу высокоопасных веществ по ГОСТ 12.1.007, нахождение которых в атмосфере рабочей зоны необходимо полностью исключить вне зависимости от продолжительности рабочей смены оператора АРПК.
ы
Дополнительно проведены гранулометрические измерения количества частиц загрязнений в воздухе рабочей зоны (отбор проб производился в течение не более 150 с; счетчиком частиц типа АЗ-10). Результаты измерений представлены в таблице 5.
Исследования [11, 13] показали, что частицы загрязнений размерами менее 2 мкм осаждаются по всему дыхательному тракту человека. Крупные частицы размером свыше 5 мкм осаждаются преимущественно в верхних дыхательных путях и альвеолах. Оседание частиц 2 и 3 групп опасности по ГОСТ 12.1.007 в легких человека провоцирует воспалительные процессы верхних дыхательных путей, со временем переходящие в астму или создающие опухоли.
В работе [14] описываются результаты тестирования проб воздуха, отобранных в герметичном КУНГе на расстояниях 0,5-5 м от работающего в течение рабочей смены 3D-принтера. Выводы авторов исследования:
1. Операторы комплекса в течение всей рабочей смены подвергаются воздействию выбросов химически активных веществ. Причем нити на основе ABS пластиков являются более токсичными, чем пластики марки PLA.
2. У операторов комплексов, использующих технологии FFF или FDM, несмотря на низкий уровень выбросов (ПДК не был превышен ни по одному показателю) наблюдалось стойкое снижение жизнеспособности клеток верхних дыхательных путей (на 50-56 %).
3. Люди, непосредственно не подвергавшиеся воздействию низкого уровня излучения от нитей FFF, но находившиеся, например, в соседних помещениях, могут испытывать потерю жизнеспособности клеток на 15-18 %.
4. Технология фотополимеризации в ванне SLA оказывает большее негативное влияние на окружающую среду, чем технология FFF.
Таблица 5 - Результаты измерений загрязненности воздуха рабочей зоны 3Р-принтера [10]
Размеры частиц, мкм Количество частиц, шт
в помещении КУНГа в коробе принтера
до печати после печати до печати после печати
0,5-1,0 6606 9547 7122 87276
1,0-2,0 864 1219 720 2103
2,0-5,0 278 645 253 335
5,0-10,0 57 136 62 145
10,0-50,0 5 17 12 23
Специалисты по промышленной безопасности и производственной санитарии при работе с установками 3D-печати настоятельно рекомендуют:
- устанавливать безопасное расстояние для оператора не менее 2 м от работающего 3D-принтера;
- исключать постоянное нахождение персонала в одном помещении с работающим устройством 3D-печати;
- использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания и средства защиты кожи рук («биологические перчатки»);
- использовать «бокс биологической безопасности», размещаемый над 3D-принтером во время его работы.
Таким образом, вопросы защиты персонала комплексов аддитивного производства (или ремонта) любого вида техники, включая авиационную, должны иметь первостепенную значимость.
Тем не менее, большинство АДТ к настоящему времени совершенно не исследованы с точки зрения их влияния на организм человека. Отсутствуют также нормативные документы, обязывающие проводить такие исследования, поскольку, как уже отмечалось выше, не
W g
U
существует даже международно признанной классификации АДТ. Такая классификация в совокупности со стандартами на основные материалы для 3D-печати в настоящее время только разрабатывается и будет внедрена в составе системы менеджмента качества (СМК) в срок до 2030 года.
Проблемные вопросы замены субтрактивных технологий в войсковом ремонте.
Полная замена «традиционных» (субтрактивных) технологий ВР на АДТ, по мнению ряда исследователей, к настоящему времени не подтверждается какими-либо серьезными технико-экономическими расчетами и носит, в основном, эмоциональный характер.
Кроме того, в пользу сохранения к настоящему времени субтрактивных технологий в качестве базовых при производстве и ремонте всех видов АТ говорят следующие обстоятельства:
1. Серийное производство основного оборудования для АДТ: 3D-сканеров и принтеров, на территории России представлено не более чем десятком предприятий, существующих на рынке от 5 до 20 лет, с численностью персонала в несколько десятков человек на каждом предприятии. Такие производства не имеют серьезного опыта изготовления ДУА для АТ. Кроме того, стоимость качественных современных промышленных 3D-принтеров находится в пределах $100 тыс.-$500 тыс. без тенденций к снижению, что потребует тщательного технико-экономического обоснования их применения в составе мобильных или стационарных аддитивных комплексов. В тоже время «традиционное» производство станков и оборудования для изготовления ДУА для АТ представлено на рынке более чем 50 крупными (годовой оборот более $100 млн.) предприятиями оборонного комплекса, ведущими свою историю со времен СССР и имеющих квалифицированные кадры и СМК, сертифицированные на соответствие требованиям ГОСТ РВ 0015-002-2012 и ГОСТ Р ИСО 9001-2015.
2. Критериями для выбора способа изготовления АДТ вместо субтрактивной технологии ДУА АТ в ходе ВР являются следующие показатели:
- количество «вычитаемого» материала из заготовки (более 50 %) и трудоемкость ее обработки (в нормо-часах); экономические преимущества использования АДТ над субтрактивным производством являются значимыми только для простейших видов ВР АТ, например, для слесарных операций;
- геометрическая сложность детали, требующая сложного многооперационного технологического процесса (или необходимости срочного получения УА для АТ и отсутствии комплекта ЗЧМ);
- оценка возможности единовременного изготовления методами АДТ сборочной единицы УА вместо комплекта составляющих этот узел деталей (возможна только для деталей, выполненных из материалов с одинаковыми физическими свойствами).
3. Физические свойства изделий, получаемых методами АДТ, недостаточно изучены. Приводимые в литературе сведения, например, о таких механических характеристиках, как прочность на растяжение или сжатие, одной и той же марки материала у различных производителей, отличаются в несколько раз [16, 17]. Очевидно, что лежащее в основе любой АДТ послойное «выращивание» детали с последующим склеиванием, спеканием или сплавлением слоев с помощью связующего не может, в идеале, достичь физических свойств кристаллической решетки поковки, отливки или сортового проката.
4. Шероховатость и волнистость поверхности УА для АТ, вызваные послойным нанесением материала и использованием «дискретного» сырья (порошка с определенным размером гранул или проволоки определенного диаметра), не соответствуют требованиям конструкторской документации. Чем выше производительность установки (за счет увеличения скорости подачи материала, толщины слоя, размера гранул порошка или диаметра проволоки), тем выше шероховатость и волнистость готового изделия. Обычно это приводит к тому, что ремонтируемый таким образом узел требует дополнительной механической обработки, как указывалось выше (например, по поверхностям сопряжения) - обточки, шлифовки и т. п., что увеличивает время ВР.
5. Изготовление ДУА для замены поврежденных деталей требует наличия рабочей конструкторской документации, выполненной в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации и (или) электронной базы 3D-моделей. В их отсутствии создание такой документации, в том числе и методом реинжиниринга с использованием оборудования для 3D-сканирования, требует присутствия в РП АЧП квалифицированных инженеров-конструкторов. При этом их квалификация должна быть на порядок выше квалификации конструкторов-разработчиков ремонтируемых изделий, поскольку последние создают чертежи деталей, рассматривая их в совокупности с другими сопрягаемыми деталями и всем ремонтируемым узлом или агрегатом в целом. Это позволяет задать всю размерную цепочку с предельными отклонениями, чистотой обработки поверхности, методами поверхностного упрочнения, покрытия и т. д. Поэтому, даже при наличии в штате ремонтного подразделения (РП) АЧП квалифицированных инженеров-конструкторов (что само по себе проблематично), создание такой конструкторской документации на поврежденную деталь с целью ее воспроизводства с требуемым качеством затруднительно без наличия документации на сопрягаемые детали.
Экономические же (коммерческие) интересы разработчика, производителя и эксплуатанта, имеющего желание самостоятельно осуществлять ремонты разного уровня (в том числе и ВР) АТ, находятся в явном противоречии. Так, к примеру, в мировом вертолетостроении ремонт и поставки запчастей дают вертолетостроительным корпорациям до 40 % выручки. В отечественном вертолетостроении этот показатель не превышает 17 %, поэтому неудивительно нежелание руководства производителей АТ передавать кому-либо ремонтную документацию. Например, бывший генеральный директор АО «Казанский вертолетный завод» А.П. Лаврентьев в свое время принял решение никому не передавать документацию по ремонту вертолетов, в конструкцию которых завод внес ряд усовершенствований: «Мы не можем всех кормить. Никто кроме нас в модернизацию не вкладывался. Теперь им придется делиться» [17].
6. Наконец, в современных условиях достаточно остро стоит вопрос авторских прав на интеллектуальную собственность необходимой для проведения ВР технической документации, включая конструкторскую и технологическую документацию, принадлежащую КБ по видам АТ.
Несмотря на то, что в соответствии с действующим законодательством, конструкторская документация на вид АТ принадлежит «де-юре» Министерству обороны России, порядок ее обращения при организации ВР средствами реинжиниринга (обратного проектирования) УА для АТ законодательно не определен. Сканированный прототип (электронная 3D-модель изделия) не проходит верификацию разработчика и, следовательно, «нелегитимен». Соответственно, с такого изделия по существующим ГОСТ В 15.203 - ГОСТ В 15.205, должны быть сняты все гарантии как изготовителя, так и разработчика. В тоже время, ни изготовитель, ни разработчик не заинтересованы в снабжении ТЭЧ АЧП электронными 3D-моделями ДУА для АТ или цифровыми двойниками существующих технологических процессов. Процесс верификации 3D-моделей для ВР возможен лишь при учете экономических интересов всех участников рынка АДТ.
В заключении настоящей статьи оценим оба варианта (мобильный и стационарный) создания аддитивных комплексов для ВР АТ применительно к характеристикам обоих вариантов АРПК, указанных в таблице 2. Для этой цели применим экспертный подход, основанный на т. н. синергетических оценках, когда для совокупного анализа разнородных характеристик могут быть применены балльные оценки в диапазоне от нуля до единицы по каждому показателю.
Результаты анализа обоих вариантов представлены на рисунке 5. Многоугольник большей площади свидетельствует о решающих преимуществах стационарного комплекса АРПК над «МАРПАК».
ы
■Стационарное исполнение по типу «Кулибин» ^"Мобильное исполнение по типу «МАРПАК»
Рисунок 5 - Сравнение вариантов технического облика аддитивного комплекса
Выводы.
1. Технический облик перспективного АРПК для ВР АТ должен быть сформирован на базе синергетического технико-экономического критерия, с учетом технических, производственных, экологических и иных факторов. Численные значения критерия определяются на основании экспертных оценок.
2. Достигнутые технические характеристики оборудования для аддитивной печати в мобильном и стационарном исполнении не позволяют произвести полную замену существующих субтрактивных технологий аддитивными в условиях ВР АТ вследствие:
- невозможности изготовления металлических ДУА для АТ методами АДТ без постобработки;
- более высокой стоимости оборудования для всех без исключения АДТ по сравнению с оборудованием для механической обработки;
- продолжительности изготовления ДУА методами 3D-печати «под ключ» в разы выше чем при механической обработкой;
- кратно большей стоимости расходных материалов для 3D-печати;
- больших габаритных размеров промышленных 3D-принтеров по сравнению с металлорежущими станками;
- нерешенности организационных вопросов о войсковой принадлежности установок для 3D-печати, а также вопросов использования интеллектуальной собственности при организации реинжиниринга.
3. Точностные характеристики установок 3D-ne4ara в подвижных ремонтных подразделениях для выполнения оперативных задач в ходе ВР АТ нуждаются в тщательном технико-экономическом обосновании по нескольким причинам:
- необходим расчет времени, затрачиваемого на изготовление одной детали методами 3D-печати в войсковых условиях, в совокупности со временем, необходимым для последующей обработки полученных ДУА для получения необходимых чертежных размеров, а также сопутствующих подготовительных мероприятий в соответствии с требованиями нормативной документации на продолжительность выполнения работ по виду ВР.
- необходим расчет затрат на создание электронной базы 3D-моделей на ДУА, предназначенных для замены оригинальных ЗЧМ, что требует организационно-управленческих решений по согласованию с собственниками технической документации (разработчиками и производителями ДУА для АТ);
- необходим расчет сроков окупаемости затрат при эксплуатации АРПК в стационарном и (или) мобильном вариантах выполнения.
4. Комплексное решение задачи построения эффективного мультифункционального ремонтно-производственного комплекса для аддитивной печати с учетом технических требований к составу и компоновке оборудования и его энергопотреблению, размещению на территории технико-эксплуатационных частей и организации рабочих мест операторов комплексов, представляется авторам настоящей статьи в виде синтезированного синергетического критерия технического облика.
5. Опыт эксплуатации первых изготовленных образцов «МАРПАК», предназначенных для восстановления автомобильной и бронетанковой техники в войсковых условиях [16] показал их непригодность для большинства задач ВР АТ вследствие:
- высокой стоимости оборудования «МАРПАК» по сравнению с оборудованием, имеющимся в ТЭЧ АЧП;
- ограниченности круга задач печатью ДУА из пластика, поскольку наиболее популярная технология печати металлами SLM практически не адаптируется к условиям эксплуатации АРПК в мобильном варианте;
- наличия неутилизируемых вредных выбросов в атмосферу при печати деталей из пластика;
- отсутствия квалифицированного персонала и нерешенности организационных вопросов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ицкович А.А., Чинючин Ю.М., Файнбург И.А., Смирнов Н.Н. Анализ состояния и тенденций развития центров технического обслуживания и ремонта воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 178. С. 12-21.
2. Железняков А.О., Сидорчук В.П., Степанов В.П., Прилепина Н.В. Актуальность организации войскового ремонта БРЭО в системе технического обслуживания и ремонта на современном этапе эксплуатации авиационной техники // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2021. № 17. С. 173-181. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=45399730 (дата обращения 17.05.2024).
3. Шемонаева Е.С., Гончаров А.В., Андреев В.Д. Оценка целесообразности применения аддитивных технологий в изделиях аэрокосмической техники // Инженерный журнал: наука и инновации. 2021. № 12. С. 53-55.
4. ГОСТ РВ-1500-005-2021. Авиационная техника военного назначения. Документация эксплуатационная и ремонтная. Общие правила построения и изложения. Москва: Стандартинформ, 2021. 204 с.
5. Сафин А.М., Дорошенко М.Р., Трофимчук М.В., Степанов В.П. Комплексный подход к совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта авиационной техники // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2021. № 19. С. 222-229. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=46692871 (дата обращения 17.05.2024).
6. Омаров З.Г. Проблемы эксплуатации авиационной техники на современном этапе // Военная мысль. 2022. № 4. С. 112-116.
7. Рудской А.И., Попович А.А., Ильющенко А.Ф. Аддитивные технологии. Материалы и технологические процессы: Монография. СПб.: Политех-пресс, 2021. 347 с.
8. Кулик В.И. Аддитивные технологии в производстве изделий авиационной и ракетно-космической техники: учебное пособие / В.И. Кулик. М.: Балт. гос. техн. ун-т, 2018. 160 с.
9. Трубашевский Д.С. Аддитивные зарисовки // Воронеж: Умное производство. 2021. № 1. С. 206.
10. Юльметова О.С., Щербак А.Г., Челпанов И.Б. Специальные технологии изготовления прецизионных узлов и элементов гироскопических приборов. СПб.: Университет ИТМО, 2017. 131 c.
11. Проблемы проектирования для аддитивных технологий. Аддитивные технологии. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://additiv-tech.ru/publications/problemy-proektirovaniya-dlya-additivnyh-tehnologiy.html (дата обращения 17.05.2024).
12. ООО «Горизонт покрытий». Аддитивное производство. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://hcoatings.ru (дата обращения 17.05.2024).
13. Дежина И.Г. Публичный аналитический доклад по направлению «Новые производственные технологии». М.: Сколковский институт науки и технологий, 2015. 210 c.
14. Берюхов А.В., Струков С.Ю. Перспективы развития мобильных автоматизированных войсковых ремонтных аддитивных комплексов // Тезисы доклада на III Всероссийском форуме с международным участием «Академические жуковские чтения» / Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2023. С. 55-56.
15. Singh H.K., Singh A.K., Singh S.K. Profiling in Unmanned Aerial Vehicles: A Review // Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2018. № 91. P. 1-14.
16. Yin Z.N., Wang T.J. Deformation response and constitutive modeling of PC, ABS and PC/ABS alloys under impact tensile loading. // Materials Science and Engineering. 2010. № 256. P.1461-1468.
17. Forbes. От винта. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.forbes.ru/ forbes/issue/2005-06/19558-ot-vinta (дата обращения 17.05.2024).
REFERENCES
1. Ickovich A.A., Chinyuchin Yu.M., Fajnburg I.A., Smirnov N.N. Analiz sostoyaniya i tendencij razvitiya centrov tehnicheskogo obsluzhivaniya i remonta vozdushnyh sudov // Nauchnyj vestnik MGTU GA. 2012. № 178. pp. 12-21.
2. Zheleznyakov A.O., Sidorchuk V.P., Stepanov V.P., Prilepina N.V. Aktual'nost' organizacii vojskovogo remonta BREO v sisteme tehnicheskogo obsluzhivaniya i remonta na sovremennom 'etape ' ekspluatacii aviacionnoj tehniki // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2021. № 17. pp. 173-181. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://elibrary.ru/item.asp?id=45399730 (data obrascheniya 17.05.2024).
3. Shemonaeva E.S., Goncharov A.V., Andreev V.D. Ocenka celesoobraznosti primeneniya additivnyh tehnologij v izdeliyah aerokosmicheskoj tehniki // Inzhenernyj zhurnal: nauka i innovacii. 2021. № 12. pp. 53-55.
4. GOST RV-1500-005-2021. Aviacionnaya tehnika voennogo naznacheniya. Dokumentaciya 'ekspluatacionnaya i remontnaya. Obschie pravila postroeniya i izlozheniya. Moskva: Standartinform, 2021. 204 p.
5. Safin A.M., Doroshenko M.R., Trofimchuk M.V., Stepanov V.P. Kompleksnyj podhod k sovershenstvovaniyu sistemy tehnicheskogo obsluzhivaniya i remonta aviacionnoj tehniki // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2021. № 19. pp. 222-229. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://elibrary.ru/item.asp?id=46692871 (data obrascheniya 17.05.2024).
6. Omarov Z.G. Problemy 'ekspluatacii aviacionnoj tehniki na sovremennom 'etape // Voennaya mysl'. 2022. № 4. pp. 112-116.
7. Rudskoj A.I., Popovich A.A., Il'yuschenko A.F. Additivnye tehnologii. Materialy i tehnologicheskie processy: Monografiya. SPb.: Politeh-press, 2021. 347 p.
8. Kulik V.I. Additivnye tehnologii v proizvodstve izdelij aviacionnoj i raketno-kosmicheskoj tehniki: uchebnoe posobie / V.I. Kulik. M.: Balt. gos. tehn. un-t, 2018. 160 p.
9. Trubashevskij D.S. Additivnye zarisovki // Voronezh: Umnoe proizvodstvo. 2021. № 1. P. 206.
10. Yul'metova O.S., Scherbak A.G., Chelpanov I.B. Special'nye tehnologii izgotovleniya precizionnyh uzlov i elementov giroskopicheskih priborov. SPb.: Universitet ITMO, 2017. 131 p.
11. Problemy proektirovaniya dlya additivnyh tehnologij / Additivnye tehnologii. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://additiv-tech.ru/publications/problemy-proektirovaniya-dlya-additivnyh-tehnologiy.html (data obrascheniya 17.05.2024).
12. OOO «Gorizont pokrytij» / Additivnoe proizvodstvo. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://hcoatings.ru (data obrascheniya 17.05.2024).
13. Dezhina I.G. Publichnyj analiticheskij doklad po napravleniyu «Novye proizvodstvennye tehnologii». M.: Skolkovskij institut nauki i tehnologij, 2015. 210 p.
14. Beryuhov A.V., Strukov S.Y. Perspektivy razvitiya mobil'nyh avtomatizirovannyh vojskovyh remontnyh additivnyh kompleksov // Tezisy doklada na III Vserossijskom forume s mezhdunarodnym uchastiem «Akademicheskie zhukovskie chteniya» / Voronezh: VUNC VVS «VVA», 2023. pp. 55-56.
15. Singh H.K., Singh A.K., Singh S.K. Profiling in Unmanned Aerial Vehicles: A Review // Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2018. № 91. pp. 1-14.
16. Yin Z.N., Wang T.J. Deformation response and constitutive modeling of PC, ABS and PC/ABS alloys under impact tensile loading. // Materials Science and Engineering. 2010. № 256. pp.1461-1468.
17. Forbes. Ot vinta. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://www.forbes.ru/ forbes/issue/2005-06/19558-ot-vinta (data obrascheniya 17.05.2024).
© Сергеев В.А., Кровяков В.Б., Степанов Р.Н., Рубцов В.А., 2024
Сергеев Владимир Аронович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра (проблем применения, обеспечения и управления авиацией ВВС), Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, vladim. [email protected].
Кровяков Владимир Борисович, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра (проблем применения, обеспечения и управления авиацией ВВС), Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, [email protected].
Степанов Роман Николаевич, научный сотрудник научно-исследовательского центра (проблем применения, обеспечения и управления авиацией ВВС), Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, ramon [email protected].
Рубцов Владислав Анатольевич, младший научный сотрудник научно-исследовательского центра (проблем применения, обеспечения и управления авиацией ВВС), Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, [email protected].
UDC 629.7.083:621.791.9
GRNTI 78.25.13
PROBLEMATIC ISSUES OF FORMATION OF THE TECHNICAL APPEARANCE
OF A PROMISING ADDITIVE COMPLEX FOR MILITARY REPAIR OF AVIATION
EQUIPMENT
V.A. SERGEEV, Candidate Technical Sciences
MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
V.B. KROVYAKOV
MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
R.N. STEPANOV
MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
V.A. RUBTSOV
MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
The paper deals with the issues of formation of the technical appearance of a promising additive complex in the organisation of troop repair of aviation equipment in the field. The technical characteristics of the existing equipment in mobile and stationary version achieved so far have been analysed. Particular attention during the analysis was paid to the applicability of additive printing technologies to the technologies of troop repair of aviation equipment in the field. Necessary accuracy characteristics of widespread technologies of additive printing are described in relation to the tasks of reconstructive repair of fuselage elements of state aviation aircrafts. It is noted that full replacement of existing subtractive technologies by additive printing technologies in troop repair is impossible due to a number of technical and organisational reasons that prevent wide implementation of this promising direction of development of machinery and technologies of general machine-building profile. The complex solution of the problem of building an effective multifunctional repair and production complex for additive printing with regard to technical requirements to the composition and layout of equipment and its power consumption, placement on the territory of technical and operational units and organisation of workplaces of operators of complexes in the form of synthesised synergetic criterion of technical appearance is offered. Numerical evaluations of the synthesised criterion in relation to the tasks of restoration of damaged fuselage elements of state aviation aircrafts have been carried out, showing the advantages of additive complexes in stationary design.
Keywords: additive technologies, troop repair, aviation equipment, repair and production additive complexes.
