promtex

Осенью 2025 года Объединённая двигателестроительная корпорация сертифицировала завихритель камеры сгорания для авиадвигателя ПД-14, который будет установлен в новых российских самолётах МС-21 — это стало первой в России деталью горячей части двигателя, которую изготовили методом аддитивной печати.

Деталь «вырастили» методом селективного лазерного плавления специалисты ВИАМ, и таких завихрителей уже выпущено больше 2300 штук. У этой формы нет альтернативы: фрезой такую геометрию просто не получить. Вот что такое аддитивные технологии не в теории, а на практике — деталь в двигателе самолёта, который уже летает.

Научное название такого производства — «аддитивные технологии». Принцип зашит в самом слове: «аддитивный» значит «добавляющий». Деталь не вырезают из куска металла, а выращивают слой за слоем — материал наносят только там, где он нужен.

Чем аддитивное производство отличается от традиционного

Проще всего понять аддитивные технологии через сравнение с привычным производством. Обычно деталь получают «вычитанием»: берут заготовку — кусок металла или пластика — и убирают лишнее. Точат, фрезеруют, сверлят, шлифуют, пока не останется нужная форма. Всё, что срезано, уходит в стружку.

Аддитивная печать работает ровно наоборот. Ничего не срезают — материал наносят слой за слоем, только там, где он нужен. Цифровую модель детали словно нарезают на тысячи тонких сечений, и принтер воспроизводит их одно поверх другого, пока деталь не дорастёт до готовой формы.

Из этой разницы вытекает почти всё остальное. Отходов почти нет — не стружка, а ровно столько материала, сколько весит сама деталь. Можно сделать форму, которую фрезой не вырезать в принципе, — как тот самый завихритель камеры сгорания. И между чертежом и готовой деталью не нужны ни оснастка, ни отдельные станки под каждую операцию — печатает одна машина прямо из файла.

Какими бывают аддитивные технологии

Аддитивная печать — не одна технология, а целое семейство. Технологии отличаются в зависимости от выбора материала и способа, которым с ним работают. Есть четыре основных комбинации.

• FDM — самая массовая и дешёвая. Пластиковую нить плавят и выдавливают через сопло, как горячий клей: сопло «ходит» по слою и рисует деталь. Так работают почти все настольные принтеры

• SLA — жидкий фотополимер застывает под лучом лазера. Точность высокая, поверхность гладкая — подходит для мелких деталей, ювелирных моделей, стоматологии

• SLS — порошок (чаще пластиковый) спекают лазером в прочную деталь. Поддержки не нужны: их роль играет неспечённый порошок вокруг. Годится для функциональных деталей и небольших серий

• SLM — то же спекание, но металлическим порошком, который лазер не спекает, а плавит. Именно этим методом печатают тот самый завихритель для ПД-14 и другие детали для авиации и промышленности — прочные и сложные по форме.

Логику проще запомнить так: пластик — плавят (FDM), смолу — засвечивают (SLA), порошок — спекают (SLS) или плавят (SLM).

Что можно печатать и из чего

Материал зависит от технологии, но выбор уже широкий. Печатают инженерными пластиками, металлическими порошками (титан, сталь, алюминий, жаропрочные никелевые и кобальтовые сплавы), керамикой, композитами, песком для литейных форм.

Но главный козырь тут не материал, а геометрия. Аддитивная печать умеет то, что не под силу станку: изготовить деталь с внутренними каналами охлаждения, пустотами для облегчения, решётчатой структурой внутри сплошной на вид детали. Инженер перестаёт подгонять конструкцию под возможности фрезы и проектирует форму, оптимальную по прочности и весу.

Так узлы, которые раньше собирали из десяти деталей, теперь печатают одной. Меньше стыков — меньше слабых мест.

Где это уже работает

Из лаборатории аддитивные технологии давно перешли в серьёзное производство. Первыми их взяли отрасли, где деталей нужно немного, а цена ошибки высока.

Авиация. Кроме двигателя ПД-14, аддитивные технологии добрались и до планера: на Ульяновском литейно-механическом заводе с 2025 года печатают титановые детали для «чёрного крыла» МС-21 — композитной конструкции, где часть металлических узлов делают именно аддитивным способом, а не отливкой.

Медицина. В Боткинской больнице женщине, полвека прожившей с последствиями старой травмы, поставили индивидуальный титановый имплант тазобедренного сустава, напечатанный методом SLM по данным её томографии. Стандартный протез пришлось бы подгонять под пациентку — напечатанный сразу повторяет её анатомию.

Промышленность. Чаще печатают не сами изделия, а оснастку: кондукторы, захваты, литейные формы. Это быстрее и дешевле, чем заказывать их у станочников.

Рынок подтверждает это цифрами. По данным Ассоциации развития аддитивных технологий (АРАТ), в 2025 году российский рынок вырос на 21% и достиг 22,3 млрд рублей: 11,8 млрд пришлось на оборудование, 5,4 млрд — на материалы, ещё 5 млрд — на услуги печати. К 2030 году, по прогнозу ассоциации, рынок может вырасти почти втрое — до 58 млрд рублей.

Достоинства и недостатки

У аддитивных технологий есть особенность, о которой часто умалчивают: для массового производства они подходят плохо. Напечатать тысячу одинаковых болтов дольше и дороже, чем отштамповать или выточить их на автомате. Печать выигрывает там, где деталей нужно мало, зато они сложные или уникальные — как завихритель камеры сгорания или имплант под конкретного пациента.

Поэтому аддитивное производство не вытесняет обычное, а дополняет его. Штучные и мелкосерийные детали, прототипы, сложная геометрия — в печать. Массовый тираж простых деталей — к станку и штампу. Грамотное производство совмещает и то, и другое.

Сильные стороны аддитивных технологий: сложные формы, недоступные механической обработке, мало отходов — материал идёт в деталь, а не в стружку, быстрый путь от цифровой модели до готовой детали, без оснастки. По оценкам АРАТ, экономия на заготовках и мехобработке может доходить до кратных величин, а сроки выпуска и ремонта деталей сокращаются в разы.

Кто уже с этим работает

За коротким словом «3D-печать» стоит целая инженерная профессия и отдельное направление промышленности. Мало купить принтер — деталь нужно правильно спроектировать под печать (это отдельное искусство, design for additive manufacturing), подобрать материал и режим, рассчитать, как поведёт себя металл при плавлении и остывании.

Поэтому в отрасли нужны не операторы принтеров, а инженеры на стыке конструирования, материаловедения и цифрового моделирования. Спрос на них растёт вместе с рынком — аддитивные участки открывают и авиастроители, и медтех, и обычные заводы. Это одно из тех направлений, где инженерная работа сегодня больше похожа на работу с цифровой моделью, чем с металлом напрямую.

FAQ

Что такое аддитивные технологии простыми словами? Это 3D-печать: деталь создают, послойно добавляя материал по цифровой модели, а не вырезая из заготовки. Отсюда меньше отходов и возможность делать сложные формы — вплоть до деталей авиадвигателей.

Какие бывают виды аддитивных технологий? Основных четыре: FDM (плавят пластиковую нить), SLA (лазер отверждает смолу), SLS (спекают порошок) и SLM (плавят металлический порошок). Различаются материалом и способом соединения слоёв.

Можно ли печатать металлом? Да. Металлические детали печатают из порошка (титан, сталь, алюминий, жаропрочные сплавы) по технологии SLM — лазер плавит порошок слой за слоем. Так, в частности, сделан завихритель камеры сгорания двигателя ПД-14 для МС-21.

Чем аддитивное производство отличается от обычного? Обычное убирает лишний материал (резка, фрезеровка), аддитивное — наращивает деталь слоями. Поэтому у печати почти нет отходов, но она проигрывает станку на массовых тиражах.

Где применяют 3D-печать в промышленности? В авиации (детали двигателей и планера), медицине (импланты под конкретного пациента), при изготовлении оснастки и прототипов. Российский рынок аддитивных технологий в 2025 году, по данным АРАТ, достиг 22,3 млрд рублей.

Буровая вышка видна издалека, но сама по себе почти ничего не делает. Под ней работает связка из насосов, лебёдок, привода и защитных систем: она помогает пройти скважину на несколько километров, вынести породу и удержать стенки ствола.

Из чего состоит буровая установка

Буровая состоит из нескольких узлов, у каждого своя работа – убрать любой, и бурение встанет.

• вышка – держит на весу бурильную колонну, иногда сотни тонн труб; через неё колонну спускают в скважину и поднимают обратно;

• талевая система (кронблок, талевый блок, крюк) – полиспаст, который распределяет этот вес, чтобы лебёдка поднимала колонну, а канат не рвался под нагрузкой;

• лебёдка – поднимает и опускает колонну: наматывает канат, спускает и достаёт трубы;

• ротор или верхний привод – то, что вращает колонну с долотом. Ротор крутит её снизу, у стола; верхний привод крутит её сверху – это современный стандарт: быстрее, безопаснее, меньше ручных операций;

• буровые насосы – гонят буровой раствор вниз по трубам под давлением в сотни атмосфер;

• циркуляционная система – желоба, ёмкости и вибросита, где раствор очищается от породы и идёт на второй круг;

• силовой блок – дизели или электродвигатели, которые приводят в действие лебёдку, насосы и привод;

• превентор – противовыбросовое устройство на устье. Пока всё спокойно, о нём не вспоминают. Но если из пласта внезапно пойдёт нефть или газ под давлением, именно превентор закроет скважину и не даст случиться фонтану.

Как это работает

На словах принцип простой, на деле – нет. К нижнему концу бурильной колонны крепят долото – массивную «коронку» с твёрдосплавными или алмазными зубьями. Колонну опускают в скважину и вращают: ротором снизу или верхним приводом сверху. Долото давит на породу и крошит её.

Чтобы долото не перегрелось, а ствол не забился крошкой, внутрь труб под давлением подают буровой раствор. Он выходит через отверстия в долоте, подхватывает выбуренную породу и выносит её наверх – по кольцевому зазору между трубой и стенкой скважины. На поверхности раствор чистят и отправляют вниз заново.

Чем глубже уходит долото, тем длиннее нужна колонна. Поэтому бурение то и дело останавливают и наращивают трубы – привинчивают новую секцию. А когда долото стачивается (а стачивается оно быстро – порода твёрдая), всю колонну поднимают целиком, меняют долото и спускают обратно. Эту операцию – спуск и подъём – на буровой зовут СПО, и на большой глубине она может занимать сутки.

Буровой раствор – почему инженеры считают его главным

Если спросить, что на буровой самое важное, многие покажут на вышку. Инженеры показали бы на раствор.

У бурового раствора (буровики зовут его промывочной жидкостью; составы бывают на воде, нефти и синтетике) сразу несколько задач:

• выносит выбуренную породу наверх – без этого ствол забьётся за минуты;

• охлаждает и смазывает долото;

• своим давлением держит стенки скважины и не даёт пласту выбросить нефть или газ раньше времени;

• оставляет на стенках тонкую корку, которая защищает их от размывания.

Состав подбирают под конкретный пласт – это отдельная инженерная профессия. Ошибка в рецептуре обходится дороже, чем поломка железа: скважину придётся глушить или проходить заново.

Какие бывают буровые установки

Единой «буровой» не существует – под каждую задачу свой класс. Делят их по нескольким признакам.

• по приводу: дизельные (где нет сети – в поле, в тайге) и электрические (на обустроенных площадках с ЛЭП);

• по мобильности: стационарные, которые монтируют надолго, и мобильные – на шасси грузовика или на салазках, их перевозят с точки на точку;

• по назначению: разведочные, эксплуатационные, для капитального ремонта скважин, морские (на платформах и буровых судах).

Мощность установки меряют в лошадиных силах и по глубине, на которую она рассчитана. Тяжёлые эшелонные комплексы добираются до 3000 л.с. и бурят на несколько километров.

Насколько глубоко бурят

Самый частый вопрос про буровую – на какую глубину она берёт. Ответ зависит от того, что считать.

Рекорд по вертикали держит Кольская сверхглубокая – 12 262 метра. Её бурили с 1970 года ради науки, а не нефти, и в 1991-м занесли в Книгу рекордов Гиннесса как самую глубокую скважину в мире. Он не побит до сих пор.

У нефтяников логика другая: им важна не вертикаль, а длина ствола. Рекордсмены здесь – скважины сахалинского проекта «Чайво»: одна из них, Z-44, в 2017 году дотянулась почти до 15 километров. При этом нефть залегает всего примерно в километре под морским дном – ствол уходит почти горизонтально, чтобы добраться до залежи вдали от берега и не ставить в море новую платформу.

Разница показательна. Уйти вертикально вглубь – одна задача. Увести ствол на 15 км в сторону и попасть в пласт толщиной в десятки метров – совсем другая. Современное бурение всё чаще про вторую.

Кто работает на буровой и куда идёт профессия

Буровая – это вахта и команда. На одной установке работают буровой мастер, бурильщик с помощниками, инженеры по растворам и по долотам, механики, электрики, супервайзер от заказчика. Смены идут круглосуточно: скважину нельзя «поставить на паузу» на ночь.

Профессия давно перестала быть только про физическую силу. Современная буровая набита датчиками: нагрузку на долото, давление раствора, скорость проходки видят в реальном времени – часто удалённо, в центре управления за сотни километров. Появились установки, где наращивание и спуск-подъём труб берёт на себя автоматика: там, где раньше трубы ворочали вручную, теперь работает механика, а человек управляет и следит.

Меняются и требования к людям. Нужны не только буровики старой школы, но и инженеры, понимающие и железо, и данные: специалисты по автоматизации, по цифровым моделям пласта, по телеметрии. За таких людей нефтяная отрасль давно конкурирует с IT – и по задачам, и по условиям.

FAQ

Из чего состоит буровая установка? Из вышки, талевой системы, лебёдки, ротора или верхнего привода, буровых насосов, циркуляционной системы, силового блока и превентора. Вышка – самая заметная часть, но не главная: основную работу делают лебёдка, насосы и буровой раствор.

Как работает буровая установка для скважин? Долото на бурильной колонне вращается и крошит породу, буровой раствор выносит крошку наверх и держит стенки. По мере углубления колонну наращивают, а стёртое долото поднимают и меняют.

На какую глубину бурят скважины? Обычные нефтяные скважины – это километры. Рекорд по вертикали – 12 262 м (Кольская сверхглубокая), по длине ствола – 15 км (Z-44 Чайво на Сахалине).

Зачем нужен буровой раствор? Он выносит породу, охлаждает долото, держит давление и укрепляет стенки скважины. Без него бурение невозможно.

Сколько человек работает на буровой? Вахтовая бригада – от нескольких до пары десятков человек в смену. Работа круглосуточная, посменная.