Если говорить кратко: речь идет о специализированном программном обеспечении, которое моделирует физические процессы при лазерном синтезе (SLM) титановых лопаток. До 2022 года в российском авиастроении эту задачу традиционно закрывали пакеты уровня Ansys Additive или Simufact Additive, однако текущая геополитическая реальность вынуждает искать альтернативные технологические решения.
Наша команда посвятила последние несколько лет разработке такого ПО. В этой статье мы подведем промежуточный итог: проанализируем текущие возможности, обозначим нерешенные проблемы и объясним, почему аддитивное производство металлов в авиации — это сложный инженерный процесс, а не простое нажатие кнопки «печать».
Что и зачем печатают в авиационной отрасли
Когда обсуждаются аддитивные технологии, внимание чаще всего приковано либо к концептуальным топологически оптимизированным кронштейнам, либо к ответственным узлам: направляющим лопаткам, соплам, теплообменникам и силовым элементам. Технология базируется на селективном лазерном плавлении (SLM): мощный лазер послойно спекает металлический порошок, формируя изделие на протяжении десятков часов.
Преимущества для авиации очевидны:
-
реализация геометрий, недоступных для традиционного литья или механообработки (внутренние полости, переменные сечения);
-
существенное облегчение конструкций за счет топологической оптимизации и консолидации сборок;
-
возможность восстановления изношенных дорогостоящих элементов методом наплавки;
-
снижение номенклатуры крепежа и количества деталей в узле.
Однако за красивыми слайдами скрывается суровая реальность: при запуске крупногабаритной детали в рабочей камере (например, 400х400х400 мм) часто происходит деформация изделия или отрыв поддержек, что нередко влечет за собой повреждение самой плиты.
Сложности «прямой» печати
По сути, принтер выполняет серию локальных сварочных циклов. В процессе послойного нагрева и охлаждения возникают:
-
Остаточные напряжения. Они накапливаются по мере роста детали и остаются невидимыми до момента снятия с плиты.
-
Геометрические деформации. Отклонения от CAD-модели могут достигать как долей, так и единиц миллиметров.
-
Микротрещины. Формируются как в фазе кристаллизации, так и вследствие термоциклирования.
-
Разрушение поддержек и отслоение. Критические напряжения приводят к срыву детали с подложки или аварийной остановке печати.
В авиационной промышленности такие дефекты недопустимы. Пластическая деформация лопатки в 8% может быть скрыта визуально, но станет критическим очагом усталостного разрушения при эксплуатации. Метод «проб и ошибок» в этой сфере крайне затратен: стоимость титанового порошка, машинного времени и работы персонала при неудачной печати крупной детали исчисляется миллионами рублей.
Роль CAE-систем
Цель инженерного моделирования — виртуально воспроизвести процесс послойного формирования, предсказав распределение температуры, накопление напряжений и зоны возможного брака. До недавнего времени рынок РФ полагался на Ansys Additive, Simufact Additive и Autodesk Netfabb. Сегодня использование западного софта для многих критически важных отраслей ограничено, что стимулирует переход на отечественные разработки.
Обладая 30-летним опытом интеграции CAE-систем, мы приняли решение создать собственное комплексное решение — SIMMAX.
SIMMAX-ADDITIVE: функционал и возможности
SIMMAX представляет собой экосистему из трех модулей, включенных в Единый реестр российского ПО (запись №31105 от 10.12.2025):
-
SIMMAX-THERMAL — анализ термообработки и механических характеристик;
-
SIMMAX-WELDING — моделирование сварных соединений и сварочных деформаций;
-
SIMMAX-ADDITIVE — моделирование SLM-процессов.
Ключевые возможности модуля:
-
импорт CAD-моделей (STL), задание параметров лазерного сканирования и свойств материалов;
-
встроенная генерация сеточной модели и работа с поддержками;
-
расчет термомеханического состояния (напряжения, деформации, пластические зоны);
-
прогнозирование короблений и вероятности образования трещин в детали, поддержках и подложке.
На тестовых задачах (например, лопатки турбины) наше ПО демонстрирует качественное согласие с результатами Ansys Additive, подтверждая корректность прогнозов по пластическим деформациям и напряжениям.
Честный взгляд на развитие
Мы далеки от маркетинговых преувеличений. Продукт прошел валидацию на эталонных геометриях, но реальная «обкатка» на промышленных площадках — процесс, требующий времени и доверия со стороны заказчиков. Мы осознаем, что переход на свежее отечественное решение после десятилетий работы с мировыми лидерами — это ответственный шаг. Тем не менее, без такого развития невозможно создание суверенных инженерных компетенций.
Уважаемые инженеры и технологи, будем признательны за обратную связь:
-
Какие возможности зарубежных пакетов в вашей практике были ключевыми, а каких — категорически не хватало?
-
Что для вас является критически важным в отечественном софте (точность, скорость вычислений на крупных сборках, работа с редкими сплавами или удобство пред- и постпроцессинга)?
Мы готовы к глубокой дискуссии о физике процессов, методах дискретизации и валидации моделей. Если тема вызовет интерес, в следующей статье мы подробно разберем термомеханическую постановку задачи для SLM и важность корректного моделирования поддержек.
