Симонов Сергей. Свежая прода отдельно

#Обновление 16.02.2020

Y. Третье измерение

Перед этой главой должно быть ещё несколько, но как раз инфа подобралась и звёзды удачно встали, в общем, написалось как бы само собой, и данная тема будет ещё продолжена.

В университете Ира первое время чувствовала себя оторванной от привычной среды. В коммуне вся жизнь протекала на виду, все были не один год знакомы между собой, всё делали вместе. Иногда это даже раздражало, отвлекало, но, оказавшись в новом коллективе, среди совершенно незнакомых людей, первые дни она ощущала себя в непривычном одиночестве. Однако, в круговерти выпускных и вступительных экзаменов она была слишком занята, чтобы думать об этом.

Ира полностью погрузилась в учёбу – приходилось осваивать новый и достаточно непростой учебный материал, времени на что-то ещё оставалось совсем мало. К тому же у неё появился собственный дом – место, куда ей теперь хотелось возвращаться.

Строительство дома тоже отнимало много сил и времени. Новые соседи – Алексей Иванович, Валентина, Дима, Мария Мироновна – окружили Иру ненавязчивой тёплой заботой. С ними она впервые почувствовала себя частью настоящей семьи. Вроде бы ничего особенного не происходило, но то рядом с ней Валентина вдруг незаметно ставила блюдечко с вкусняшками, то Дима встречал её ещё на пути от автобусной остановки и решительно отбирал тяжёлые сумки или помогал собрать мебель, то Алексей Иванович приколачивал какую-нибудь полочку или вешал шкафчик. Это было непривычно и очень приятно.

Жизнь в своём доме принесла ещё более необычные впечатления. До этого Ира никогда не оставалась наедине с собой, даже ночью. Вокруг постоянно разговаривали, шептались или просто сопели, в шесть утра начинало орать радио. Сейчас она впервые в жизни могла спокойно поспать в полной тишине, привернув громкость приёмника в ноль, могла утром выйти на кухню и выпить чашку кофе прямо в ночной рубашке, не заботясь о том, как она выглядит. Она полностью прочувствовала тот восторг, что испытывали люди, полжизни мыкавшиеся по углам, баракам, общежитиям и коммуналкам, и, наконец, получившие отдельную квартиру со всеми удобствами. Теперь восторг персонажей нашумевшего музыкального фильма «Черёмушки» уже не казался ей наигранно-наивным – она сама испытывала схожие ощущения, хотя и не выражала их так же ярко, по причине сдержанности характера. Да, теперь она сама делала всю работу по дому, но уборка была для неё привычным делом и раньше, со стиркой помогала справиться стиральная машина, а готовка внезапно оказалась интересным, увлекательным, да ещё и вкусным занятием.

Однако с одногруппниками Ира познакомилась и нашла общий язык довольно быстро – как только они обнаружили, что её конспекты самые подробные из всех. Одна из девушек, имени которой Ира даже не помнила, попросила у неё конспект, переписать пропущенную лекцию, и изумилась:

– Ого, как у тебя много написано!

– Да, нас в коммуне научили, как правильно конспектировать, – машинально проговорилась Ира.

– В коммуне? А в какой? Я ведь тоже в коммуне была, когда в школе училась. Меня Лена зовут. А тебя – Ира?

– Да, Ира. В коммуне «юных фрунзенцев»...

– В Первой? Да ты чё? Никогда бы не подумала! Ты такая... некомпанейская какая-то, всё время сидишь, учишь... Никуда вместе с нами не ходишь.

– Сложно очень, приходится много времени тратить на учёбу, а ещё у меня стройка... – пояснила Ира.

– Какая стройка?

– Ну... мы дом строим, в Озерках, – коротко объяснила Ира. – Собственно, построили уже, отделка внутренняя осталась. Но времени много уходит очень.

Они разговорились, Лена рассказала про свою прежнюю коммуну, и оказалось, что их коллективы несколько лет назад даже переписывались, точнее, обменялись парой писем, когда коммунарское движение только начиналось. Её семья жила в «ближней Ленобласти», а сама Лена – в общежитии университета.

Дальнейшие знакомства складывались не совсем гладко. Иру пригласили в пятницу после лекций пообщаться и познакомиться получше – группа почти сразу разделилась на студентов, живших в общежитии, и ленинградцев, живших по домам с родителями или на съёмных квартирах. Это «знакомство» не задалось с самого начала. Как только на столе в кафе появилась водка, Ира поняла, что эти «посиделки» добром не кончатся, незаметно отошла, как будто в туалет, и убралась оттуда от греха подальше. Как оказалось – правильно сделала, на следующей неделе Лена рассказала ей, что парни перепились, на танцах начали приставать к девчонкам, затем подрались, но, к счастью, успели разбежаться до приезда милиции.

– Вот поэтому я оттуда и ушла, – пояснила Ира. – Как только водку увидела на столе. Тебя тоже чуть в милицию не забрали?

– Нет, обошлось, я не пью почти, – ответила Лена. – Да, нехорошо вышло. Слушай, а давай мы с тобой тут коммуну организуем? Если парней делом не занять, они так и будут квасить.

– Попробовать можно, но надо придумать, каким делом мы будем заниматься.

– А вы чем занимались в школе? Я что-то слышала, что вы для космоса что-то делали, оранжерею, кажется? – спросила Лена. – И что, сделали?

– Даже две, они летали обе, – ответила Ира. – Одна – на спутнике «Биосфера», а вторая до сих пор летает. Модуль «Природа», тот, что сначала на «Веге» был, а сейчас – на «Алмазе». Ну, в нём мы только участвовали, не целиком его сами делали, конечно.

– Да ты что! Обалдеть! – Лена натурально изумилась. – А ты Сергея Павловича видела?

– Один раз, когда мы только в первый раз в НИИ-88 приехали, – улыбнулась Ира. – Он же занятой очень. У нас свой научный руководитель был, Чесноков Владимир Алексеевич, профессор из Биологического института при ЛГУ, ну, тот, что в Петродворце.

– Нифига себе! А что вы ещё делали?

– Криль выращивали в искусственных условиях, и для космоса, и на удобрение для озеленения пустынь, методы борьбы с опустыниванием отрабатывали, даже в Среднюю Азию ездили... – рассказала Ира. – Теплицы строили, солнечные вегетарии, гидропоникой и аэропоникой занимались. Мои соседи дом внутри теплицы строят, я им эту теплицу рассчитывала.

Пока она рассказывала, к ним подтянулись и остальные студентки и студенты группы. Парней в группе было всего четверо, трое – с фингалами после неудачного загула, остальные – девушки – факультет был, всё же, биологический. Некоторые не поверили, и Ира на следующий день привезла фотографии. С этого момента её авторитет в группе поднялся до наивысшего уровня. Помогло и ещё и то, что на немногочисленных парней с факультета она не претендовала, наоборот, сразу очертила границы общения:

– Ребята, у меня парень уже есть, ещё со школы.

С этого момента её воспринимали, скорее, как лидера, товарища по учёбе, и её это вполне устраивало.

Идея организовать коммуну внутри факультета многим понравилась, студенты начали предлагать разные идеи относительно того, чем можно было бы заниматься. Ира позвонила профессору Чеснокову, он обрадовался, услышав одну из своих недавних сотрудниц:

– Здравствуй, Ира! Рад тебя слышать. Чем занимаешься?

– Поступила в универ, на биологический. Владимир Алексеич, мы хотим на факультете коммуну организовать, вы нам с научной работой не поможете?

Чесноков приехал, побеседовал со студентами:

– Чем вы хотите заниматься – вы должны решить самостоятельно. Если кого-то интересует гидропоника, аэропоника, выращивание хлореллы, планктона, одноклеточных водорослей на биотопливо, строительство теплиц и вегетариев – с удовольствием буду с вами работать. Если хотите заняться чем-то ещё – помогу найти научного руководителя по вашей теме. Приятно видеть, что первокурсники сразу проявляют такой интерес к самостоятельной научной работе. Кстати, не обязательно всем заниматься чем-то одним, можно разделиться на группы по интересующим вас специальностям. Когда определитесь – свяжитесь со мной, подумаем, как построить нашу с вами работу.

Студенты долго спорили, в итоге внутри вновь образовавшейся коммуны сложились отдельные группы. Ира сразу отметила, насколько практично её новые товарищи подошли к научной деятельности. Теплицы, вегетарии, гидропоника, вертикальные грядки для клубники, выращивание грибов вызвали закономерный интерес – магистральное направление, интенсификации сельского хозяйства ЦК КПСС и Совет министров уделяли особое внимание. Переработку криля и разведение хлореллы все сочли побочной задачей – тематика ещё в прошлом десятилетии отработанная, зато проявили интерес к выращиванию водорослей для биотоплива:

– Сейчас автомобиль купить проще стало, если ещё научиться собственное горючее делать – будет вообще здорово.

Борьбой с пустынями заниматься никто не захотел:

– Какой интерес мотаться летом в пустыню? – объяснила Лена. – Уж если выращивать –так что-то морское, что в тёплой воде живёт. Чтобы летом на море ездить.

– Угу. И желательно – на Чёрное или Азовское, а не на Белое, – добавил, посмеиваясь, один из парней, Олег.

Исходя из этого, предложили заняться выращиванием раковин-жемчужниц и черноморских мидий. За мидий особенно агитировал Олег, напирая на «железный» аргумент:

– Они к пиву хорошо идут, если посолить!

Лена, полистав справочник, ехидно заметила:

– Смотри не промахнись со своими мидиями, Олежек. Они ведь и в Белом море тоже живут. А то поедешь летом не на тот пляж...

Выращиванием и переработкой криля Ира решила заняться сама, выпросив себе для оборудования один из углов лаборатории. Лена немного удивилась её выбору:

– Да зачем тебе этот криль? Я его пробовала, безвкусный он какой-то.

– Ты его просто готовить не умеешь, – хитро улыбнулась Ира. – Мы салат с мясом криля не один раз делали, мне понравилось.

Профессор Чесноков такую тематику тоже одобрил:

– Не скажу, что я специалист по мидиям, но с остальным помогу. Выбор интересный и перспективный. Давайте попробуем.

Поскольку была уже глубокая осень, решили за зиму подтянуть знания, изучив всю доступную литературу по теме, чтобы весной уже заняться практической работой. Всего из сотни человек на потоке в коммуну пожелали вступить не более трети, остальным больше нравилось лоботрясничать. Как-то незаметно для себя Ира оказалась на месте координатора всех работ, она держала связь с Чесноковым и представляла коммуну в студенческом совете.

На дальнейшую их деятельность повлиял случай. Ира заметила у Лены в волосах оригинальную заколку в виде ажурной плетёной бабочки с крылышками из разноцветной фольги, приклеенной к твёрдой пластиковой плёнке, по виду – от блистерной упаковки.

– Это ты где такую бабочку купила? – она заинтересовалась, вещица выглядела необычно, даже на фоне невероятного разнообразия бижутерии, производимого разными кооператорами.

– Да не купила, это у меня сестра младшая делает, – ответила Лена. – Хочешь, попрошу для тебя такую сделать?

– Конечно! А из чего она их делает?

– Из пластмассы клеит, и из фольги, – рассказала Лена. – Знаешь, самолётики эти, модели продаются? Вот она эти рамки от деталей собирает по помойкам, прямые участки растягивает над свечкой, потом подогретые сгибает и выклеивает из них крылышки для бабочек. Ну, и тельце выпиливает тоже. Потом вклеивает заколку-«невидимку». Ей кто-то из пацанов в классе подсказал насчёт этих рамок, ей и понравилось.

– Молодец! А сколько ей лет?

– Десять, весной одиннадцать будет. Маринкой зовут. Она у меня книжку с картинками по энтомологии нашла, там бабочек разных полно, все разноцветные, красивые, – пояснила Лена. – Ей с детства бабочки нравились, но она жалеет живых бабочек на иголки насаживать, так она их делать наловчилась, а я ей подсказала, как из них можно заколку сделать. Только вот мамка ругается, что Маринка по помойкам эти рамки собирает.

– Здорово, если можно, пусть она мне тоже такую сделает, – попросила Ира. – А я ей этих рамок принесу, разноцветных. У меня парень – моделист, у него этих рамок целый мешок, он из них тоже какие-то детальки выпиливает.

Бабочку она показала Диме. Тот даже не поверил:

– Чё, правда десять лет девчонке?

– Вроде да. Ленке-то зачем врать?

– Да просто я пробовал эти литники вытягивать, тоже над свечкой, непростое это занятие... – он открыл шкаф, где стояли его модели, и принёс крошечную лестницу обслуживания, ювелирно склеенную из таких же литниковых прутиков. – Довольно трудно вытянуть прутики равномерной одинаковой толщины.

Ира припомнила, что видела эти лесенки, когда Дима показывал ей свою коллекцию.

– М-м-м... слушай, а нельзя что-то придумать, чтобы эти прутики из рамок делать? – спросила Ира. – Оно бы и тебе пригодилось, наверное?

– Надо подумать, посоветоваться с Евгением Ивановичем, – ответил Дима.

Евгений Иванович Юревич, теперь – его научный руководитель, кандидат наук, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» Политехнического института, (https://cyberleninka.ru/article/n/evgeniy-ivanovich-yurevich-k-90-letiyu-so-dnya-rozhdeniya/viewer), ознакомившись с проблемой, сам ею заинтересовался:

– Мне думается, тут нужно делать что-то вроде небольшого экструдера с печью для размельчения пластика и, возможно, какой-то дробилкой. И продавливать размягчённый пластик через фильеру.

(аналогичное устройство http://3dwiki.ru/filabot-pererabotaet-lyubye-plastikovye-otxody-v-filament/)

Как только Дима развязался со стройкой и смог уделять больше внимания своей работе на кафедре в Политехе, он вплотную занялся экструдером. Надо сказать, у него был и личный интерес. Ещё учась в школе, он пытался при изготовлении авиамоделей заделывать щели, расплавляя пластиковые литниковые рамки прибором для выжигания по дереву. Получалось, правда, отвратно, поверхность выходила неровная, приходилось наваривать пластик толстым слоем и много сошкуривать. Дима пытался наваривать пластик в виде тонких полосок и прутиков. Он даже сделал самодельное устройство с электромоторчиком, приводом для равномерной подачи и регулируемым подогревом, но потерпел неудачу – вытянутые кустарным способом из литниковых рамок пластмассовые прутки получались разной толщины, часто неровные и почти всегда слишком короткие. Они застревали в механизме подачи, превращая работу в сущее мучение. Тогда он забросил это занятие, а теперь, получив возможность делать с помощью экструдера качественный калиброванный пруток из пластика, отыскал свою давнишнюю поделку, немного доработал, и принёс на кафедру, показать научному руководителю.

Евгений Иванович заворожённо смотрел, как Дима у него на глазах «нарисовал» слегка дымящимся пластиком хитрую стержневую конструкцию прямо по эскизу, покрытому ламинатной плёнкой, а затем собрал её из плоских рамок несколькими касаниями своего устройства, и «проварил» по стыкам окончательно, придав изделию прочность.

– Гм… Дмитрий Алексеевич… Это очень даже перспективная тема, – заключил Юревич. – Не скажу, что вы здесь имеете безоговорочный приоритет, работы в этом направлении у нас в стране уже несколько лет ведутся, но вот получать филамент из бытовых отходов и использовать его вот в таком простейшем устройстве для детского творчества… Очень интересно! Как вам вообще такое в голову пришло?

– Ну… я по телевизору увидел передачу, как установка непрерывной разливки бетона дома печатает (АИ, см. гл. 03-03), – несколько смущённо пояснил Дима.

Оказалось, что экструдер может перерабатывать не только полистирол, но и ПВХ, и ПЭТФ, и АБС-пластик, и нейлон, и акрилаты. Не все они одинаково подходили для использования в новой технологии, которое Юревич назвал 3D-печатью, но из АБС, ПЭТФ и нейлона получались вполне удачные поделки.

Дима сделал ещё одно устройство подачи, и через Иру передал его сестре Лены, вместе с несколькими мотками разноцветного филамента:

– Пусть попробует своих бабочек делать.

– Ой, а что это?

– Ну-у... э-э-э... Что-то вроде авторучки для трёхмерного рисования, – Дима показал на практике, как работает его устройство.

На следующий день Лена рассказала о реакции сестры:

– Обалдеть, Маринка визжала от восторга! Только у неё пока не очень получается. Слушай, а парень твой не мог бы её научить, как этой штукой пользоваться? Она во Дворце пионеров занимается, хочет там своему руководителю показать.

– Да мог бы, конечно, только ей одной-то в Озерки ехать не страшно? Через полгорода? – спросила Ира. – Давай, я его попрошу в универ подъехать? Или мы с тобой и сестрой твоей к нему в Политех съездим.

– Давай, конечно! Я только с родителями договорюсь, чтобы Маринку отпустили.

Встретились в Политехе, потому что сестра Лены захотела увидеть, как экструдер производит филамент из бытовых отходов. Марина оказалась девочкой смышлёной, понятливой и сообразительной. Проблема с устройством решилась в пять минут – девочка поначалу выставила слишком высокую температуру нагрева, и пластик тянулся тонкими нитями, образуя лишнюю «волосатость». Дима показал ей, как настроить нужный нагрев регулируемым резистором, и как определить по текучести расплава подходящую температуру, после чего Марина неожиданно ловко обвела по заклеенному клейкой лентой эскизу изображение бабочки и сняла с бумаги готовый каркас:

– Ух ты! Вот это да! Здорово как! А я раньше целый вечер одну бабочку выклеивала!

Дима объяснил ей, что так можно делать не только бабочек – он нарисовал контуры динозавра, показал, как можно построить по сечениям его объёмную фигуру, как собрать из отдельных деталей домик. Гости уехали лишь через несколько часов, увезя с собой ещё несколько мотков разноцветного и прозрачного филамента.

Эта история получила неожиданное продолжение через несколько дней, когда Евгений Иванович Юревич предложил Диме поехать с ним во Фрязино, в НИИ-160:

– Институт изначально занимался электровакуумными приборами, ну, и различное точное оборудование для их производства они тоже делают, – пояснил Юревич. – Скажем, электроэрозионные станки у них одни из лучших в Союзе. Твердотельной полупроводниковой электроникой они тоже занимаются. С появлением оптических квантовых генераторов (лазеров) начали и ими заниматься. Сейчас, наконец, появилась возможность делать лазеры более мощные, чем раньше. Такие, что уже могут не только ярко светить, но и плавить, например, металлический порошок.

Мы для НИИ-160 разрабатываем некоторые исполнительные механизмы и программные модули для управления ими. В разработке также участвует Экспериментальный НИИ металлорежущих станков – ЭНИМС. Я хочу вашу разработку специалистам показать. Идея у вас, Дмитрий Алексеевич, очень перспективная, учитывая доступность сырья и необходимость его переработки.

Во Фрязино сделанную Димой настольную печь-экструдер и устройство для «рисования» пластмассой осмотрели несколько старших научных сотрудников и сам директор НИИ, Сергей Иванович Ребров, сменивший в 1961 году Мстислава Михайловича Фёдорова, ушедшего на пост заместителя министра электронной промышленности СССР (в реальной истории – зам. Председателя Госкомитета по электронной промышленности.)

Сергей Иванович рассматривал экструдер с неподдельным интересом:

– Смотрите, товарищи, вроде бы ничего принципиально нового не предложено, но выполнено в компактном размере, в виде настольной установки, и, главное, может почти любой бытовой пластиковый мусор перерабатывать, нужно только не смешивать разные виды пластика. Знаете, молодой человек, я, пожалуй, буду рекомендовать эти ваши устройства, после конструктивной доводки, конечно, запустить в серийное производство.

Вот эта ваша «рисовалка пластиком» меня тоже очень заинтересовала. У нас уже несколько лет идёт работа по созданию устройств для трёхмерной печати, но мы сосредоточились, в основном, на методах порошковой металлургии и армированных полимерах-реактопластах. Печать термопластами мы пробовали, но в качестве основного направления не рассматривали, а, может быть, и напрасно. Хотите посмотреть, чего мы уже достигли?

Разумеется, Диме было интересно посмотреть на технологические достижения, находящиеся на самом переднем крае науки. Ребров поручил одному из начальников отделов провести экскурсию. По лабораториям Евгения Ивановича и Диму водил старший лаборант, представившийся как Андрей Геннадьевич, фамилию его Дима не запомнил.

– К идее трёхмерной печати мы шли сразу несколькими путями, – рассказал их провожатый. – Первый – порошковая металлургия. Второй – построение из керамических порошков сложных стержней для литья. Третий – получение армированных конструкций из композиционных материалов.

Задачу нам поставили ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения) и производители турбинных лопаток для реактивных двигателей. У них постоянно повышается температура перед турбиной, чем она выше, тем эффективнее работает двигатель. Сейчас они пришли к тому, что газ перед турбиной разогрет выше температуры плавления металла турбинных лопаток. Без охлаждения лопаток и прочих деталей изнутри турбина уже работать не может. Чтобы сделать эффективное охлаждение, нужно сделать внутри деталей каналы достаточно сложной формы. При этом лопатки турбины должны выдерживать очень высокие механические нагрузки, поэтому их пробуют отливать из специальных монокристаллических сплавов. Чтобы получить каналы внутри отливки, делают вот такой стержень из специальной керамики, – Андрей Геннадьевич показал им керамическую деталь очень хитрой формы, как бы состоящую из многих параллельных и переплетённых между собой прутков. – Потом, после отливки, керамику вытравливают из каналов химическим путём.

Само собой, с появлением металлических порошков мы начали пробовать использовать их вместо расплава. Обычное спекание порошка не даёт нужной прочности. Александр Григорьевич Мержанов из Института химической физики предложил нам интересную технологию силового СВС-компактирования. Это так называемый самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Порошковая смесь металлов запрессовывается в форму, поджигается, металлы реагируют между собой и быстро сплавляются. В процессе плавки заготовка дополнительно прессуется. Всё бы хорошо, но далеко не все материалы способны на такую реакцию. Но это было уже достаточно серьёзное продвижение. Особенно когда мы попробовали делать таким образом не отдельные лопатки по одной, а целое турбинное моноколесо – диск с лопатками, составляющими с ним единое целое, – Андрей Геннадьевич показал им диск небольшой турбины. – Такое колесо можно сделать намного более лёгким, дешёвым и компактным. Очень важно для реактивных двигателей небольшой мощности и размеров.

Ещё одно преимущество порошковой металлургии – деталь получается намного быстрее и отходов почти не остаётся, а ведь сплавы, используемые в двигателях, очень дорогие. Для сравнения: вот такую деталь, – он показал им цилиндрическую деталь очень хитрой формы, со множеством каналов, – на обычных металлорежущих станках будут делать два месяца и 60-70 процентов металла заготовки уйдёт в стружку. Мы её можем вырастить за пару дней, и отходов у нас почти нет – неиспользованный порошок можно применять снова.

– А разве стружку нельзя снова переплавить? – спросил Дима.

– Можно, конечно, но в стружку обычно попадают примеси, она окисляется при переплавке, в общем, с этим всё тоже не просто. Намного удобнее отлить деталь из порошка в форме целиком, с заданной чистотой поверхности, – Андрей Геннадьевич показал им разъёмную металлическую форму для литья под давлением. – Проблема в том, что и формы для литья, и стержни для образования каналов имеют, как видите, весьма сложную конфигурацию. Делать их фрезерованием тоже очень дорого и долго. Когда мы увидели установку непрерывной разливки бетона, что показали наши строители в 1958 году на Бельгийской выставке (АИ, см. гл. 03-03), сразу подумали – вот бы сделать что-то подобное, но поменьше, чтобы получать сложные детали послойным наплавлением. К тому времени уже появились станки гидроабразивной резки для раскроя стального листа по программе (см. гл. 03-02). Мы попробовали заменить на таком станке водяное сопло на плазменную горелку, и подавать в факел металлический порошок. Вместо резки станок начал наплавлять металл.

Они подошли к станку с вакуумной камерой, внутри которой, подсвеченная лампами, медленно вращалась деталь, напоминающая сопло ракетного двигателя. По её краю словно бы ездила небольшая каретка, от которой отходили провода и трубочки. Из-под неё был виден свет расплавленного металла, край сопла, выходящий из-под каретки, светился красным.

– С плазмой получалось не особо хорошо, – пояснил Андрей Геннадьевич, – поэтому попытались заменить плазмотрон сначала мощной электронно-лучевой трубкой, той, что используется для сварки. Там были свои проблемы – электронно-лучевая сварка обычно производится в вакуумной камере. Пробовали даже использовать солнечный свет, сфокусированный с помощью больших линз Френеля. В Средней Азии такую установку построили. (приблизительный аналог https://www.youtube.com/watch?v=BVXj8kxuHUk).

– А точность фокусировки у неё достаточная? – уточнил Юревич.

– Оптическую систему пришлось довольно сложную сделать, но там проблема даже не в этом. Продолжительности светового дня не всегда хватает на построение сложной детали, а для равнопрочности желательно, чтобы процесс был непрерывным.

Прорыв получился, когда попробовали использовать для генерации излучения стекло с добавлением неодима, а в Институте кристаллографии и в НИИ-333 была освоена технология выращивания кристаллов алюмоиттриевого граната оптического качества, также легированных неодимом. На них удалось построить твердотельный оптический квантовый генератор, или, как сейчас их чаще называют в зарубежной литературе – лазер, достаточно высокой мощности, чтобы он мог наплавлять на металл подаваемые в луч частицы металлического порошка.

(Первый лазер на иттрий-алюминиевом гранате (YAG) появился в июне 1962. http://www.nanometer.ru/2010/05/27/12749637953393_214038.html В 1966 реальной истории Н.И.Сергеевой в НИИ-333 были выращены первые в СССР кристаллы алюмоиттриевого граната с неодимом, и из них изготовлены активные элементы для лазеров (Л.В.Касьянова, Г.М.Ромадин). https://www.polyus.info/company/history/)

Андрей Геннадьевич подвёл гостей к другому станку, выдал им защитные очки. В камере, под кожухом из притемнённого стекла, медленно двигался по направляющим стол с деталью, над которым была неподвижно укреплена подающая порошок головка. Луч лазера входил в неё, отражаясь от зеркала. Обработанный край детали слегка светился красным светом, быстро остывая.

– Этот станок может выращивать детали из металла, расплавляя порошок. Это называется «селективное лазерное сплавление». Есть ещё «селективное лазерное спекание», очень похожий процесс, но частицы порошка не расплавляются, а спекаются друг с другом, – пояснил их провожатый. – С порошками тоже не всё просто, нужна высокая чистота компонентов и точно выдерживаемый размер частиц. Порошками нас обеспечивает ВИАМ. (Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных материалов). Тут интересно, что по нескольким каналам подачи можно подавать разные порошки. Часто лопатки делаются из одного жаростойкого сплава, а диск колеса – из другого. Раньше такие колёса делали сборными, сейчас станок может выращивать моноколесо уже с лопатками, но из разных сплавов. Пока есть ограничения по прочности. Чаще таким способом делаем металлические литейные формы.

– Стержни для литья делаются из специальной керамики, – сопровождающий показал им соседний станок. – Здесь уже стол с деталью неподвижен, а движется печатающая головка. Порошок смешивается со связующим и ложится слой за слоем, образуя деталь. Для стержней сверхвысокая прочность не требуется, их потом всё равно вытравливают из лопатки, чтобы от них остались только каналы для охлаждения.

– А металлокерамические лопатки вы делать не пробовали? – спросил Юревич.

– Эта работа у нас только начинается, – Андрей Геннадьевич показал им выращенную керамическую лопатку. – Специальная керамика выдерживает очень высокую температуру без охлаждения, прочность у неё тоже впечатляющая, но там много своих тонкостей с составом порошков.

– А как эти станки управляются? – спросил Дима. – Я помню, что установка непрерывной разливки бетона считывала послойные фотошаблоны, но одно дело – стены дома, они вертикальные, там шаблонов надо три – четыре на этаж, а тут формы намного сложнее.

– Первые модели мы пробовали делать просто по копиру, – Андрей Геннадьевич показал им выращенное из порошка сопло ракетного двигателя. – Сейчас станками управляют ЭВМ, – их гид проводил гостей в соседний зал, где стояли сразу несколько новых управляющих ЭВМ УМ-1НХ. – Каждым станком управляет своя машина, потому что трёхмерная модель, в зависимости от её сложности, может занимать достаточно много памяти. Приходится считывать информацию в оперативную память станка послойно. Мы используем специальный промежуточный формат данных, что-то вроде массива из трёх координат, который генерится для каждого слоя.

Им показали и сам процесс создания трёхмерных моделей. Инженеры за пультами работали световым пером, выбирая точки графических примитивов и задавая с клавиатуры их координаты, а машина перестраивала по ним изображение детали на экране. Деталь изображалась в виде облака точек, либо в виде «проволочной графики» или закрашенной «полигональной графики».

(Трёхмерные возможности первого редактора инженерной графики Sketchpad (1963) 3 of 3 - 3D Graphics https://www.youtube.com/watch?v=t3ZsiBMnGSg

Трёхмерная графика на 8-битном компьютере ZX Spectrum

https://www.youtube.com/watch?v=kcVjLnAWYQA

https://www.youtube.com/watch?v=MJ8F4EXpq10

Игры с полигональной графикой на ZX Spectrum speccy.info/Полигональная_графика )

– Первые опыты с компьютерной графикой, сначала двумерной, у нас начали в 1959 году, (АИ частично, см. описание в гл. 04-20) Программу разрабатывали несколько лет, прежде, чем появилась возможность создавать в ней относительно простые трёхмерные модели, – рассказал Андрей Геннадьевич, – Пока нам мешают довольно жёсткие ограничения по объёму памяти, приходится сдерживать фантазию, используя, в основном, комбинации тел вращения и прочих простых геометрических фигур. Но даже так получается очень большой выигрыш по времени и экономия материалов. Запрограммировать такую бабочку, как вы показывали, можно, но она памяти займёт, как моноколесо турбины.

– Какую бабочку? – сидевшие за пультами инженеры разом повернулись к ним.

Дима достал из коробочки привезённую для демонстрации заколку, сделанную Мариной. Их тут же обступили несколько человек:

– Это как сделано? Пластик расплавленный? Чем?

Дима достал своё изобретение и наглядно показал процесс создания модели, нарисовав детали и собрав из них домик.

– Я эту машинку назвал «трёхмерная ручка». Потому что ей можно рисовать пластиком, как авторучкой, – пояснил он. – Бабочек этих вообще-то не я делал, это девочка одна, она вообще ещё школьница.

– Так, погоди, а пруток этот пластиковый откуда брали?

– Сами делали, из бытовых отходов. Я экструдер сделал, с подогревом, из винта для мясорубки, с моторчиком… – пояснил Дима.

– Едрёна вошь! Просто и со вкусом!

– Да, но точность никакая. Это для разных поделок годится, а для серьёзной работы нужна трёхмерная модель…

– Так тут принцип важен, печать расплавленным термопластом, а двигать каретку программно мы уже умеем!

– Мы с пластиками тоже работаем, но у нас, в основном, используется углепластик и стекловолокно с пропиткой связующим и последующим отверждением, – пояснил Андрей Геннадьевич, проведя гостей в следующую лабораторию.

Здесь из композитных материалов машины по программе выклеивали сложные решётчатые детали, чем-то напоминающие фермы мостов или стрелу подъёмного крана, но, в основном, круглой или усечённо-конической формы.

– Углепластик и стеклопластик имеют разные механические характеристики вдоль и поперёк волокон, – пояснил их провожатый. – Сначала мы пробовали укладывать их послойно в разных направлениях, стараясь получить изотропный материал, но потом подумали – а ведь анизотропию свойств можно использовать, если располагать волокна вдоль направления основной нагрузки. Получаются очень лёгкие и высокопрочные конструкции. (https://additiv-tech.ru/publications/additivnye-tehnologii-dlya-kompozitnyh-materialov.html)

– Да, это чем-то похоже на то, что мы делали вручную, – Дима с интересом разглядывал почти невесомую опорную ферму, которую ему разрешили подержать.

(Я так примерно в 1988 году корпус РДТТ из стеклопластика поднял и офигел. Он был длиной метра три, и почти ничего не весил.)

Под конец экскурсии им ещё показали построение высокоточных моделей из фотополимерной смолы, отверждаемой засвечиванием ультрафиолетовым лучом или проектором. В первом случае луч ультрафиолетового лазера светил в медленно опускающуюся ванну с фотополимером, и в ней, постепенно отверждаясь, вырастало изделие.

– Эту технологию мы ещё только осваиваем. Её можно использовать для быстрого прототипирования, – пояснил Андрей Геннадьевич. – Пластмасса получается достаточно твёрдая, в тонких слоях даже упругая, но не слишком прочная. Фотополимерная смола – сырьё довольно дорогое. Модель строится очень долго, зато можно получать ажурные и очень точные изделия.

Для ускорения процесса используется другой способ – ванна с полимером освещается снизу ультрафиолетовым проектором сквозь фотошаблон. В этом случае модель постепенно поднимается и растёт «вверх ногами». Недостатки те же, но построение происходит быстрее.

Дима внимательно разглядывал оба станка:

– Долго модель строится? А не пробовали подсвечивать модель в ванне сразу несколькими лазерами с разных сторон? Если строится модель небольшого изделия, то ускорение построения может получиться значительное. (Реально существующая технология https://www.vesti.ru/doc.html?id=3239553)

Инженеры переглянулись:

– Гм... А это идея, молодой человек... – медленно произнёс Андрей Геннадьевич. – Надо попробовать, только вот хватит ли быстродействия ЭВМ, чтобы двигать сразу несколько лучей... Нет, действительно неплохая идея! Попробуем!

Встреча получилась очень интересной. Как оказалось, механизмы подачи и движения кареток для станков разрабатывали в ленинградском Политехе, и Евгений Иванович Юревич имел к этой разработке непосредственное отношение (АИ).

– Это хоть и не робототехника, но близкое к ней направление, потому что станки трёхмерной печати тоже работают под управлением ЭВМ в автоматическом режиме. Ну, и их возможности по созданию самых разных деталей очень сложной формы тоже могут быть использованы в робототехнике, – Юревич прямо на станке показал Диме, какие именно механизмы были разработаны под его руководством студентами и аспирантами Политехнического института.

Их проводили обратно в кабинет директора НИИ-160. Сергей Иванович приветливо улыбаясь, поинтересовался:

– Ну, как вам наши успехи?

– Впечатляет, – честно ответил Дима.

– Ну, вам, молодой человек, тоже удалось нас удивить. Не хотите ли после института работать у нас?

– Сейчас, наверное, рано загадывать, – Дима никак не ожидал, что его поделкой студенческого уровня заинтересуются такие люди. – Надо сначала институт закончить. И вообще я хотел робототехникой заниматься...

– Гм... А как вы представляете себе робота? Что он должен делать, по-вашему? Какие задачи решать?

– Ну... наверное, технологические. Или исследовательские. Или логистические, типа складского робота-погрузчика, – ответил Дима. – Здесь, как мне показалось, всё завязано на одно только авиационное моторостроение. Задача, конечно, интересная, но довольно узкая.

Ребров с интересом взглянул на него:

– Значит, технологические, исследовательские и логистические, говорите? А если их объединить? Представьте себе некое самоходное шасси, на котором укреплены набор датчиков, телекамеры, и манипулятор по типу промышленного робота. Несколько таких механизмов мы доставим, например, на Луну. И они будут работать парами. Один – в режиме устройства трёхмерной печати, а другой – вспомогательный обслуживающий, типа «подай-принеси».

– Вот второй-то как раз будет посложнее сделать, – заметил Дима. – У него программа будет намного более сложная.

– Верно мыслите, – улыбнулся Ребров. – Сами роботы могут быть и одинаковыми, различаясь только исполнительными механизмами, а вот управляющие программы будут очень разные. И вот эти роботы-луноходы прямо из «подножного сырья» могут в автоматическом режиме, управляясь программно и командами с Земли, построить для людей исследовательскую базу. С куполами для жилья, размещения оборудования, и даже с оранжереями для выращивания растений. А что? Солнце в безвоздушном пространстве светит много мощнее, чем на Земле, где его свет рассеивается атмосферой. Световой день на Луне длится две недели. Представляете, какие возможности открываются только за счёт расплавления реголита сфокусированным солнечным светом? Я уже не говорю об электронно-лучевой металлургии и сварке – ведь на Луне вакуум даровой. Порошки металлов можно получать прямо на Луне – энергии там более чем достаточно, от того же Солнца. Ну как, интересно?

– Очень интересно, но когда это ещё будет... – пожал плечами Дима.

– Быстрее, чем вы думаете. Первый луноход уже ездит на полигоне. Распространяться об этом не стоит, хотя тема и не секретная, – ответил Ребров. – Конечно, первый лунный робот будет чисто исследовательским, но на нём уже будут установлены манипуляторы для захвата образцов.

А ещё, представьте, что прямо на орбиту выводится солнечный отражатель на вращающемся спутнике, оборудованном устройством для трёхмерной печати. Причём отражатель нужен не особенно и большой. (как пример https://www.youtube.com/watch?v=_1tU3sdeuLo или https://www.youtube.com/watch?v=p-RqLDA7HNo)

Металлические порошки удобны ещё и тем, что у них самый большой в сравнении со всеми другими вариантами коэффициент заполнения. Забросив тонну порошка на орбиту, там из него можно получить много больше полезной отдачи на килограмм выводимой массы, чем закидывая туда отдельные готовые спутники, которые ещё надо стыковать между собой. Представьте, что корпус межпланетного корабля можно напечатать прямо на орбите? Ведь ему не нужно будет преодолевать перегрузки при выведении, а значит, корабль можно сделать более лёгким.

– Так корпус – это ещё не корабль, – возразил Дима. – Там одной только электроники нужны тонны. И вообще, уж очень фантастично это выглядит.

– Не тонны – десятки или сотни килограммов. И электронику тоже можно напечатать. Частично, конечно. Сами микросхемы придётся делать и размещать обычным способом, но вот платы для них печатать вполне можно. (3D-печать электроники на примере дрона: провода и платы больше не нужны https://habr.com/ru/company/top3dshop/blog/454196/)

Основной вес корабля – это топливо, всё остальное на фоне массы топлива – мелочи. Даже двигатель можно напечатать прямо в космосе и смонтировать там же. Трубопроводы двигательной системы отпечатать вместе со стенками баков и силовыми элементами, – Ребров улыбнулся. – Выглядит фантастично, да... Но это – пока. Лёгкий солнечный отражатель уже сделан и существует, мне его даже показывали.

Вот вы говорите – задача узкая... В смысле – построение турбинных лопаток. Да, конечно, но это только начало. Под них в первую очередь выделили финансирование, потому что это очень важная народно-хозяйственная задача. Потенциал выращивания изделий по электронной модели очень большой, технология может быть использована в самых разных областях. В той же робототехнике, кстати, тоже. Или вот, смотрите, – он взял из коробочки на столе что-то маленькое и протянул Диме. – Как по-вашему, что это такое?

Дима с недоумением вертел в руках нечто, напоминающее человеческий зуб, но выращенное из пористого материала, напоминающего керамику.

– Заготовка для зубного протеза? Но почему такая пористая? В ней же пища застревать будет?

– Верно, заготовка, – Ребров не скрывал гордости и удовлетворения. – Только не для протеза, а для биоимпланта. Эту работу мы ведём совместно с министерством здравоохранения. Сама министр, Мария Дмитриевна Ковригина, это направление курирует. Слышали про стволовые клетки? Хотя вряд ли, это не ваша специализация… (Первые работы со стволовыми клетками в АИ упоминались в гл. 02-26)

– Слышал от подруги, она на биологическом учится, – ответил Дима.

– Тогда будет проще объяснить. Биологические ткани в теле человека – это тоже своего рода полимеры. Как я понял, – пояснил Сергей Иванович, – стволовые клетки – «ещё не определившиеся в своей специализации». Конечно, напечатать можно и протез, и мы уже пробуем это делать, хотя сложность формы нас пока сильно ограничивает. Но биологи уже пошли дальше. Сначала они попробовали вводить стволовые клетки в материал пломбы, чтобы инициировать выработку дентина и зарастить повреждение в зубе. (аналог технологии – https://hightech.fm/2016/07/04/regenerative_fillings). Но основная проблема была в восстановлении повреждённых каналов и кровеносных сосудов. Мы попробовали напечатать кровеносную систему зуба в виде пористой структуры из коллагена – это белок соединительной ткани, его образец берётся непосредственно у пациента и выращивается. Опыты проводились на обезьянах в Институте космической биологии и медицины.

Затем эту пористую структуру пропитали стволовыми клетками, и имплантировали в рассверленный зубной канал. Как это ни удивительно, но искусственные кровеносные сосуды прижились.

(У обезьян прижились напечатанные на 3D принтере кровеносные сосуды https://ecotechnica.com.ua/technology/1836-u-obezyan-prizhilis-napechatannye-na-3d-printere-krovenosnye-sosudy.html)

– Тогда мы решили не останавливаться, и напечатали пористый каркас зуба из полимеров и содержащего кальций минерала гидроксиапатита. Потом пропитали его смесью с молекулами белков и стволовых клеток пациента. (коротко о технологии – https://hightech.fm/2017/01/10/teeth-repair и https://hightech.fm/2016/12/20/dental-pulp-regeneration). Зуб, кстати, оказался одним из самых сложных объектов – его форма графическими примитивами не описывается, пришлось под эту задачу дописывать для нашей программы построения трёхмерных моделей новый программный модуль, позволяющий перемещать отдельные вершины сетки и их группы, – рассказал Сергей Иванович. – Зато функционал программы сразу очень вырос, теперь в ней можно фактически построить модель любой формы, лишь бы памяти хватило.

Такой зуб можно использовать в качестве живого импланта, а материал – для восстановления повреждённых зубов. Пока опыты проводятся на крысах и обезьянах, но первые обнадёживающие результаты уже получены. (https://ria.ru/20191002/1559309882.html) Технология позволяет «привлечь» к процессу регенерации зуба стволовые клетки из организма самого пациента, и буквально вырастить новый зуб на месте удалённого. У крыс зубы уже приживаются в лунке челюсти, дентин восстанавливается, но пока не решены некоторые вопросы и идут испытания на животных. Возможно, через несколько лет стоматологи будут лечить зубы совершенно новым способом. (https://ria.ru/20180823/1527096001.html)

– Вот это действительно звучит как фантастика, – Дима был впечатлён даже больше, чем когда увидел, как выращиваются детали из металлического порошка. Там всё было более-менее понятно, а вот вырастить новый зуб взамен удалённого – это было на грани чуда.

– Тем не менее, это работает. Медики ещё сами далеко не во всём разобрались, хотя эти стволовые клетки были открыты ещё в начале века. (1909 г А.А. Максимов) Тут я не специалист, могу что-то напутать, – предупредил Ребров. – Как я понял, они могут делиться вне организма, а, попадая в тот или иной орган, превращаются в клетки этого органа. Такая универсальная биологическая «шпатлёвка» получается.

– Об этом можно рассказывать? – спросил Дима. – Моей девушке будет интересно узнать о таких достижениях.

– Даже нужно, – улыбнулся Сергей Иванович. – Вдруг она заинтересуется? Нам в новых проектах каждый специалист на вес золота.

По возвращении в Ленинград Дима рассказал Ире о том, что видел во Фрязино, подробнее всего, конечно, о печати зубных имплантов. Ира вначале даже не поверила:

– Да ладно! Живой зуб? Не протез? Может, он пошутил?

– Да нет, не похоже, он серьёзно так говорил.

На следующий день Ира принесла из библиотеки университета несколько статей об изучении стволовых клеток и показала Диме:

– Да, действительно, вот, нашла статьи о новом материале для зубных пломб, содержащем стволовые клетки пациента. Он сам восстанавливает дентин. Пока ещё идут опыты на животных и первые клинические испытания на добровольцах. Про реплантацию зубов я читала, эту методику уже применяют, но там понятно, там собственный живой зуб вынимают, лечат и вживляют обратно.

(временное удаление зубов для лечения корней, с последующей реплантацией https://d1.net-film.ru/web-tc-mp4/fs76830.mp4 август 1964 г)

А тут выходит, живой зуб создается искусственно, вообще с нуля! Да-а... никогда бы не подумала, что наука дойдёт до такого уже сейчас. Я думала, что это ваше рисование пластмассой только для детских поделок и бижутерии годится, а тут, оказывается, целое новое научно-технологическое направление! Ты не думал этим заняться?

– Думал, – кивнул Дима. – Собственно, это действительно область, смежная с производственной робототехникой. Установка трёхмерной печати – это тот же технологический робот, только более ограниченный в движениях. Надо попробовать что-то подобное сделать. Приводы нужны точные...

– Кстати, да, у тебя же ЭВМ есть! К ней можно приводы станка подключить?

– Можно, только её памяти ни на что серьёзное не хватит...

– А ты попробуй! Не зуб, конечно, но хотя бы какие-то простые детали для своих же роботов сможешь из пластика делать, – предложила Ира. – Вот, бутылки эти, прозрачные, из полиэтилентерефталата, нельзя использовать? Их же на любой помойке полно. Ты, вроде, говорил, что ПЭТФ тоже годится?

– И ПЭТФ, и нейлон, – кивнул Дима. – Нейлон даже лучше, тем более, нить нейлоновая продаётся. Но насчёт бутылок из ПЭТФ эта идея мне нравится. Надо попробовать.

– Если получится – сделаешь нам такую установку для факультета? – тут же предложила Ира. – А мы попробуем что-то биологическое напечатать... Теми же стволовыми клетками.

– Молекулу ДНК бы научиться печатать, – задумчиво произнёс Дима. – Там же, вроде, всего четыре аминокислоты в разных сочетаниях... Представляешь, когда-нибудь расшифруют ДНК, поймут, за что отвечает каждый ген, и тогда можно будет составлять заранее запрограммированные цепочки ДНК, а потом фактически выращивать живые организмы с нужными свойствами.

– Ну... это ты загнул, – рассмеялась Ира. – При нашей жизни, в лучшем случае, какие-нибудь полезные бактерии или микроводоросли научатся выращивать. Хотя да, было бы здорово скрестить, скажем, бактерии-экстремофилы с сине-зелёными водорослями и закинуть на Марс, чтобы они там углекислый газ в кислород переделывали. В «Технике-молодёжи» и в «Юном натуралисте» уже писали о такой возможности.

– А ведь у бактерий ДНК, наверное, попроще, чем у людей будет? – спросил Дима. – Ириш, берись за тему?

– У-у-у... сейчас только-только создаётся научный инструментарий для расшифровки генома... – ответила Ира. – Но идея, конечно, интересная... К тому времени, как я универ закончу, может, уже будут какие-то подвижки в этом вопросе. А пока, мне думается, оранжереи, земные и космические, будут более востребованы. Но я подумаю!

© Copyright Симонов Сергей (gann.lector@yandex.ru) Размещен: 01/09/2015, изменен: 16/02/2020. 52k. Статистика. Глава: Фантастика Цвет сверхдержавы - красный Скачать FB2
Аннотация: По многочисленным просьбам читателей, для которых общий файл слишком тяжёл, или просто любителей маленьких файлов все свежие проды будут дублироваться в этот файл, т.е. каждый раз его содержимое будет заменяться. Комменты выключены, пишите в основную ветку, или по тематикам.

Симонов Сергей: другие произведения.

Свежая прода отдельно

Y. Третье измерение