Журнал ФОТОНИКА «Инженерия – ​это компромисс разных точек зрения» : интервью с ​гендиректором компании «Лазерный Центр»

Управление в этой системе примитивное. Любые инструменты так или иначе связаны с социальными, экономическими и иными обстоятельствами эпохи, в которой они переживают расцвет. Так и ранцевая система лазерной очистки – узкая ниша для конкретных работ.

Настоящий интерес представляют задачи, где надо решать комплексные проблемы управления лазерным излучением с целью получения новых технологических возможностей, результатов обработки и свойств материалов. Современное лазерное оборудование объединяет разные области знаний техники: сложная математика и оптика, прецизионная электроника, точная механика и еще технологии в реальных условиях работы оборудования. И все это в одном станке. Необходимо учитывать факторы, определяющие пространственную структуру лазерного излучения, аберрации и искажения, помехи от электромагнитных полей, вибрации и температурные возмущения и т.д. При этом необходимо помнить, что лазерный луч не имеет геометрических размеров, как механический инструмент, а представляет собой функцию распределения энергии на бесконечности. А в итоге технологические потребители получают точные размеры при использовании таких лазерных систем для обработки металлов и сплавов, различных керамических материалов, пластиков, полупроводников и других материалов электронной техники. «Лазерный Центр» разработал и выпускает несколько вариантов установок для высокоточной лазерной обработки материалов, которые применяются в различных отраслях промышленности.

Наука играет важную роль для достижения технологических приоритетов. Побочным результатом фундаментальных исследований всегда является появление новых индустриальных технологий, появление новых технологических инструментов. Высокотехнологичная компания должна быть центром компетенций. Мы стараемся использовать новые подходы и технологические решения, которые позволяют разрабатывать и оцифровывать технологии, делать их удобными для использования конечными потребителями.

Всё та же технология LaserBarking® позволяет обрабатывать штамповые стали и получать штемпеля и матрицы с высоким качеством поверхности и высоким разрешением формы в заранее термообработанных сталях, которые имеют соответствующую твердость и структуру. Стандартная технология для получения объемных штампов и матриц состоит из нескольких этапов: создание формы из пластика, выполнение по ней электрода для прожигания на прошивном электроискровом станке, изготовление маточника, с которого затем делается рабочий инструмент, который, в свою очередь, требует термообработки для получения необходимой твердости и свойств. После всех этих операций требуется дополнительная обработка, да и комплекс оборудования для производства состоит из нескольких сложных станков и установок.

Мы предлагаем иной способ, гораздо более легкий: в заранее подготовленном материале, который уже имеет заданные характеристики, выполнить штамп с помощью лазерного пучка определенной формы с определенным алгоритмом управления пространственно-временными характеристиками пучка. Это полностью оцифрованная технология, и для потребителя вся операция сводится к подготовке модели и ее загрузке в компьютерную систему станка, выбору материала и интенсивности обработки.

Китайские товары доступны нам еще со времен СССР. Отличные кеды, рубашки фирмы «Дружба», термосы и полотенца, целлулоидные мячи для пинг-понга – все это было и есть высокого качества. Современные компании в Китае производят и высокотехнологичное оборудование, в том числе и установки для лазерной маркировки. Классное оборудование китайских компаний имеет соответствующую цену. Поэтому давление идет не на отечественный рынок, а на не окрепшие головы плохо образованных специалистов и взалкавших предпринимателей. Продавал человек китайские полиэтиленовые пакеты, а тут лазеры. По виду то же самое, а разница в цене 1000%, и сразу наступает Карл Маркс.

А то, что реализовать мало-мальски разумные операции с приемлемой производительностью невозможно, об этом пусть клиент думает. Мы стараемся производить не просто оборудование, а целиком решения задач для заказчиков. Как правило, мы совместно решаем, куда нас допускает техника, а потом, где нас ограничивает экономика.

Что касается маркировки, то прогрессивное человечество с этого и началось. Идея воплощать разные смыслы на поверхностях предметов, в камне или на бересте, а затем на бумаге в виде знаков пришла к нам из далеких времен. Сегодня маркировка необходима, чтобы проследить жизненный цикл изделия, автоматизировать процесс учета и контроля, обеспечить высокую степень защиты изделий от подделки. Классное китайское лазерное оборудование для этих целей просто не представлено на рынке России именно в силу необходимости конкурировать с оборудованием «Лазерного Центра».

В случае, когда предприятиям выгодно делать маркировку быстрее других, делать качественнее, делать так, как никто не может, не подводить своих заказчиков, в этом случае лазерные станки для маркировки производства компании «Лазерный Центр» одни из самых конкурентоспособных в мире и с успехом эксплуатируются на предприятиях разных стран: в Германии и Дании, Норвегии и Израиле, Китае и США. По нашим оценкам, около трети отечественного рынка лазерных маркеров занимает именно продукция нашей компании.

Для производства лазерных маркеров мы используем высококачественные лазерные источники от НТО «ИРЭ-Полюс». Кстати, и все высококлассные лазерные системы маркировки китайского производства также оснащены этими излучателями. В 2004 году наша компания приобрела первые 10 излучателей НТО «ИРЭ-Полюс». За несколько месяцев эксплуатации в маркировочных станках «Лазерного Центра» все излучатели благополучно вышли из строя. Надо отдать должное, что НТО «ИРЭ-Полюс» быстро усовершенствовали защиту излучателей, внесли необходимые изменения в конструкцию и разработали дополнительные элементы для повышения надежности работы лазерных излучателей в жестких условиях обработки различных, в том числе и высоко отражающих материалов, на отечественных производствах. Стабильность и надежность лазерных излучателей всегда были краеугольным камнем технической политики НТО «ИРЭ-Полюс». С тех пор мы уже 20 лет используем только излучатели НТО «ИРЭ-Полюс» для решения самых разнообразных задач по маркировке.

Скорость перемещения пятна нагрева в поле обработки в системах маркировки достигает нескольких десятков метров в секунду. Возможности всех современных процессов лазерной обработки определяются не скоростью как таковой, а скоростью достижения нужной скорости, т. е. ускорением. Все преимущества новых технологий лазерной обработки материалов обуславливаются областью вторых производных управления энергией лазерного пучка.

Безусловно, лазерный луч не панацея. Хотя в современном мире трудно найти какой-либо материальный продукт, изготовленный без применения лазера. Лазерная резка и сварка, маркировка и гравировка, сверление и размерная обработка широко применяются в промышленности. Тем не менее технологии лазерной обработки материалов продолжают быстро совершенствоваться и развиваться. В первую очередь это связано с реализацией сверхбыстрых процессов управления излучением высокой плотности мощности. Например, в учебниках, по которым я учился, считалось, что полупроводниковые материалы нельзя обрабатывать излучением на длине волны 1,06 мкм, поскольку они полупрозрачны. Современные установки Лазерного Центра позволяют реализовать нелинейные и неравновесные процессы нагрева и преобразования вещества при его взаимодействии с излучением и соответственно легко обрабатывать материалы с низким коэффициентом поглощения излучения на длине волны 1,06 мкм. Это дает возможность простыми и доступными лазерными источниками обрабатывать широкий класс слабо взаимодействующих с излучением материалов. Все эти возможности заложены в системе прецизионной лазерной микрообработки материалов электронной техники – МикроСЕТ®, разработанной и выпускаемой ООО «Лазерный Центр». Эта система выполняет операции деметаллизации, формирования топологии на подложках из ситалла, нитрида алюминия и керамики, операции контурной вырезки, скрайбирования, прошивки отверстий, в том числе с управляемой конусностью, создания мезаструктур с разрешением в несколько микрон. Сегодня у нас в руках уникальный инструмент, в котором можно управлять каждым импульсом, с высокой повторяемостью. Изучение физики процессов взаимодействия дает возможность расширять диапазон обрабатываемых материалов от обычных сталей до различных экзотических сплавов и материалов.

У нас в компании работает своя технологическая лаборатория. До эпохи волоконных лазеров мы использовали твердотельный лазер собственной разработки, рассчитанный учениками выдающегося ученого, основателя научной школы оптики лазеров, профессора Юрия Алексеевича Ананьева. Это была очень современная система со «сшитым» лазерным резонатором, который обеспечивал практически линейную зависимость мощности от уровня тока накачки и высокую стабильность энергии в импульсе. Главная проблема для технологии, что в таких лазерах невозможно обеспечить стабильность распределения энергии излучения от импульса к импульсу. Поэтому многие современные технологические процессы на таких системах невозможно было реализовать, так как взаимодействие излучение с материалом в пределах пятна нагрева у каждого импульса происходит по-разному.

С 2004 года мы активно включились в работу по исследованию возможностей применения волоконных лазеров для обработки материалов. Одним из главных преимуществ волоконного лазера для реализации технологических процессов является именно высокая стабильность распределения энергии в пространстве в каждом импульсе. Это свойство волоконных излучателей в совокупности с их высокой надежностью и обусловило разработку совершенно уникальных технологических применений, которыми мы владеем на сегодняшний день. Наличие стабильного высоконадежного излучателя позволило нам сосредоточиться на изучении и разработке новых технологий на основе управления пространственно-временными характеристиками лазерного излучения. Наша лаборатория обладает всем технологическим оборудованием, хорошей измерительной и исследовательской базой. Мы ведем как перспективные разработки для создания новых технологий, так и оцифровываем технологии для наших заказчиков и проводим различные технологические тесты.

Кроме этого, мы взаимодействуем с университетами и научными группами. Ведь существует много нюансов при взаимодействии лазерного пучка с материалом: возникающие микротрещины, какие-то остаточные термические напряжения, изменение диэлектрических свойств при нагревании-охлаждении. Такие кропотливые работы можно делать только в широкой кооперации. Мы стараемся привлечь лучшие научные силы для решения технологических задач.

Это важнейшее направление нашей работы с молодыми людьми. Мы активно участвуем в движении молодых рационализаторов. Когда инженер преподает, он учится сам, потому что, только ясно объяснив другому человеку, можешь быть уверен, что сам понимаешь вопрос. В организованной на территории компании Точке Кипения (ТК) по направлению «Лазерные технологии» мы занимаемся с молодежью разных возрастов: от школьников до студентов колледжей и университетов. ТК Hi-Tech «Лазерные Технологии» создана для развития и создания пионерских технологий лазерной обработки.

На площадке проходит обсуждение прогнозов развития рынков высокотехнологичной продукции. Мы обеспечиваем эффективный трансфер технологий от научных разработок к рынкам и конечным интеграторам. Компания предоставляет молодым людям возможность ознакомиться с лазерным оборудованием, поработать на нем, сдать зачеты и экзамены и получить сертификат – Паспорт компетенции. ТК «Лазерные Технологии» тесно сотрудничает с АНО «WorldSkills» и проектным офисом нацпроекта «Производительность труда». В нашем случае главным субъектом рационализаторской деятельности являются технологии и оборудование лазерной обработки.

Именно молодежь рождает ту среду, которая позволяет нам реализовывать свои задачи. Часто вопросы, которые задают молодые люди, заставляют с совершенно новой точки зрения взглянуть на производственный процесс, к которому всегда подходил стандартно. Общение с молодежью позволяет творчески мыслить.

Скорее это взгляд на наше образование. Многолетнее общение со студентами позволило заметить, как сдвигается вниз уровень образования, как сужается их кругозор. Нет, конечно, они могут быть при этом хорошими специалистами, но, когда кругозор сужается и превращается в точку зрения, это не хорошо для решения инженерных задач. Потому что инженерия – это компромисс многих точек зрения. В конструкции станка необходимо учесть много противоречивых факторов: оптические искажения пучка, неравномерность движения, возникновение различных колебаний, электромагнитные помехи, влияние внешних и внутренних вибраций, нагрузок и т. д. А без широкого взгляда, знания не только своей области, но и смежных дисциплин этого не достигнуть. Инженерия – это сплошные компромиссы между пожеланиями и возможностями.

Для производства важны новые индустриальные и цифровые технологии. Любая разумная стандартизация дисциплинирует производство и позволяет работать в разумной понятной среде. Без нее – позже проблемы возникнут у потребителей. Мы активно участвуем в создании системы стандартов для лазерных технологий. Сейчас в работе находятся стандарты «Лазерная резка тонколистовых металлов и сплавов в технологических процессах» и «Лазерно-эрозионная обработка металлов и сплавов в технологических процессах».

Да, мы сожалеем, что как бы мы не старались, мы никогда не сумеем до конца реализовать мечту технолога изменять параметры в любых комбинациях в диапазоне от минус бесконечности до плюс бесконечности в нулевой отрезок времени в одной конструкции лазерного станка. Но мы стараемся и идем в этом направлении...