ИНЖЕНЕРУ ГАРИНУ И НЕ СНИЛОСЬ

«Лазер». По совершенно случайному совпадению так называлось одно из древних лекарств, о котором упоминал в своей обширной «Естественной истории» Гай Плиний старший. В наше время этим словом (составленным из начальных букв английского термина) нарекли оптический квантовый генератор. Этому «волшебному фонарю» суждено революционизировать всю традиционную обработку материалов. Не потребуются топоры, ножи, зубила, пилы, резцы, фрезы и сверла - их заменит концентрированный луч света, который никогда не ломается и не тупится.

Фотонный луч проник уже в 350 областей науки и практики, а может найти применение практически во всех сферах человеческой жизни. Лазерная технология - это универсальная технология будущего. Фотонные пушки мирного назначения способны творить такие чудеса, которые и не снились создателю фантастического «гиперболоида» инженеру Гарину.

В этом убежден доктор технических наук В.Коваленко, с мнением которого нельзя не считаться. Его фамилия, пожалуй, на слуху у всех в Национальном техническом университете Украины «Киевский политехнический институт». Профессор Владимир Коваленко руководит здесь кафедрой лазерной технологии и материаловедения, факультетом химического машиностроения и Научно-исследовательским институтом лазерной техники и технологии.

Знают его не только в Украине (В.Коваленко - заслуженный деятель науки и техники, лауреат Государственных премий, академик Академии инженерных наук), но и за рубежом (он - почетный член Лазерного института Америки и почетный профессор Университета Огайо, член Международного института инженеров и электротехников, Общества лазерщиков и электрооптиков (США), Канадской ассоциации промышленных лазеров, консультант издательского совета Международного справочника по лазерам и лазерной технологии...)

Лазер: акт творения

Станочник по металлообработке сродни камнетесу: из болванки-заготовки удаляет все лишнее. Порой трудно сказать, чего он больше производит - деталей или стружек. Литье и прессование в этом отношении более экономны: в принципе здесь нет ничего лишнего. нет и отходов. Но как отлить или отштамповать деталь из разнородного металла? Ведь нередко требуется, чтобы одна ее сторона была особенно прочной, другая - жароупорной, третья - стойкой против коррозии. Ни один виртуоз токарного, кузнечного и литейного дела с такой задачей не справится.

Поиски принципиально иного подхода к решению этой головоломки привели к идее прямого получения изделий сложной формы. В мировой научной литературе этот процесс пока еще не получил единого определения - применяются термины «синтез (формирование) трехмерных объектов», «быстрое прототипирование», «оптическая обработка». И «оптика» здесь упоминается неспроста: в качестве рабочего инструмента избран оптический квантовый генератор, то бишь лазер. С его помощью изделия не «вырезают» и не «лепят» из цельного куска, а... «выращивают».

Профессор В.Коваленко и его коллеги избрали «строительный» метод - то есть решили собирать деталь по «кирпичику». И вот какую схему они придумали. По сути, настольную технологию.

Заложили в компьютер образ-макет будущего изделия. Составили специальную фотореактивную жидкость, залили ее в емкость и нацелили на нее лазер. Управление его лучом доверили сканирующему устройству, считывающему «чертеж», заложенный в память ЭВМ. В «горячих точках», где фокусируется лазерное излучение, происходит полимеризация жидкой среды, то есть там она затвердевает. Так, согласно математической программе, по частичкам, как ласточкино гнездо, «строится» вся деталь. Она пока что из пластмассы. Но ее поверхность можно металлизировать методом плазменного напыления. Весь процесс легко поставить на поток. Наконец, если требуется получить деталь, полностью состоящую из металла, то ее можно наращивать «поэтажно» (послойно) с помощью лазерной наплавки. Луч лазера способен «выпекать» такой слоеный фигурный «пирог» как из металлических листов, так и из металлического порошка. Именно соединение метода порошковой металлургии с лазерной технологией спекания позволяет вносить в деталь вкрапления разных металлов и обходиться без дополнительного легирования.

Продукция современной промышленности становится все более изменчивой, как мода. В ответ на требования рынка предприятия стремятся разнообразить выпускаемые изделия. Это ведет к постоянному расширению номенклатуры деталей и одновременно к общему сокращению серийности (количества) выпускаемой продукции. При сохранении «дедовских» технологий неизбежны увеличение трудоемкости, рост себестоимости и... банкротство. Поэтому лазерное «выращивание» деталей и готовых изделий должно быть подлинной находкой для динамичных отраслей, малосерийных производств с особой гибкостью и мобильностью технологических процессов.

Меченные фотонным лучом

Как поставить заводское клеймо на миниатюрный подшипник, резец из твердого сплава или на крошечный элемент микросхемы, которые не поддаются механической гравировке? Только лазером. Набираешь на клавиатуре мини-ЭВМ буквы, цифры или символы, которые необходимо нанести, - и луч, по заданной программе, выжигает требуемый текст в нужном месте. Причем свой автограф лазер может масштабировать, то есть, либо увеличивать, либо уменьшать в размерах.

Подача концентрированного электромагнитного пучка по гибкому опто-волоконному световоду позволяет проводить подобную гравировку даже в самых труднодоступных местах. Более того, завидная «нежность» лазерного излучения делает его незаменимым при особо тонкой маркировке. Никто лучше его не нанесет необходимые знаки на шкалы приборов, на хрупкую упаковку готовых изделий. Причем возможна гравировка не только на поверхности предмета. Коллеги профессора В.Коваленко, например, сумели написать свое любимое слово «лазер» ...внутри бриллианта. Если надо, могут нарисовать, например, какого-нибудь жучка, и внутри янтаря. (Известно, что особую ценность представляют те образцы окаменевшей смолы, в которой законсервированы представители допотопной флоры или фауны.) То есть лазер может не только ставить тривиальные метки, но и заниматься художественной графикой.

Фотонная маркировка поможет и в борьбе с промышленным шпионажем и воровством. Английская фирма «Лайт импрешнз» разработала голографический способ защиты своих швейных изделий, создаваемых по оригинальным моделям, от подделки и продажи их в розничной торговле. На товарную этикетку или фирменную наклейку к верхней одежде наносится всего лишь одна точка, которая при обычном освещении выглядит блестящим пятнышком. При направлении же на нее сфокусированного лазерного луча появляется секретный код голограммы.

А вот в университетской лаборатории и институте профессора В.Коваленко предложили своеобразное противоугонное средство. Если каждую автодеталь снабдить лазерной шифрограммой, то это упростит поиск не только украденного лимузина, но и отдельных его частей: номера меченных таким способом деталей уже не перебьешь.

Именно на лазерную маркировку возлагают большие надежды творцы безбумажной информатики.

Традиционно каждое изделие и даже каждая деталь сопровождается кипой технологической документации. Этот бумажный поток увеличивается по мере роста многообразия номенклатуры. Между тем куда разумнее все параметры-характеристики того или иного промышленного изделия наносить, в закодированном виде, на само изделие, а потом расшифровывать эти данные с помощью «умных» оптических устройств. Таким образом, вырисовываются две отрасли безбумажной технологической информации - регистрирующая (клеймение) и программирующая.

«Паспортизация» рабочего инструмента, заготовок и готовой продукции методом лазерного штрихового кодирования позволяет сделать важный шаг к полной автоматизации производства и складского хозяйства.

Лазерная информатизация избавит индустриальное производство от «заводской» литературы: один диск лазерной магнитозаписи заменит 160 килограммов бумажных инструкций и циркуляров. Причем при возрастании объема и плотности наносимой информации сокращается время для ее записи и последующего считывания отраженных сигналов.

Можно надеяться, считает профессор В.Коваленко, что вслед за шумом в заводских цехах вскоре утихнет и шелест томов бумажных «препроводиловок». И в итоге будут сохранены от вырубки огромные лесные массивы.