Само направление для предприятия не ново, но выпускаемая номенклатура отличалась сравнительно крупной геометрией, что ограничивало её применение узким кругом задач. В 2024–2025 годах несколько организаций обратились к зеленоградским разработчикам с инициативой создать технологию производства приёмопередатчиков сигнала для применения в ультразвуковых дефектоскопах.
Композитные чувствительные элементы используются для неразрушающего контроля металлов и сварных соединений. В первую очередь это внутритрубная диагностика: датчики в составе дефектоскопов движутся внутри нефтяных или газовых магистралей, в скальных породах или на большой глубине, выявляя микротрещины и скрытые расслоения металла. При этом чем выше частота сигнала, тем более тонкий дефект способен зафиксировать прибор.
До 2025 года предприятие выпускало композитные чувствительные элементы с проектными нормами свыше 500 микрометров. Конструктивно это керамическая решётка, залитая компаундом; ширина отдельного столбика составляла от полумиллиметра до нескольких миллиметров. Сборка велась вручную с применением оснастки. При таком методе изготовления положение столбиков могло незначительно смещаться, однако на качестве конечных изделий это не отражалось.
Когда же потребовалось увеличить частоту керамических столбиков и одновременно уменьшить толщину элементов для применения в акустических линзах с частотами выше 3 МГц, прежний подход не смог обеспечить требуемую точность. Воспроизвести ручным способом решётку с размером столбиков 100 на 100 микрометров и расстоянием между ними в 50 мкм, аккуратно заливая компаундом каждый зазор, невозможно. Кроме того, полимерная матрица должна быть эластичной, сохраняя при этом функциональные свойства и механическую прочность. Для изготовления изделия с такими параметрами требовалась более совершенная технология.
Инженерами Зеленоградского предприятия последовательно решены три технологические задачи.
Первая – получить саму керамическую решётку с шагом в 150 микрон. За основу взяли стандартную пластину. Высокоточный станок японского производства алмазным инструментом нарезает взаимно перпендикулярные пропилы глубиной 0,6 мм при общей толщине пластины около миллиметра. Около трёх месяцев ушло на отработку технологических параметров и оснастки: при смене направления реза на перпендикулярное часть столбиков на первых образцах разрушалась, что недопустимо для рабочего чувствительного элемента. В итоге режимы были подобраны так, что массив столбиков остаётся неповреждённым: из единой подложки поднимаются сотни микроскопических керамических штырьков.
Следующий этап – заполнение полученной структуры полимерным компаундом. После полимеризации и отверждения нижнюю подложку сошлифовывают, и на выходе получается пластина с упорядоченной решёткой из залитых в матрицу керамических столбиков. Этап шлифовки не менее важен, так как от точности обработки напрямую зависит частота композита и равномерность его характеристик.
Параллельно решалась вторая задача – обеспечение гибкости. К моменту запуска проекта подходящий эластичный компаунд уже был подобран, и готовая пластина с решёткой выдерживает изгиб без разрушения структуры.
Третьим финишным этапом и самым проблемным участком проекта стала металлизация: на верхнюю и нижнюю плоскости композита наносят электроды и проводят поляризацию, которая, по выражению разработчиков, «вдыхает жизнь» в материал, превращая заготовку в активный приёмопередатчик.
Классический для предприятия метод – нанесение серебряной пасты – оказался непригоден: температура обжига серебра превышает 150 °C, тогда как полимерный компаунд теряет свои свойства уже при 100–120 °C. При химическом никелировании агрессивные реактивы могут негативно сказываться на структуре композита. В качестве альтернативы специалистами предложено магнетронное напыление. Технология ранее не применялась на чувствительных элементах с подобной геометрией. На предприятии восстановили установку магнетронного напыления, в настоящее время отрабатываются режимы нанесения серебра в кооперации с ведущими материаловедческими институтами и технологическими университетами.
Над проектом работает инициативная группа под руководством Дмитрия Федулова. Идейным вдохновителем, основным экспериментатором и разработчиком выступает старший инженер-конструктор Антон Воронцов совместно с начальником отдела разработки Иваном Маканом. Его задачи – подбор компаунда, контроль процессов распиловки, механической обработки и металлизации.
За высокоточную резку отвечает измеритель электрических параметров радиодеталей Андрей Турабов. Специалист подбирал режимы, чтобы режущий инструмент не сбивал керамические столбики с подложки, и продолжает вести это направление. Отдельно в команде выделяют начальника производства Анастасию Петрову – ветерана организации, обладающую колоссальным опытом изготовления композитов. Несколько лет подряд она собственными руками собирала первые варианты изделий и обучала других сотрудников. Сейчас к ней регулярно обращаются за технологическими советами.
В результате удалось получить материал, сочетающий гибкость и механическую прочность с сохранением целевых электрофизических характеристик. Изготовленные образцы работают со средне-высокой амплитудой, рабочая группа продолжает совершенствовать разработанную технологию. В результате должна быть получена композитная керамика с выраженной неоднородностью свойств в разных направлениях, которая даёт мощный и предельно короткий эхо-сигнал.
Первые образцы уже переданы организации, которая инициировала разработку. Совместные испытания на реальном оборудовании подтвердили принципиальную работоспособность конструктивных и технологических решений.
Сегодня производство остаётся штучным, поскольку параллельно продолжается подбор и стабилизация технологических режимов. Основные результаты удовлетворяют требованиям, однако остаются моменты, требующие коррекции. Стороны сверяют позиции, заказчик фиксирует отклонения и обозначает направления дальнейшей доводки.
Выпуск опытной партии запланирован на последний квартал 2026 года, а в 2027-м предприятие рассчитывает выйти на серийные объёмы, необходимые заказчикам. Масштабирование неизбежно поставит кадровый вопрос: пока с технологией работает узкий круг специалистов, многие операции инженеры выполняют сами, но для тиражирования потребуется закупка оборудования и оснастки и обучение персонала.
