Направление художественного литья в научно-технологической концепции и методологии литейного производства

Рассматриваются общие принципы и подходы, лежащие в основе процессов формообразования отливок декоративно- прикладного, художественного и технического назначения, а также современные литейные методики, позволяющие трансформировать объекты изобразительного искусства в реальные изделия из металла, формируя область художественного литья. Отмечается историческое единство развития декоративного и утилитарного аспектов в литейном производстве, обусловленное их взаимным влиянием и дополнением.

Художественное литье – это процесс изготовления объектов, обладающих эстетической ценностью посредством применения технологий литья металлов. В более широком смысле, это производство готовых изделий и композиций из металла декоративно-прикладного и художественного значения, включающего в себя все этапы: начиная от изготовления технологической оснастки, производства отливок, обработки и окончательной сборки.

В ретроспективе прикладной и эстетический аспект всегда дополняли друг друга, строились на общих логических принципах и подходах при производстве как простых изделий военного, хозяйственного практического применения так и сложных скульптурных и архитектурных комплексов Древнего Египта, Китая, Греции Древнего Рима.

Рис.1 Образцы художественных изделий, представленные на Выставке в Физико-техническом институте металлов и сплавов НАН Украины

Развитие методологии формообразования, присущей изобразительным искусствам, на протяжении нескольких тысячелетий опережало развитие системы научных подходов и в своей основе остается неизменным вплоть до настоящего времени.

Необходимость трансформации объекта связано с выявлением его системно-структурных характеристик, наиболее типичных черт, отказ от всего случайного, с определением главных конструктивных частей. Дальнейшая стилизация или объединение вокруг основных системообразующих начал, с проработкой и модификацией формальных признаков приводит к композиционной целостности и законченности [1].

Применение в XVII-XIX веках научных методов в разработке технологических процессов вывело литейное производство на новый уровень, позволило перейти от ремесленных и кустарных форм к промышленному серийному производству. Современная теория литейных процессов включает ряд основных разделов:

- плавление металлов и обработка сплавов в жидком состоянии;

- формирование структуры отливки в процессе заливки и охлаждения;

- формирование литейной формы;

- обработка отливки в холодном состоянии (термическая, пластическая и т.д.)

Во ФТИМС НАН Украины осуществляются широкомасштабные исследования гидродинамических, тепло-массообменных и кристаллизационных процессов при подготовке, обработке и затвердевании сплавов, а также разрабатываются технологические мероприятия получения новых материалов, технологий, оборудования для обработки металлических расплавов, производства изделий машиностроительного, специального и общего назначения.

Под руководством профессора Шинского И.О, с участием д.т.н. Дорошенко В.С., были проведены анализ, идентификация и ряд экспериментов по оптимизации литых технических легковесных конструкций, на основе некоторых математических методов, в том числе, метода копирования в металле отобранных эволюцией конструкций природы, как примеров совершенства и ресурсосбережения. Построение математических моделей ячеистых металлосберегающих конструкций предполагало задействование как научных, так и художественных методических подходов: единого принципа абстрагирования, анализа, стилизации, композиционно-технологического синтеза при применении принципа Золотого Сечения и использования для расчетов ряда чисел Фибоначчи [2].

Применение ЛГМ технологий позволило изготовить большое количество как технических, так и декоративных отливок с современными характеристиками, повышенными механическими свойствами, сложной конфигурации, большой прочности и плотности, максимально четких форм и точных размеров, с хорошими поверхностными характеристиками [3].

С целью визуализации и презентации технологических возможностей, специалистами была организована постоянно действующая экспозиция изделий художественного и эстетического назначения, выполненных методами прецизионного литья из бронзовых, латунных, алюминиевых и титановых сплавов. Это предметы декора, интерьерная и экстерьерная скульптура, сувенирная продукция. Отлитые по мастер-моделям известных скульпторов, имеющие высокую художественную и эстетическую ценность, способные украсить любой интерьер, а также быть незаменимыми в качестве ценных подарков к Дню рождения, юбилеям и другим торжественным событиям. Изготовленные способом литья по выплавляемым моделям, в точности передающим малейшие детали формы и рельефа, заложенные в литейной оснастке, выполненной как классическими, так и инновационными методами (рис.1).

Применение аддитивных технологий 3-d печати позволило значительно упростить и ускорить технологический цикл. По художественному эскизу, с использованием программного обеспечения Geometric Design X разработана CAD модель объекта и изготовлены модели – прототипы. Это позволило избежать трудоемкого и дорогостоящего этапа работы скульптора и перейти непосредственно к производству отливок, механической, слесарно-декоративной обработки и приданию изделию законченного вида.

Рис.2 Композиция «Рыбы», материал – бронза

В процессе создания композиции «Рыбы» по уже готовой мастер-модели был применен метод 3D сканирования (сканер Solution C500), масштабирования в пропорции 3:1, посредством реверсинжениринга (обратного проектирования), напечатана новая модельная оснастка и после внесения некоторых доработок создана, по сути, новая художественная композиция.

Возможность использования отходов механической и термопластической обработки титановых сплавов, плохо поддающихся регенерированию, оказалось вполне реализуемо в производстве отливок декоративного и художественного назначения, однако требует дополнительной технологической подготовки. Переплав шихты определенного состава и по определенной технологии в индукционной печи с графитовым тиглем в атмосфере аргона, позволило изготовить ряд изделий с хорошими механическими характеристиками, достаточно высокой степенью детализации поверхностного рельефа, сложной конфигурации [4]. Применение классического способа обработки поверхности: полировки, травления серной кислотой, отжига в муфельной печи (800-900°С) в среде азота, позволяет создавать на поверхности красивую пленку золотистого цвета, сходную с натуральной позолотой, но превосходящей ее по твердости и стойкости (рис.3).

Рис. 3. Отливки декоративного и художественного назначения, полученные с использованием некондиционных отходов механической и термопластической обработки титановых сплавов

Перспективы развития направления художественного литья на сегодняшний день связаны не только с применением новых материалов и инновационных технологий, а скорее с объективным фактором – изменением парадоксальной экономической ситуации в Украине, увеличением потребительского спроса, созданием новых организационно-производственных форм, снижением себестоимости продукции, внедрением новых художественных разработок, не в ущерб основной функции - удовлетворять эстетические потребности человека, формировать его художественный вкус, пробуждать интерес к творчеству.

1. В.Г.Власов, Теория формообразования в изобразительном искусстве, Санкт-Петербург, 2017, 264с.
2. И.О. Шинский, В.С.Дорошенко  3D технологии при литье по газифицированным моделям // Литейное производство, №9, 2008
3. В.С.Дорошенко Примеры гармонизации с природой технических и декоративных отливок // Литейное производство №9, 2016
4. І.І.Карпенко Утилізація некондиційних ливарних відходів та низькосортних відходів механічної і термопластичної обробки титану та титанових сплавів методом плавлення та спецлегування // ИТБ «Литье Украины, 2020. №2, С. 9-12.
5. И.И. Карпенко Обзор рынка декоративно-прикладных изделий из металла, перспективы развития художественного литья на 2020-2023гг. // ИТБ «Литье Украины, 2020. №3