Интегратор: начало


Текст: Иван МОРГУНОВ

В Росатоме создана новая компания «Русатом — Аддитивные технологии», которая стала отраслевым интегратором по развитию направления трехмерной печати. Стратегические цели компании — выход на международный рынок и завоевание там своего места. Наш журнал разобрался, на чем основаны эти амбиции.

Фото: Росатом, Yankodesign.com, Flickr.com, Ge.com
Иллюстрация: Влад Суровегин
Аддитивные технологии — обобщенное название технологий, предполагающих изготовление изделия по данным цифровой CAD-модели методом послойного добавления (англ. add — добавлять, отсюда и название) материалов. Технология трехмерной печати появилась в конце 1980-х годов. Первые аппараты были крайне дорогими, а выбор материалов для создания моделей — ограниченным.

Бурное развитие трехмерной печати началось с развитием технологий проектирования (CAD-систем), расчетов и моделирования (CAE) и механической обработки (CAM). Крупные мировые производители 3D-оборудования и материалов развивали это направление на протяжении последних 20 лет. Росатом прошел тот же путь менее чем за пять лет. «За такой короткий срок было создано сопоставимое по размеру рабочей камеры и качеству получаемых изделий оборудование. Сегодня мы технологически можем конкурировать на равных», — подчеркивает генеральный директор компании «Русатом — Аддитивные технологии» Алексей Дуб.

В России аддитивные технологии входят в госпрограмму развития новых производственных технологий и утверждены как перспективное стратегическое направление научно-технической деятельности для Росатома. На плечи госкорпорации легли обязательства по развитию полного цикла аддитивного производства на федеральном уровне. Поэтому решение о формировании компании-интегратора стало логичным и своевременным. «Рано или поздно такой интегратор был бы создан. Либо вообще не создан, и тогда весь рынок не просто ушел бы под иностранных поставщиков, а стал бы заложником чужой нормативной базы,» — уверен А. Дуб.

Все началось с того, что осенью 2014 года госкорпорация в лице ЦНИИТМАШа выиграла грант Минобрнауки и начала разрабатывать отечественный однолазерный 3D-принтер, печатающий металлические изделия методом селективного лазерного плавления (SLM). Параллельно формировался внутрикорпоративный пул компаний, имеющих сильные компетенции в смежных областях: НИОКР, разработка ПО, изготовление расходных материалов — это ВНИИЭФ, ВНИИТФ, ПО «Старт», ВНИИНМ и другие. «Стало понятно, что Росатом может развивать критические элементы всего цикла аддитивных технологий», — объясняет А. Дуб.
Аддитивные технологии в цифрах
Три варианта развития
При создании аддитивного интегратора рассматривалось несколько вариантов.

Первый — создать компанию под управлением АО «Наука и инновации». Его основные преимущества: наличие в дивизионе инициативы, научных и технологических компетенций по разработке и освоению аддитивных технологий.

Второй вариант: компания «Русатом — Аддитивные технологии» концентрирует «под собой» все компетенции предприятий атомной отрасли, так или иначе связанные с обозначенным направлением (разработка и производство оборудования и материалов для 3D-печати, оказания сервисных услуг и так далее), под управлением компании АО «­Атомэнергопром». При такой схеме управление компанией «РусАТ» потребовало бы прямого контроля со стороны высшего руководства Росатома из-за отсутствия операционного менеджмента в АО «Атомэнергопром».

В итоге выбрали третий вариант — создать интегратора на базе топливной компании «ТВЭЛ». По словам А. Дуба, этот вариант в наибольшей степени отвечал условиям программы создания новых бизнесов в госкорпорации. Наличие у ТВЭЛа собственной производственной базы, кадрового потенциала, опыта и компетенций для запуска новых проектов неядерного направления стали решающими факторами при выборе платформы для интегратора. В феврале было официально объявлено о создании компании «­Русатом — Аддитивные ­технологии».

В пул организаций (кластер), развивающих это направление, входит порядка 50 разных компаний: предприятия Росатома, Объединенная двигателестроительная компания, ОАК, ВИАМ, Роскосмос, Санкт-Петербургский Политех, Академия наук и другие. Но основная ответственность за технологические направления, включая разработку нормативной базы через технический комитет при Росстандарте, и их координация находятся в компетенции двух организаций: Росатома и ВИАМа. «При этом каждый будет, конечно, заниматься всем комплексом вопросов, но для своего круга задач», — уточняет А. Дуб.

Так как разными переделами аддитивного направления в отрасли занимаются на предприятиях разных дивизионов, на начальном этапе взаимодействие между ними будет выстраиваться горизонтально. «Мы будем использовать проектный принцип взаимодействия: компетенции разных организаций будут использоваться в рамках исполнения конкретных договоров, заключенных интегратором. Для повышения эффективности работы на высококонкурентном рынке аддитивных технологий часть активов может быть передана под наше управление. Но это не самоцель. Какие-то производства будут создаваться в контуре самого интегратора. Часть проектов, именно проектов, подчеркиваю, может быть передана вместе с людьми, которые в этих проектах участвуют. Часть вопросов будем решать через так называемые „лодочные KPI", когда производство остается на прежнем месте, а мотивация персонала предприятия увязывается с задачами интегратора по расширению бизнеса», — объясняет А. Дуб.

Таким образом, новый интегратор сосредоточится на шести ключевых направлениях:
  • разработка программного обеспечения для аддитивных систем;
  • производство 3D-принтеров и их компонентов;
  • создание материалов и металлических порошков для аддитивной печати;
  • развитие нормативной базы и стандартов;
  • подготовка кадров;
  • оказание услуг по 3D-печати и внедрение аддитивных технологий в цифровые производства (в том числе в части организации центров производства).

По каждому направлению составлена дорожная карта развития и прописаны основные этапы реализации. Стратегическая цель нового интегратора амбициозна — обеспечить к 2025 году выручку до 50 млрд руб. и занять до 1,5 % на мировом рынке аддитивных технологий, отмечается в пресс-релизе топливной компании «ТВЭЛ». «В этом году мы должны уже показать первую выручку по направлению», — обещает А. Дуб.
Аддитивные технологии: хроника развития
2012‒2013
2012‒2013
Формирование концепции развития аддитивных технологий в Росатоме.
09.2014
09.2014
На заседании президиума Совета при Президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию принято решение о включении аддитивных технологий в перечень направлений национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии».
03.2015
03.2015
На грант Минобрнауки в ЦНИИТМАШе начата разработка металлического 3D-принтера. Определены продуктовые направления развития аддитивных технологий.
12.2015
12.2015
Стратегический совет Росатома утвердил аддитивные технологии как один из приоритетов развития и научно-технической деятельности в неэнергетической сфере.

Утверждена продуктовая стратегия «Создание производства автоматизированных комплексов послойного синтеза сложнопрофильных металлических деталей из полипорошковых композиций».
03.2016
03.2016
Создан Технический комитет № 182 «Аддитивные технологии», где АО «Наука и инновации» является сопредседателем.
07.2016
07.2016
В Свердловской области создан научно-производственный консорциум «Аддитивные технологии». В его состав вошли ТВЭЛ, УЭХК, АО «Наука и инновации», корпорация «ВСМПО-АВИСМА», Ростех, Всероссийский институт легких сплавов, Уральский федеральный университет, Уральское отделение Российской Академии наук и другие организации.
08.2016
08.2016
Утверждена продуктовая стратегия «Гранулированные металлические порошки». Инициирован проект создания опытно-промышленной установки для производства порошков металлических сплавов методом газового распыления расплавов на НПО «Центротех» (бывший ООО «УЗГЦ»), в том числе для применения в аддитивных технологиях.
12.2016
12.2016
Приняты первые 10 проектов национальных стандартов по аддитивным технологиям, инициирован проект по созданию аддитивного производства медицинских имплантов.
06.2017
06.2017
Разработан проект создания цифрового производства прецизионных изделий для медицинской отрасли на базе аддитивных технологий.
12.2017
12.2017
На площадке УЭХК запущено опытно-промышленное производство 3D-принтеров, печатающих несколькими металлическими порошками и имеющих несколько лазеров.
Заграница не поможет
Аддитивные технологии позволяют снизить расход материалов, затрачиваемых на изготовление деталей, до 10 раз. По этой причине, например, авиационная промышленность усиленно инвестирует в аддитивное производство.

В профессиональном языке авиастроителей есть фразеологизм «buy-to-fly ratio», который можно перевести как «отношение того, что купил, к тому, что полетело». То есть сколько материала было куплено и сколько «полетело» в составе самолета. По разным данным, это соотношение сейчас составляет 15:1 или даже 20:1 для сложных деталей. А использование аддитивных технологий позволит свести этот показатель до 2:1 или даже 1,5:1.

Наглядный пример внедрения аддитивной печати — компания GE, которая инвестировала порядка $1 млрд в приобретение двух ведущих мировых производителей: Concept Laser и Arkam. Инвестировала не потому, что хотела заниматься продажей оборудования, а потому, что ей нужно было порядка пяти тысяч принтеров для работы над своими проектами, в которые она инвестировала намного бóльшие деньги. «Целесообразнее купить целиком компании, которые в любом случае будут работать над этим заказом, и работать на себя, чем обеспечивать работой чужие предприятия. При этом GE инвестировала в развитие новых изделий: турбин, полностью разработанных для аддитивной печати», — говорит А. Дуб.

Еще один пример: компания Caterpillar, один из ведущих мировых производителей строительной и горной техники, имеет на производстве порядка 190 3D-принтеров. Ведущие мировые автопроизводители либо создают у себя центры аддитивных технологий, либо сотрудничают с такими центрами: заказывают печать прототипов или цифровые модели для печати запчастей. То есть все идет к тому, что не придется в магазине покупать запчасти к автомобилю. Можно будет просто получить у производителя ее цифровую модель и напечатать самому в любом авторизованном центре аддитивной печати. По аналогии с тем, как печатают фотографии для семейных альбомов.

«К сожалению, 3D-принтеры, которые нам предлагают покупать за рубежом, „заточены" на получение прототипов изделий, но никто не обещает получения из них деталей, которые могут стать частью реальной конструкции», — констатирует А. Дуб.
Построить замок из песка
Развивать направление аддитивных технологий в контуре «­РусАТа» планируют также за счет освоения других типов печати.

Первое направление основано на принципе электронно-лучевой плавки, когда вместо лазерных лучей используются электронные пучки высокой мощности. Такие 3D-принтеры имеют более высокую скорость и возможность печати более габаритных изделий, чем работающие методом SLM.

Второе — так называемое прямое лазерное выращивание: контролируемое плавление частиц порошка в поле лазерного излучения обеспечивается совмещением газопорошковой струи с лазерным лучом; частицы остаются в двухфазном состоянии, то есть частично жидкими и частично твердыми. После кристаллизации такой материал имеет мелкозернистую структуру. «Процесс выглядит как строительство песочного замка: его точечно наращивают, башню за башней. Технология дает возможность комбинации нескольких газопорошковых струй и подачи различных материалов в зону выращивания, то есть одна часть детали может быть коррозионностойкой, а другая — жаростойкой. Тем самым значительно расширяются возможности конструкторов при разработке техники нового поколения. Пока мы проводим только НИОКР и тесно сотрудничаем с СПбГМТУ», — рассказал А. Дуб.
Принтер: продолжение
Принтер первого поколения делался как пилотный экземпляр для отработки выбранной аддитивной технологии селективного лазерного плавления. «В самом начале ЦНИИТМАШ не ставил задачу создать принтер и сразу начать его коммерческие поставки. В процессе работы многие вещи пришлось дорабатывать и переделывать.

Сейчас готова конструкторская документация на целую линейку принтеров с разными размерами рабочей камеры. Так как не всем заказчикам нужны большие габариты рабочей камеры — происходит значительный перерасход металлического порошка. Если нужно напечатать небольшую деталь, целесообразно использовать небольшую камеру», — объясняет А. Дуб.

Цикл изготовления самой большой машины — порядка трех-четырех месяцев. Цена принтера с самой маленькой рабочей камерой в базовом исполнении — 15 млн руб., а самая „навороченная" комплектация стоит 80 млн руб. «До конца года шесть 3D-принтеров мы уже поставим на площадках предприятий-партнеров», — говорит А. Дуб.

К середине следующего года «РусАТ» приступит к практическому созданию трех центров аддитивного производства («Фабрик будущего»), специализирующихся на оказании услуг и продвижении 3D-технологий. Один появится в Москве (возможно, на базе ЦНИИТМАШа), второй — в Новоуральске (на базе УЭХК), третий — в Сарове (на базе РФЯЦ-ВНИИЭФ). Там будут обучаться или проходить переподготовку инженеры и конструкторы. Кроме того, центры будут оказывать услуги по проектированию новых либо оптимизации конструкций существующих изделий и их 3D-печати. Плюс сервисное и гарантийное обслуживание проданных принтеров.

Одним из ключевых направлений развития сервисных услуг на рынке 3D-печати станет лизинг 3D-принтеров. Каждый заказчик будет иметь возможность самостоятельно удаленно создать цифровую модель изделия с нужными ему параметрами на сервере и сразу его напечатать в центре, а потом приехать и забрать готовое изделие. Либо напечатать у себя. «РусАТ» планирует разработать приложения для работы на платформе «Виртуальный принтер» на основных операционных системах: Windows, Android, MacOS, iOS; с помощью этих приложений можно будет задавать требования к продукции, изготовленной по 3D-технологиям.

Усовершенствование характеристик и развитие аддитивных технологий позволят повысить точность, скорость и качество 3D-печати. Прогнозируется, что к 2020 году скорость работы 3D-принтеров увеличится вдвое. В Росатоме к этому готовы. На базе принтера первого поколения разработан опытный образец промышленного 3D-принтера второго поколения, стоимость которого на 20 % ниже зарубежных однопорошковых аналогов, а характеристики — выше. За счет одновременной работы двух лазеров процесс печати ускоряется до 100 см3/ч (сегодня максимальная скорость построения составляет 40 см³/ч).

Один лазер обрисовывает контур заготовки (оконтуривает ее), второй прорабатывает внутреннюю структуру (плавит слой). Есть принтеры, в которых используется до шести лазеров, но тут тоже есть свои нюансы. В таких машинах рабочая поверхность делится на сегменты, и каждый лазер работает в своем квадрате. «У нашего принтера оба лазера „простреливают" всю рабочую поверхность, которая может достигать 80 тыс. см³. Причем к двум порошкам этот принцип не относится, принципы двухпорошковости и многолазерности между собой никак не связаны», — отмечает А. Дуб.

Развитие технологий невозможно без создания нормативной базы, поэтому конструирование нового дизайна предполагает, помимо создания цифровой CAD-модели изделия, одновременную стандартизацию этого изделия, определение технологических режимов и требований к материалам. Осенью прошлого года Росстандарт сформировал соответствующий Технический комитет № 182, где в роли ведущих организаций выступают Росатом и ВИАМ. «Ситуация со стандартами следующая: 10 общих стандартов было принято по итогам прошлого года — это глоссарий, общие понятия и так далее, а до конца этого года примут еще 12 специализированных стандартов под конкретные процессы производства изделий», — уточняет А. Дуб.
Значимые слияния и поглощения
В 2016 году американский концерн General Electric приобрел две европейские компании, специализирующиеся на 3D-печати: шведскую Arcam AB и немецкую SLM Solutions Group AG. Сумма сделки составила $1,4 млрд. Кроме того, General Electric выкупает 75% доли в немецкой Concept Laser — компании по производству 3D-принтеров для корпоративного, оборонного, правительственного и потребительских секторов. Объем инвестиций составил $599 млн.

Корпорация Siemens до 85% увеличила долю в британской компании Materials Solutions, специализирующейся на аддитивных технологиях в газотурбиностроении.

В апреле 2012 года произошло слияние компаний Stratasys (США) и Objet (Израиль).

Компания по производству металлопорошковых машин MTT Technologies (Великобритания) объединилась с Renishaw с целью продвижения своей продукции.

Компания 3D Systems в течение последних нескольких лет cкупила более 20 фирм, работающих в области производства 3D-принтеров, программных продуктов, материалов и в сфере оказания услуг. Одной из крупнейших сделок стала покупка в январе 2012 года компании ZCorporation за $135 млн.

В 2017 году компания Hexcel Corporation, одна из ведущих в области разработки, производства и поставок композиционных материалов, инвестировала $25 млн в компанию Oxford Performance Materials, являющуюся лидером по производству передовых материалов для аддитивного производства.

В 2017 году BMW, Google и Lowe's сообща инвестировали $100 млн в американский стартап Desktop Metal, занимающийся созданием инновационной технологии 3D-печати металлических изделий.

Источники: «РусАТ», Frost & Sullivan
Догнать и перегнать
Печать пластиком намного проще, чем металлическими порошками. Поэтому 80 % мирового рынка аддитивных технологий сегодня занимает полимерная печать. Однако сегмент аддитивной печати металлическими порошками показывает стабильный ежегодный прирост, и объем его рынка к 2025 году оценивается в $50 млрд, а эффект от внедрения аддитивных технологий в смежных отраслях превысит $550 млрд.

В августе 2016 года Росатом утвердил продуктовую стратегию по гранулированным металлическим порошкам, которая предполагает реализацию сразу двух проектов создания опытно-промышленных установок для получения металлических порошков на НПО «Центротех».

Первый предусматривает разработку установки центробежного плазменного распыления производительностью до 150 кг/ч порошков из жаростойких никелевых сплавов и до 70 кг/ч порошков из титановых сплавов с размером гранул от 20 до 2500 микрон.

Второй проект включает создание опытно-промышленной установки для производства порошков металлов и их сплавов методом газового распыления расплавов мощностью до 20 тонн в год. Возможности установки позволят получать порошки сплавов металлов с размером фракции от 10–50 микрон, с полезным выходом на уровне не менее 55 %, что существенно выше показателей установок, присутствующих cегодня на рынке.

Изготовлением металлических порошков в отрасли сегодня занимаются Завод электрохимических преобразователей (дочернее предприятие УЭХК), ВНИИНМ, ЧМЗ, Гиредмет и ВНИИХТ. Серьезных успехов в области получения и квалификации металлического порошка (металлопорошковых композиций) удалось достичь Всероссийскому научно-исследовательскому институту авиационных материалов (ВИАМу).

Пока основные объемы поставок металлического сырья на отечественный рынок приходятся на Германию и Великобританию. Среди крупнейших потребителей порошковых материалов на российском рынке можно назвать такие предприятия, как «Авиадвигатель» и НПО «Сатурн» (их специализация — разработка газотурбинных технологий и двигателей, восстановление лопаток турбин), а также «Новомет-Пермь» (производство погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти).

Однако существующие порошки не оптимальны с точки зрения обеспечения свойств конечных изделий. Поэтому как зарубежные, так и российские компании помимо разработки порошков сертифицируют характеристики готовых изделий. «К сожалению, зачастую зарубежные порошки не соответствуют заявленным характеристикам, — констатирует А. Дуб. — Поэтому мы изготавливаем собственные, за счет чего получили полную импортонезависимость. Для нержавеющей стали и титановых сплавов уже верифицированы режимы печати сплошных деталей размером от 400 мкм до 400 мм и решетчатых структур с размерами ячеек от 600 мкм и элементами от 300 мкм».

По своему принципу методики аддитивного производства являются производными традиционного промышленного процесса — сварки, поэтому ЦНИИТМАШ, как головная материаловедческая организация, сейчас разрабатывает в рамках комплексного проекта с УЭХК двухпорошковые аддитивные машины. «Двухпорошковые машины подразумевают решение довольно сложной материаловедческой задачи — подбора совместимых материалов, — которая по большому счету не связана с технологическим оборудованием. Известно, какие материалы свариваемые, а какие несвариваемые или плохо соединяются друг с другом. Например, диоксид кремния, а также титан не очень совместимы со сталью. Чем более сложен состав материала, тем меньший его объем должен плавиться в единицу времени, иначе создается напряжение между расплавленным и остывшим материалами, и могут возникнуть микротрещины и другие неприятные вещи», — объясняет А. Дуб. Сегодня двухпорошковый принтер собран на 90 % и проходит стадию технологической отработки режимов печати. «До конца года мы отработаем основные технологические режимы и оптимизируем дизайн, состав оборудования», — планирует А. Дуб. По его словам, аналогов таких машин сегодня в мире нет.
Комментарий эксперта

Дмитрий Байдаров,
руководитель проектного офиса «Развитие производства продукции гражданского назначения» Блока по развитию и международному бизнесу ГК «Росатом»:

— Отличительная черта аддитивных технологий в том, что весь процесс, от проектирования до изготовления конечного продукта, происходит «в цифре». Цифровое проектирование и моделирование — ключевые технологии, которые будут востребованы как в мировой, так и в российской промышленности. Цифровое проектирование тесно связано с аддитивными технологиями, они все шире применяются в авиастроении, медицине и других отраслях. Для эффективного использования аддитивных технологий уже сейчас необходимо системно решать следующие задачи: создать отечественное оборудование для аддитивного производства, научиться изготавливать расходные материалы, подготовить технический и инженерный персонал, понимающий преимущества и возможности новых технологий, а также наладить процесс сертификации. Промышленная революция и цифровая трансформация предполагают перестройку бизнеса в целом, акцент на высокотехнологичных, но компактных и быстрых, конкурентоспособных решениях, удовлетворяющих потребностям заказчика, на проектировании, укладывающемся в заданные сроки и стоимость. Использование существующих технологических заделов организаций атомной отрасли и лучших мировых практик позволит создать и успешно продвигать на рынок конкурентоспособный продукт.
Не упустить момент
Аддитивные технологии обладают рядом преимуществ. Прежде всего это сложная форма продукции, которой невозможно достичь механический обработкой или литьем; уникальные сочетания материалов (например, металла и керамики); значительное снижение массы изделия и сроков производства прототипов.

При этом изделия, произведенные методом трехмерной печати, находят применение в самых разных отраслях, от ядерных и космических технологий до медицины и производства потребительских товаров (например, их можно применять при изготовлении очков — для коррекции зрения и солнечных). 3D-модели предоставляются множеством облачных сервисов. RS Print, например, использует систему, измеряющую давление подошвы, для печати индивидуальных стелек.

Несмотря на актуальность аддитивного направления, наибольшая ценность использования этих технологий заключается не в самóй печати деталей новым способом, а в разработке и создании таких изделий, которые классическим вычитающим методом произвести невозможно.

«Сами конструкторы уже сегодня должны начать формирование повестки завтрашнего дня и проектировать изделия, пользуясь преимуществами бионического дизайна, близкого по структуре к природе. То есть создавать изделия таких форм и свойств, какие обычному конструктору сегодня даже в голову не придут», — убежден А. Дуб. Внешне такие изделия имеют ярко выраженные черты, присущие, например, растениям, либо имитируют пористое строение костей. За счет проектирования деталей с полыми участками, наподобие строения кости, удается экономить значительное количество материала, без ущерба для гибкости и прочности детали. «Это не будущее, а настоящее. Сейчас главное — не упустить момент и начать конструировать оборудование с учетом возможностей изделий, производимых аддитивной печатью», — уверен А. Дуб.
Развитие аддитивных технологий в Росатоме: распределение ролей
3D и атом
Перспективным направлением развития аддитивных технологий в атомной энергетике может стать использование 3D-печати во время ремонтных кампаний на АЭС: в ожидании доставки основного ЗИПа по цифровой модели на станции оперативно изготавливается нужная деталь, так что не приходится останавливать весь блок. «Правда, пока объем внедрения аддитивных технологий в атомной отрасли невелик, но мы рассчитываем, что нам удастся достигнуть большего в ближайшее время», — убежден А. Дуб.

Кроме того, трехмерную печать целесообразно применять для изготовления деталей, имеющих сложную форму, например, в конструкциях тепловыделяющих сборок. «С топливной компанией ТВЭЛ мы сейчас прорабатываем возможность печати опорных антидебризных решеток (перфорированных пластин с отверстиями, служащих для защиты пучков твэлов от посторонних элементов — дебризов) на 3D-принтере», — отметил А. Дуб.

В США исследуют свойства металлических изделий, изготовленных методом 3D-печати, на предмет их пригодности к применению в атомной энергетике; а между тем в Китае впервые применили технологию 3D-печати в ядерной энергетике: изготовили из сплава ЕАМ235 аддитивным методом крышу холодильной машины и установили ее на Даяваньской АЭС.
Таблица 1. Типовой ряд 3D-принтеров серии MeltMaster (ЦНИИТМАШ)
Таблица 2. Сравнение 3D-принтеров разных производителей
Размыть границы
По словам главы «РусАТа», одной из главных задач интегратора станет создание абсолютно новой индустрии, в которой место понятия «свойство материала» займет понятие «свойства изделия». «Нет необходимости улучшать традиционные продукты или механизмы, потому что есть возможность создать на основе передовых технологий совершенно новые конструкции», — подчеркивает глава «РусАТа».

Предполагается также создание пилотных участков цифрового производства полного цикла: на входе — цифровая модель изделия, а на выходе — готовое изделие, цена которого фактически будет зависеть от количества порошка и длительности изготовления. «Будут создаваться производственные линии, оснащенные оборудованием подготовки порошкового материала, промышленной установкой, печатающей методом селективного лазерного плавления, оборудованием для механической обработки и контроля геометрии; они смогут без участия человека производить сложнопрофильные изделия», — объясняет А. Дуб.

К 2020 году также планируется запустить опытное производство медицинских имплантов из титановых сплавов, напечатанных на 3D-принтере. «Мы тесно сотрудничаем с медицинскими учреждениями и институтами, совместно работаем над дизайном изделий для медицины: протезов тазобедренных суставов и челюстно-лицевых, межпозвоночных кейджей, пластин для остеосинтеза, ортопедических и других имплантов», — отметил А. Дуб.
Возможности ПО ЛОГОС, разработанного в РФЯЦ-ВНИИЭФ, и вычислительная мощность ядерного центра позволят организовать работу аддитивных центров в формате онлайн-сервиса. «Используя возможности суперкомпьютерных вычислений и наличие парка 3D-принтеров, мы перейдем к оказанию услуг по удаленной разработке цифровых моделей изделий под заказ и их оперативной печати. При этом исчезнут такие понятия, как «внешний» и «внутренний заказчик», границы размоются, можно будет работать из любой точки планеты», — прогнозирует А. Дуб. К 2020 году ядерный центр в Сарове доработает так называемый виртуальный принтер, который позволит любому пользователю удаленно самостоятельно разработать цифровую модель детали, адаптированную к режиму работы 3D-принтера любого производителя.

Форпостами аддитивных технологий в комплексном предложении строительства АЭС должны стать региональные офисы «Русатом — Международная сеть», занимающиеся продвижением продукции российской атомной отрасли на мировой рынок. «Еще есть компания „Русатом Сервис", оказывающая услуги по ремонту АЭС; через нее можно продвигать аддитивные технологии в логике поставок запчастей, ремонта станций», — уточняет А. Дуб.
Комментарии экспертов

Владимир Береговский,
директор Института технологии поверхности и наноматериалов НПО «ЦНИИТМАШ»:

— В самом слове «интегратор» заключен смысл работы нового предприятия и его взаимодействия с другими организациями. Компания «Русатом — Аддитивные технологии» собирает, анализирует и предлагает решения по большинству проблем в области аддитивных технологий в госкорпорации и определяет главные направления их развития согласно внутренним потребностям отрасли и спросу рынка. Эта работа велась и ранее. Благодаря усилиям АО «Наука и инновации» был создан первый отечественный принтер для изготовления металлических деталей, разрабатывается двухпорошковая мультилазерная система, формируется центр аддитивных технологий на базе двух модульных установок новой конструкции.

Модульная установка — это следующий шаг к цифровому производству полного цикла. Сама установка — один из элементов производства; в отличие от проекта компании ConceptLaser, она имеет внутри замкнутые циклы движения исходного материала при нескольких модулях построения и одном модуле разгрузки. Из этой установки уже выходят готовые изделия, размещенные на платформе построения. Далее — отрезка от платформы и механическая обработка.

Институт технологии поверхности и наноматериалов (ИТПН) — это научно-производственное образование; помимо столов нам необходимы производственные площадки. У «­РусАТа» их сегодня нет, поэтому речь о переходе ИТПН в периметр интегратора пока не идет. Надо отметить, что часть высококвалифицированных и ведущих специалистов уже перешли в «РусАТ», что значительно снизило потенциал направления аддитивных технологий в ­ЦНИИТМАШе.

Но мы, как производственная компания, имеющая опыт создания оборудования для аддитивного производства, продолжаем работать в этом направлении.

На однолазерном принтере активно проводятся коммерческие работы по разработке технологии изготовления изделий медицинского назначения, элементов атомных силовых установок. О чем-то более конкретном говорить пока рано. Необходимо получить первые результаты. В процессе сборки сейчас находится установка с размерами рабочей камеры 160 × 160 × 160 мм, запускается в производство машина с размерами камеры 250 × 250 × 250 мм, на которую мы уже заключили первый коммерческий контракт. Вообще понятие «однолазерная машина» — условное. На одну и ту же машину мы можем поставить как два, так и четыре лазера.

Отрабатываются режимы работы элементов двухлазерной мультипорошковой установки. Разработка принтера второго поколения шла достаточно сложно. Основная проблема возникла с разработкой и изготовлением мультипорошковой системы, которой занимался питерский Политех. Они не уложились в сроки. Поэтому бóльшая часть работ по изготовлению и отладке этого узла легла на специалистов Центротеха. Программное обеспечение и изготовление некоторых механических деталей взял на себя ЦНИИТМАШ. Общими усилиями работа близится к завершению.

Скоро будут созданы образцы оборудования для прямого лазерного и электроннолучевого плавления. У каждого метода есть своя ниша, где его использование оптимально. Электронно-лучевой принтер (EBM) позволяет изготавливать изделия из титановых, ниобиевых сплавов, суперсплавов на основе никеля и кобальта с наилучшими характеристиками самого металла.

Однако эта система менее точна, и детали получаются с большей погрешностью по геометрическим параметрам. В свою очередь прямое лазерное плавление менее зависимо от замкнутых объемов, поэтому позволяет получать изделия бóльших размеров, чем на установках EBM. При этом образуется более грубая поверхность, и точность изготовления небольших изделий ниже.

К 2020 году закончится разработка пакета программ виртуального принтера с блоком топологической оптимизации.


Дмитрий Чегодайкин,
руководитель проекта Блока по развитию и международному бизнесу ГК «Росатом»:

— Аддитивные технологии для развития бизнеса госкорпорации «Росатом» важны не только с точки зрения амбициозных планов по выручке ООО «Русатом — Аддитивные технологии». Гипотеза General Electric состоит в том, что экономический эффект от внедрения таких технологий в собственные базовые техпроцессы, от полной их перестройки под цифровое аддитивное производство может быть кратно выше, чем просто от продаж 3D-принтеров и/или материалов к ним: производство станет гибче, быстрее и дешевле, а продукция — легче, прочнее и доступнее.

Однако есть и сложность: аддитивные технологии могут принести наибольший эффект в высокотехнологичных отраслях, предъявляющих максимальные требования к сертификации как отдельных компонентов, так и продукта в целом (аэрокосмическая промышленность, медицина и т.п.). То есть те сферы, в которых аддитивные технологии могут быть наиболее востребованы, одновременно являются и наиболее консервативными в силу необходимости обеспечить максимальную безопасность для потребителя.

Стандарты, разрабатываемые Техническим комитетом № 182 при Росстандарте, — лишь верхушка айсберга: при внедрении аддитивных технологий в каждой отрасли потребуется пересмотреть (а в большинстве случаев — разработать заново) стандарты производства и технические условия для ключевых изделий, провести необходимые испытания и написать новые регламенты.

В атомной отрасли создана рабочая группа, которая будет заниматься этой непростой работой на пилотных площадках АО «ТВЭЛ», АО «Атомэнергомаш» и ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». Эта деятельность важна и с точки зрения продвижения аддитивных технологий в России и в мире: атомная отрасль часто бывает референтной для других отраслей в плане внедрения новых технологий (если уж атомщики внедрили, значит, никаких рисков нет).

Таким образом, успешный опыт использования машин собственной разработки в отраслевых производственных процессах станет важным элементом маркетинговой политики ООО «Русатом — Аддитивные технологии».


ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА