Аддитивная революция
ТЕМА НОМЕРА / #9_2019
Текст: Надежда Фетисова / Фото: TASS
«Нужно бежать со всех ног, чтобы только оставаться на месте», — эта цитата из Льюиса Кэрролла как нельзя лучше описывает современное положение дел в сфере аддитивных технологий. У Росатома большие амбиции касательно российского и мирового рынков 3D. Вместе с экспертами разбираемся, насколько они обоснованны.
То, что сегодня происходит на мировом рынке 3D-технологий, напоминает массовое распространение мобильных телефонов в начале нулевых — такие же лавинообразные темпы роста производства и продаж.
Общий объем мирового рынка аддитивного производства (включая программное обеспечение, материалы и услуги), по данным ведущей международной отраслевой аналитической компании SmarTech Publishing, в 2018 году составил $ 9,3 млрд. Впечатляют темпы его роста — по данным все той же SmarTech Publishing, 18% по сравнению с предыдущим годом.
Красноречиво выглядят и данные из Wohlers Report — отчета о состоянии мировой аддитивной отрасли, который компания Wohlers Associates выпускает на протяжении 24 лет и выхода которого с нетерпением ждут все игроки этого рынка. В отчете за 2019 год Wohlers Associates отследила рост и продажи 177 производителей промышленных систем аддитивного производства (для сравнения, в 2017 их было 135). Эксперты компании проанализировали данные, полученные от таких гигантов, как Airbus, Boeing, BMW, Deutsche Bahn, GE, и других. Рекордной в 2019 году стала выручка от продажи металлических материалов аддитивного производства — она выросла почти на 42%. «Такая высокая активность поставщиков и заказчиков материалов — красноречивый показатель все более широкого использования аддитивных технологий в производственных целях», — отмечают авторы отчета.
Чем же аддитивные технологии так привлекательны? Каждая отрасль находит в них свои преимущества, но есть и принципиальные отличия от традиционных технологий, говорит генеральный директор ООО «РусАТ» Михаил Турундаев: «Это не только возможность реализовать сложнейшую форму изделия, которой невозможно достичь механической обработкой или литьем, но и уникальные сочетания материалов (например, металла и керамики), формирование свойств непосредственно в изделии, возможность значительного снижения массы, количества сборочных единиц и, соответственно, сроков производства прототипов. Перспективность применения 3D-печати продемонстрирована и доказана различными примерами: они минимизируют человеческий фактор при производстве и автоматизируют процесс изготовления изделий».
Нет, кажется, ни одной сферы, в которой аналитики не пророчат аддитивным технологиям блестящего будущего. Очень перспективной традиционно считается медицина: мировой рынок 3D-печати для целей медицины и здравоохранения, по информации Allied Market Research, оценивается в $ 2,3 млрд к 2020 году. Современные кейсы использования 3D-печати, которые приводят аналитики J’son & Partners Consulting, поражают разнообразием: портативный 3D-принтер для быстрого «ремонта» поврежденной кожи, 3D-печать искусственных тканей и органов, тонометр, напечатанный на принтере и работающий через смартфон, микророботы для регенерации клеток, 3D-печать лекарств и многое другое.
Привлекательно выглядит и 3D-печать в строительстве: по оценкам SmarTech Publishing, этот рынок вырастет с $ 70 млн в 2017 году до $ 40 млрд к 2027 году.
Аддитивные технологии становятся все более востребованными в высокотехнологичных отраслях, таких как нефтегазовая и космическая, авиа-, автомобиле- и судостроение. С помощью 3D-печати можно изготовить продукты со сложной геометрией, а цельнометаллические элементы заменить на детали сложной формы с внутренними полостями, значительно меньшей массы. Кроме того, нужные детали можно изготовить «по первому требованию» прямо на месте, без необходимости постоянно держать на складах запасные части и организовывать сложную логистику, без потерь, связанных с простоями на производстве.
Общий объем мирового рынка аддитивного производства (включая программное обеспечение, материалы и услуги), по данным ведущей международной отраслевой аналитической компании SmarTech Publishing, в 2018 году составил $ 9,3 млрд. Впечатляют темпы его роста — по данным все той же SmarTech Publishing, 18% по сравнению с предыдущим годом.
Красноречиво выглядят и данные из Wohlers Report — отчета о состоянии мировой аддитивной отрасли, который компания Wohlers Associates выпускает на протяжении 24 лет и выхода которого с нетерпением ждут все игроки этого рынка. В отчете за 2019 год Wohlers Associates отследила рост и продажи 177 производителей промышленных систем аддитивного производства (для сравнения, в 2017 их было 135). Эксперты компании проанализировали данные, полученные от таких гигантов, как Airbus, Boeing, BMW, Deutsche Bahn, GE, и других. Рекордной в 2019 году стала выручка от продажи металлических материалов аддитивного производства — она выросла почти на 42%. «Такая высокая активность поставщиков и заказчиков материалов — красноречивый показатель все более широкого использования аддитивных технологий в производственных целях», — отмечают авторы отчета.
Чем же аддитивные технологии так привлекательны? Каждая отрасль находит в них свои преимущества, но есть и принципиальные отличия от традиционных технологий, говорит генеральный директор ООО «РусАТ» Михаил Турундаев: «Это не только возможность реализовать сложнейшую форму изделия, которой невозможно достичь механической обработкой или литьем, но и уникальные сочетания материалов (например, металла и керамики), формирование свойств непосредственно в изделии, возможность значительного снижения массы, количества сборочных единиц и, соответственно, сроков производства прототипов. Перспективность применения 3D-печати продемонстрирована и доказана различными примерами: они минимизируют человеческий фактор при производстве и автоматизируют процесс изготовления изделий».
Нет, кажется, ни одной сферы, в которой аналитики не пророчат аддитивным технологиям блестящего будущего. Очень перспективной традиционно считается медицина: мировой рынок 3D-печати для целей медицины и здравоохранения, по информации Allied Market Research, оценивается в $ 2,3 млрд к 2020 году. Современные кейсы использования 3D-печати, которые приводят аналитики J’son & Partners Consulting, поражают разнообразием: портативный 3D-принтер для быстрого «ремонта» поврежденной кожи, 3D-печать искусственных тканей и органов, тонометр, напечатанный на принтере и работающий через смартфон, микророботы для регенерации клеток, 3D-печать лекарств и многое другое.
Привлекательно выглядит и 3D-печать в строительстве: по оценкам SmarTech Publishing, этот рынок вырастет с $ 70 млн в 2017 году до $ 40 млрд к 2027 году.
Аддитивные технологии становятся все более востребованными в высокотехнологичных отраслях, таких как нефтегазовая и космическая, авиа-, автомобиле- и судостроение. С помощью 3D-печати можно изготовить продукты со сложной геометрией, а цельнометаллические элементы заменить на детали сложной формы с внутренними полостями, значительно меньшей массы. Кроме того, нужные детали можно изготовить «по первому требованию» прямо на месте, без необходимости постоянно держать на складах запасные части и организовывать сложную логистику, без потерь, связанных с простоями на производстве.
Ученые Тель-Авивского университета напечатали первое 3D-сердце, используя клетки и материалы человека. Изготовленное в лаборатории сердце по своим биологическим характеристикам полностью соответствует сердцу пациента. Печать жизненно важного органа заняла около трех часов. Пока 3D-сердце примерно в 100 раз меньше человеческого
Эти бонусы осознали многие промышленные гиганты. Так, Boeing печатает уже более 22 тыс. деталей 300 наименований для десяти типов военных и гражданских летательных аппаратов, включая Dreamliner. General Electric смогла наполовину сократить процесс тестирования и испытаний новой топливной форсунки для газовой турбины при использовании прототипирования с помощью 3D-печати. Новая конструкция понижает уровень выбросов оксидов азота, увеличивая при этом выходную мощность и производительность. А Airbus и вовсе вызвала фурор на рынке в 2016 году, представив беспилотный летающий аппарат Thor, полностью напечатанный на 3D-принтере. Самолет длиной 4 метра и весом 25 кг был напечатан в рекордно короткие сроки — всего за четыре недели — и стоил, как заявили в Airbus, существенно дешевле традиционных аналогов.
Все эти преимущества аддитивных технологий логично использовать и в атомной отрасли. Первым в мире производителем, изготовившим на 3D-принтере «атомную» деталь, стала компания Siemens: в 2017 году она установила на словенской АЭС «Кршко» импеллер пожарной помпы. Производство этой детали было прекращено, предстояло найти решение для замены. Испытания напечатанной детали проводились в течение месяца. Деталь не только оказалась качественнее оригинала — на ее производство потребовалось гораздо меньше времени.
В 2019 году вышла статья директора по развитию новых проектов реакторов американского Института атомной энергии (NEI) Марка Николя. В ней он рассуждает о возможностях «напечатать» атомный реактор. По мнению М. Николя, это стало бы хорошим вариантом для «микрореакторов» (мощностью менее 10 МВт). М. Николь приводит в качестве примера беспилотный подводный аппарат Optionally Manned Technology Demonstrator, созданный методом аддитивной печати в Окриджской национальной лаборатории министерства энергетики США. Его производство оказалось на 90% дешевле по сравнению с традиционным способом, изготовление заняло несколько недель вместо нескольких месяцев. «В ближайшее время пройдут испытания в атомных реакторах компонентов топлива, изготовленных на 3D-принтерах, а впоследствии технологии трехмерной печати можно будет использовать и для конструкционных материалов атомных реакторов», — отмечает М. Николь.
Аддитивные технологии укрепились и в сегменте товаров массового потребления. Уже сейчас на 3D-принтерах печатают кроссовки индивидуальной формы, велосипеды и самокаты, ручки и даже ювелирные украшения — последние популярны, например, в Италии. Правда, и стоимость таких изделий пока выше, чем вещей, изготовленных традиционными способами.
Все эти преимущества аддитивных технологий логично использовать и в атомной отрасли. Первым в мире производителем, изготовившим на 3D-принтере «атомную» деталь, стала компания Siemens: в 2017 году она установила на словенской АЭС «Кршко» импеллер пожарной помпы. Производство этой детали было прекращено, предстояло найти решение для замены. Испытания напечатанной детали проводились в течение месяца. Деталь не только оказалась качественнее оригинала — на ее производство потребовалось гораздо меньше времени.
В 2019 году вышла статья директора по развитию новых проектов реакторов американского Института атомной энергии (NEI) Марка Николя. В ней он рассуждает о возможностях «напечатать» атомный реактор. По мнению М. Николя, это стало бы хорошим вариантом для «микрореакторов» (мощностью менее 10 МВт). М. Николь приводит в качестве примера беспилотный подводный аппарат Optionally Manned Technology Demonstrator, созданный методом аддитивной печати в Окриджской национальной лаборатории министерства энергетики США. Его производство оказалось на 90% дешевле по сравнению с традиционным способом, изготовление заняло несколько недель вместо нескольких месяцев. «В ближайшее время пройдут испытания в атомных реакторах компонентов топлива, изготовленных на 3D-принтерах, а впоследствии технологии трехмерной печати можно будет использовать и для конструкционных материалов атомных реакторов», — отмечает М. Николь.
Аддитивные технологии укрепились и в сегменте товаров массового потребления. Уже сейчас на 3D-принтерах печатают кроссовки индивидуальной формы, велосипеды и самокаты, ручки и даже ювелирные украшения — последние популярны, например, в Италии. Правда, и стоимость таких изделий пока выше, чем вещей, изготовленных традиционными способами.
Европейское космическое агентство (ESA) развивает 3D-технологии: здесь создается самый большой и сложный объект, когда-либо напечатанный из титана — тестовая версия оптического стенда диаметром три метра для космической лаборатории «Афина».
Две роботизированные «руки» работают вместе: первая создает слои металла, используя лазер для расплавления титанового порошка, вторая отсекает дефекты с помощью криогенно охлажденного фрезерного инструмента.
«Окончательный дизайн оптического стенда еще находится в процессе разработки, но если будет решено делать его из титана, то, учитывая размеры и сложность стенда, его невозможно будет построить каким-либо другим способом», — объясняет инженер ESA по материалам и процессам Йоханнес Гампингер
Светлое будущее
Аддитивные технологии продолжат свое триумфальное шествие по миру — в этом солидарно большинство экспертов. Аналитики Wohlers Report ожидают, что общая выручка по всем товарам и услугам в сфере аддитивных технологий возрастет до $ 23,9 млрд в 2022 году и до $ 35,6 млрд — в 2024 году.
«Основной драйвер развития — экономика, — объясняет М. Турундаев. — К 2030 году внедрение аддитивных технологий в повседневную жизнь позволит повысить производительность предприятий в три раза, снизить стоимость производимых элементов узлов и агрегатов до 90% от текущих».
Со временем 3D-принтеры научатся печатать изделия более сложных форм и конструкций — и аддитивные технологии в некоторых отраслях, вполне возможно, полностью вытеснят традиционное производство.
«Помимо печати деталей, элементов конструкций на высокотехнологичных производствах, в будущем на 3D-принтерах будут печатать целые объекты и изделия: компьютеры, еду, одежду и даже сооружения. Расширение областей применения аддитивных технологий будет драйвером развития полностью автоматизированных производств, которые можно будет легко перемещать туда, где они необходимы», — считает заместитель директора ИТПН АО «НПО „ЦНИИТМАШ“» Василий Баутин.
Очевидно и понятно желание российских компаний (и Росатома в первую очередь) стать игроками высшей лиги этого многообещающего рынка. Россия только начинает развиваться в этом направлении — правда, старт был динамичным: по оценке компании J’son & Partners Consulting, отечественный рынок 3D-печати вырос с 2010 по 2018 год в десять раз в количественном выражении. Общий объем продаж оборудования, материалов и услуг 3D-печати (включая НИОКР) в 2018 году составил 4,5 млрд руб.
Как сообщил, выступая на конференции «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты», директор Департамента станкостроения и инвестиционного машиностроения Минпромторга Михаил Иванов, российский рынок растет в среднем на 20% в год. В 2018 году в России было произведено 34 промышленных принтера, из них восемь металлических.
Однако аддитивные технологии на Западе развиваются с конца 1980-х, и отставание России все еще существенно. Так, распределение в мире 3D-принтеров к 2018 году выглядит следующим образом: США — 35,3%, Китай — 10,6%, Япония — 9,2%, Россия — всего 1,5%. Также мы существенно отстаем в производстве 3D-принтеров: например, к 2018 году немецкой компанией ЕOS было выпущено 3456 машин, из них 460 — в 2018 году, а в России в 2018 году — менее 10 принтеров.
«Ситуация сопоставима с производством компьютеров и смартфонов: рынок уже поделен между крупнейшими западными игроками — конкурировать с ними крайне сложно, учитывая, что на пятки лидерам наступают корейские и китайские производители. Возникает вопрос: стоит ли нам гнаться за ушедшим поездом?» — рассуждает в интервью «Коммерсанту» директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково» Александр Фертман. Он считает, что отечественным компаниям нужно сконцентрироваться на направлениях, по которым российские разработчики и технологи традиционно удерживают лидирующие позиции: например, на создании цифровых моделей и формировании материалов с заданными свойствами за счет применения аддитивных технологий.
Опрошенные «АЭ» внутриотраслевые эксперты считают, что в ближайшем будущем конкурировать с западными игроками можно будет только в высокотехнологичных и высокомаржинальных секторах. «В настоящее время трехмерная печать востребована только в областях, где сформирована высокая стоимость сложных объектов: космос, авиация, военная и атомная промышленность. За счет последующего развития технологий и увеличения объемов производства стоимость 3D-печати будет снижаться, что позволит расширить возможности ее применения», — считает В. Баутин.
В целом, успешно выйти на зарубежный рынок — вполне реальная задача, считает М. Турундаев: «Российские аддитивные технологии смогут конкурировать с зарубежными на отечественном сырье — это позволит получить комплексный продукт за меньшие деньги, по сравнению с зарубежными аналогами. Мы активно работаем над технологиями и методами управления процессом печати, причем воздействуем не только на количество возможных дефектов или пор, но и на сам материал, его структуру». По словам эксперта, ряд зарубежных партнеров уже проявляют интерес к российским продуктам.
Аддитивные технологии продолжат свое триумфальное шествие по миру — в этом солидарно большинство экспертов. Аналитики Wohlers Report ожидают, что общая выручка по всем товарам и услугам в сфере аддитивных технологий возрастет до $ 23,9 млрд в 2022 году и до $ 35,6 млрд — в 2024 году.
«Основной драйвер развития — экономика, — объясняет М. Турундаев. — К 2030 году внедрение аддитивных технологий в повседневную жизнь позволит повысить производительность предприятий в три раза, снизить стоимость производимых элементов узлов и агрегатов до 90% от текущих».
Со временем 3D-принтеры научатся печатать изделия более сложных форм и конструкций — и аддитивные технологии в некоторых отраслях, вполне возможно, полностью вытеснят традиционное производство.
«Помимо печати деталей, элементов конструкций на высокотехнологичных производствах, в будущем на 3D-принтерах будут печатать целые объекты и изделия: компьютеры, еду, одежду и даже сооружения. Расширение областей применения аддитивных технологий будет драйвером развития полностью автоматизированных производств, которые можно будет легко перемещать туда, где они необходимы», — считает заместитель директора ИТПН АО «НПО „ЦНИИТМАШ“» Василий Баутин.
Очевидно и понятно желание российских компаний (и Росатома в первую очередь) стать игроками высшей лиги этого многообещающего рынка. Россия только начинает развиваться в этом направлении — правда, старт был динамичным: по оценке компании J’son & Partners Consulting, отечественный рынок 3D-печати вырос с 2010 по 2018 год в десять раз в количественном выражении. Общий объем продаж оборудования, материалов и услуг 3D-печати (включая НИОКР) в 2018 году составил 4,5 млрд руб.
Как сообщил, выступая на конференции «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты», директор Департамента станкостроения и инвестиционного машиностроения Минпромторга Михаил Иванов, российский рынок растет в среднем на 20% в год. В 2018 году в России было произведено 34 промышленных принтера, из них восемь металлических.
Однако аддитивные технологии на Западе развиваются с конца 1980-х, и отставание России все еще существенно. Так, распределение в мире 3D-принтеров к 2018 году выглядит следующим образом: США — 35,3%, Китай — 10,6%, Япония — 9,2%, Россия — всего 1,5%. Также мы существенно отстаем в производстве 3D-принтеров: например, к 2018 году немецкой компанией ЕOS было выпущено 3456 машин, из них 460 — в 2018 году, а в России в 2018 году — менее 10 принтеров.
«Ситуация сопоставима с производством компьютеров и смартфонов: рынок уже поделен между крупнейшими западными игроками — конкурировать с ними крайне сложно, учитывая, что на пятки лидерам наступают корейские и китайские производители. Возникает вопрос: стоит ли нам гнаться за ушедшим поездом?» — рассуждает в интервью «Коммерсанту» директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково» Александр Фертман. Он считает, что отечественным компаниям нужно сконцентрироваться на направлениях, по которым российские разработчики и технологи традиционно удерживают лидирующие позиции: например, на создании цифровых моделей и формировании материалов с заданными свойствами за счет применения аддитивных технологий.
Опрошенные «АЭ» внутриотраслевые эксперты считают, что в ближайшем будущем конкурировать с западными игроками можно будет только в высокотехнологичных и высокомаржинальных секторах. «В настоящее время трехмерная печать востребована только в областях, где сформирована высокая стоимость сложных объектов: космос, авиация, военная и атомная промышленность. За счет последующего развития технологий и увеличения объемов производства стоимость 3D-печати будет снижаться, что позволит расширить возможности ее применения», — считает В. Баутин.
В целом, успешно выйти на зарубежный рынок — вполне реальная задача, считает М. Турундаев: «Российские аддитивные технологии смогут конкурировать с зарубежными на отечественном сырье — это позволит получить комплексный продукт за меньшие деньги, по сравнению с зарубежными аналогами. Мы активно работаем над технологиями и методами управления процессом печати, причем воздействуем не только на количество возможных дефектов или пор, но и на сам материал, его структуру». По словам эксперта, ряд зарубежных партнеров уже проявляют интерес к российским продуктам.
3D-печать на Луне
Кроме традиционных направлений использования 3D-технологий, в России могут получить развитие и весьма экзотические. Например, Роскосмос изучает возможность использования лунного грунта в качестве расходного материала для 3D-печати на Луне.
«Теоретически из этого материала можно изготавливать любые детали. Эксперименты можно проводить и с земными вулканическими породами, например, теми, которые есть на Камчатке. Главное — разработать такой принтер. Росатом и Роскосмос подписали соглашение о развитии аддитивных технологий. Надеюсь, мы будем друг другу помогать», — говорит начальник отделения «Металлических материалов и металлургических технологий» АО «Композит» (входит в Роскосмос) Алла Логачева. Роскосмос и Росатом разворачивают проект по ядерным энергетическим модулям небольшого размера для будущей российской лунной базы.
«Теоретически из этого материала можно изготавливать любые детали. Эксперименты можно проводить и с земными вулканическими породами, например, теми, которые есть на Камчатке. Главное — разработать такой принтер. Росатом и Роскосмос подписали соглашение о развитии аддитивных технологий. Надеюсь, мы будем друг другу помогать», — говорит начальник отделения «Металлических материалов и металлургических технологий» АО «Композит» (входит в Роскосмос) Алла Логачева. Роскосмос и Росатом разворачивают проект по ядерным энергетическим модулям небольшого размера для будущей российской лунной базы.
Есть чем гордиться
На Западе аддитивные технологии успешно встраиваются в технологические цепочки. Хороший пример — передовой завод GE Power в Южной Каролине, открывшийся в 2016 году. Это огромное предприятие, и 3D-принтеры здесь соседствуют с современными лазерными устройствами, фрезерными станками и автономными роботами. GE вложила в строительство завода $ 75 млн. Корпорация рассматривает предприятие как инкубатор, где инженеры из разных подразделений могут проводить испытания новых моделей, создавать опытные образцы, обмениваться знаниями и технологиями.
Еще один западный тренд — консолидация крупных игроков. Например, некоторые коммерческие организации — лидеры рынка аддитивных технологий, такие как Concept Laser и Arcam, перешли под управление General Electric. «Поддержка глобальной корпорации позволила им не только обеспечить комплексное предложение для клиентов, но и ускорить внедрение аддитивных технологий в промышленность благодаря оснащению предприятий, входящих в состав General Electric. Чем больше производитель внедряет 3D-принтеры в производство, тем быстрее он совершенствует свое оборудование, что особенно важно при разработке принципиально нового продукта», — комментирует М. Турундаев.
Эти кейсы берет на вооружение Росатом. Чтобы обеспечить комплексный подход, на базе ТВЭЛ был создан отраслевой интегратор по направлению аддитивных технологий — ООО «РусАТ». И хотя эта сфера для Росатома относительно новая, в корпорации создаются конкурентные разработки по всем ключевым направлениям развития.
Еще в 2014 году Росатом выиграл грант Минобрнауки и начал разрабатывать отечественный однолазерный 3D-принтер. В 2016 году такая установка — MeltMaster 550D — была готова, в 2019-м в опытную эксплуатацию на площадке НПО «Центротех» поступил уже двухпорошковый двухлазерный 3D-принтер — это первая в России машина подобного рода. По сравнению с однолазерной, производительность двухлазерной системы увеличена на 60%. Печать одного изделия происходит быстрее, кроме того, характеристики материалов могут быть улучшены. Система регенерации порошков позволяет разделять два их типа, отличающихся по фракционному составу, возвращая регенерированный порошок обратно в установку печати, что существенно снижает расход порошков и, соответственно, себестоимость изделий. Данная разработка — результат совместной работы АО «УЭХК», ООО «НПО „Центротех“», АО «НПО „ЦНИИТМАШ“», усилия которых объединил «РусАТ». На основе этих наработок в отрасли создается серийное производство моделей RusMelt300 и RusMelt600 (число в модели отражает линейные размеры зоны построения).
На Западе аддитивные технологии успешно встраиваются в технологические цепочки. Хороший пример — передовой завод GE Power в Южной Каролине, открывшийся в 2016 году. Это огромное предприятие, и 3D-принтеры здесь соседствуют с современными лазерными устройствами, фрезерными станками и автономными роботами. GE вложила в строительство завода $ 75 млн. Корпорация рассматривает предприятие как инкубатор, где инженеры из разных подразделений могут проводить испытания новых моделей, создавать опытные образцы, обмениваться знаниями и технологиями.
Еще один западный тренд — консолидация крупных игроков. Например, некоторые коммерческие организации — лидеры рынка аддитивных технологий, такие как Concept Laser и Arcam, перешли под управление General Electric. «Поддержка глобальной корпорации позволила им не только обеспечить комплексное предложение для клиентов, но и ускорить внедрение аддитивных технологий в промышленность благодаря оснащению предприятий, входящих в состав General Electric. Чем больше производитель внедряет 3D-принтеры в производство, тем быстрее он совершенствует свое оборудование, что особенно важно при разработке принципиально нового продукта», — комментирует М. Турундаев.
Эти кейсы берет на вооружение Росатом. Чтобы обеспечить комплексный подход, на базе ТВЭЛ был создан отраслевой интегратор по направлению аддитивных технологий — ООО «РусАТ». И хотя эта сфера для Росатома относительно новая, в корпорации создаются конкурентные разработки по всем ключевым направлениям развития.
Еще в 2014 году Росатом выиграл грант Минобрнауки и начал разрабатывать отечественный однолазерный 3D-принтер. В 2016 году такая установка — MeltMaster 550D — была готова, в 2019-м в опытную эксплуатацию на площадке НПО «Центротех» поступил уже двухпорошковый двухлазерный 3D-принтер — это первая в России машина подобного рода. По сравнению с однолазерной, производительность двухлазерной системы увеличена на 60%. Печать одного изделия происходит быстрее, кроме того, характеристики материалов могут быть улучшены. Система регенерации порошков позволяет разделять два их типа, отличающихся по фракционному составу, возвращая регенерированный порошок обратно в установку печати, что существенно снижает расход порошков и, соответственно, себестоимость изделий. Данная разработка — результат совместной работы АО «УЭХК», ООО «НПО „Центротех“», АО «НПО „ЦНИИТМАШ“», усилия которых объединил «РусАТ». На основе этих наработок в отрасли создается серийное производство моделей RusMelt300 и RusMelt600 (число в модели отражает линейные размеры зоны построения).
«RusMelt — это результат дальнейшей работы бизнес-интегратора, который запускает улучшенную линейку оборудования. То есть некоторые различия между разработкой, созданной в единичном экземпляре, и серийными RusMelt будут. Однако общим для обеих остается принцип технологии послойного выращивания методом селективного лазерного плавления», — объясняет заведующий лабораторией аддитивных технологий ЦНИИТМАШа Артем Юдин.
В ноябре «Центротех» отгрузил два первых машинокомплекта RusMelt‑300M для Центра аддитивных технологий Росатома. В настоящий момент изготавливаются пять принтеров для предприятий госкорпорации и один — для внешнего клиента.
Росатом учится делать не только принтеры, но и необходимые материалы. «Вместе с партнерами мы отрабатываем изготовление материалов для печати порошками металлов, проволокой. „Центротех“ планирует делать порошки из нержавеющих сплавов, а ЧМЗ — из титана, — рассказывает М. Турундаев. — Также разрабатываются софт для машин и ПО „Виртуальный принтер“, которое оптимизирует проектирование изделия за счет возможностей имитационного моделирования, топологической оптимизации и подготовки к печати. В числе прочего, благодаря ему мы сможем гарантировать высокое качество печати с первой попытки».
В одной из ключевых для аддитивных технологий сфер — медицине — у Росатома тоже есть передовые разработки. На специализированном участке с модульными принтерами MeltMaster‑250D можно будет изготавливать индивидуальные импланты: челюсти, глазницы и так далее. Специалисты ЦНИИТМАШа совместно с коллегами из АО «Наука и инновации» уже напечатали несколько сегментов нижней челюсти из титана. Испытания показали, что созданные методом 3D-печати импланты успешно выдерживают заданные нагрузки.
В ближайшей перспективе изготовлением имплантов займется новый центр медицинских технологий, рассказывает М. Турундаев: «Главная задача в 2020 году — ввести в работу центр аддитивных технологий Росатома в Москве. Он будет выполнять три функции: демонстрировать наши возможности заказчикам, отрабатывать НИОКРы и изготавливать медицинские изделия».
Также Росатом осваивает 3D-печать для изготовления оборудования для атомных станций. В ЦНИИТМАШе печатают детали сложной формы для неядерных частей АЭС: например, уже изготовлены рабочее колесо насоса для вспомогательных систем и неответственных потребителей машзала.
«РусАТ» выпускает опытные детали для авиа- и двигателестроения. Не так давно была разработана и напечатана на 3D-принтере малогабаритная газотурбинная установка.
«Деятельность ООО „РусАТ“ сосредоточена на четырех ключевых направлениях: производстве серийной линейки 3D-принтеров и их компонентов, создании материалов и металлических порошков для 3D-печати, разработке комплексного программного обеспечения для аддитивных систем, а также на выполнении услуг по 3D-печати и внедрению аддитивных технологий в производство», — резюмирует М. Турундаев.
В ноябре «Центротех» отгрузил два первых машинокомплекта RusMelt‑300M для Центра аддитивных технологий Росатома. В настоящий момент изготавливаются пять принтеров для предприятий госкорпорации и один — для внешнего клиента.
Росатом учится делать не только принтеры, но и необходимые материалы. «Вместе с партнерами мы отрабатываем изготовление материалов для печати порошками металлов, проволокой. „Центротех“ планирует делать порошки из нержавеющих сплавов, а ЧМЗ — из титана, — рассказывает М. Турундаев. — Также разрабатываются софт для машин и ПО „Виртуальный принтер“, которое оптимизирует проектирование изделия за счет возможностей имитационного моделирования, топологической оптимизации и подготовки к печати. В числе прочего, благодаря ему мы сможем гарантировать высокое качество печати с первой попытки».
В одной из ключевых для аддитивных технологий сфер — медицине — у Росатома тоже есть передовые разработки. На специализированном участке с модульными принтерами MeltMaster‑250D можно будет изготавливать индивидуальные импланты: челюсти, глазницы и так далее. Специалисты ЦНИИТМАШа совместно с коллегами из АО «Наука и инновации» уже напечатали несколько сегментов нижней челюсти из титана. Испытания показали, что созданные методом 3D-печати импланты успешно выдерживают заданные нагрузки.
В ближайшей перспективе изготовлением имплантов займется новый центр медицинских технологий, рассказывает М. Турундаев: «Главная задача в 2020 году — ввести в работу центр аддитивных технологий Росатома в Москве. Он будет выполнять три функции: демонстрировать наши возможности заказчикам, отрабатывать НИОКРы и изготавливать медицинские изделия».
Также Росатом осваивает 3D-печать для изготовления оборудования для атомных станций. В ЦНИИТМАШе печатают детали сложной формы для неядерных частей АЭС: например, уже изготовлены рабочее колесо насоса для вспомогательных систем и неответственных потребителей машзала.
«РусАТ» выпускает опытные детали для авиа- и двигателестроения. Не так давно была разработана и напечатана на 3D-принтере малогабаритная газотурбинная установка.
«Деятельность ООО „РусАТ“ сосредоточена на четырех ключевых направлениях: производстве серийной линейки 3D-принтеров и их компонентов, создании материалов и металлических порошков для 3D-печати, разработке комплексного программного обеспечения для аддитивных систем, а также на выполнении услуг по 3D-печати и внедрению аддитивных технологий в производство», — резюмирует М. Турундаев.
Стартап уроженца Иркутска Никиты Чен-Юн-Тая Apis Cor по заказу властей Дубая напечатал на 3D-принтере уникальный дом площадью более 600 м². Процесс занял 500 часов машинного времени.
В 3D-принтерах Apis Cor строительная смесь наносится головкой на телескопической штанге, установленной на поворотной платформе. Фактически установка печатает стены вокруг себя. В этом проекте сначала напечатали первый этаж, потом уложили перекрытия, перенесли на них 3D-принтер и приступили к печати стен второго этажа. Расчет конструкции произвел Московский государственный строительный университет.
Командой Apis Cor во время реализации проекта были разработаны уникальные бетонные «чернила», устойчивые к землетрясениям и высокой влажности.
Дубайский проект Apis Cor попал в Книгу рекордов Гиннесса, принес Никите Чен-Юн-Таю $ 1 млн выручки и новых заказчиков — например, киностудию Orwo из Луизианы, которая хочет печатать в 3D декорации для фильмов
Рецепт успеха
Казалось бы, у Росатома есть все ингредиенты для блюда под названием «отечественные аддитивные технологии». Готово ли это блюдо к подаче на стол? Обсуждая этот вопрос, эксперты затрагивают две плоскости: внутриотраслевую и внешнюю.
Начнем с того, над чем, по мнению аналитиков, нужно работать внутри отрасли. Преимущества созданного Росатомом принтера несомненны, это отмечают и внешние игроки рынка. Однако сейчас «РусАТ» делает только первые шаги в серийном производстве машин — в этом направлении нужно двигаться активнее, считает владелец «i3D» (компания более пяти лет занимается интеграцией промышленных 3D-решений в России и выступает эксклюзивным дистрибьютором зарубежных производителей 3D-оборудования, ПО и материалов) Михаил Родин: «Сама машина действительно очень хорошая, уникальная, с большой камерой. Однако сейчас со стороны это выглядит так: „Мы сделаем то, чтó вы нам скажете“. Но это не привлекает, а, наоборот, отпугивает внешних партнеров: им кажется, что в такой формулировке присутствует некая незавершенность. На мой взгляд, необходима законченная линейка, которую надо продвигать как коммерческий продукт. Кроме того, пока мы не видим хорошего маркетинга и интереса к продажам».
А. Юдин тоже считает серийность необходимым условием продвижения на рынке: «Не всем потенциальным заказчикам нужна такая большая машина, как наша: кому-то больше подойдет, например, принтер с меньшей зоной построения, кому-то нужны высокопроизводительные машины для крупной серии, кому-то — более дешевые, под единичные изделия. Исходя из этого, надо заполнять рынок тем, что интересно заказчику».
Еще одно важное направление — создание и совершенствование системы сервиса продукции. Это жизненно необходимо, особенно если Росатом планирует выходить со своим продуктом на международные рынки, говорит В. Баутин: «Наше очевидное преимущество сейчас — стоимость изделий ниже, чем у импортных аналогов, при сохранении качества. Но чтобы завоевать рынок, нужно гарантировать клиентам быструю и надежную систему обслуживания. Например, компания EOS в случае выхода из строя детали или узла принтера имеет возможность доставить ее в любую точку мира в течение двух недель».
Кадры — еще один острый вопрос для отечественной аддитивной сферы: соответствующие образовательные программы в вузах стартовали недавно, специалистов ощутимо не хватает. «Нам нужны подготовленные инженеры с 3D-воображением. Это невозможно без знания базовых дисциплин. Человек должен не только знать, как будет выглядеть готовое изделие, но и понимать производственные процессы», — заявил, выступая на форуме «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты», первый заместитель министра науки и высшего образования Р Ф Григорий Трубников. Молодым специалистам нужно нарабатывать опыт — для этого необходима развитая сеть региональных центров компетенций. Пока это разрозненные группы, подчеркнул во время выступления на форуме генеральный директор Фонда перспективных инициатив Андрей Григорьев, но в будущем все должны работать по единой программе.
Интересные разработки по аддитивным технологиям есть не только у Росатома, но и у других отечественных производителей: у большинства крупных компаний и корпораций сегодня имеются собственные центры аддитивных технологий. Тем не менее внешние заказчики чаще делают выбор в пользу импортных производителей. Почему?
Казалось бы, у Росатома есть все ингредиенты для блюда под названием «отечественные аддитивные технологии». Готово ли это блюдо к подаче на стол? Обсуждая этот вопрос, эксперты затрагивают две плоскости: внутриотраслевую и внешнюю.
Начнем с того, над чем, по мнению аналитиков, нужно работать внутри отрасли. Преимущества созданного Росатомом принтера несомненны, это отмечают и внешние игроки рынка. Однако сейчас «РусАТ» делает только первые шаги в серийном производстве машин — в этом направлении нужно двигаться активнее, считает владелец «i3D» (компания более пяти лет занимается интеграцией промышленных 3D-решений в России и выступает эксклюзивным дистрибьютором зарубежных производителей 3D-оборудования, ПО и материалов) Михаил Родин: «Сама машина действительно очень хорошая, уникальная, с большой камерой. Однако сейчас со стороны это выглядит так: „Мы сделаем то, чтó вы нам скажете“. Но это не привлекает, а, наоборот, отпугивает внешних партнеров: им кажется, что в такой формулировке присутствует некая незавершенность. На мой взгляд, необходима законченная линейка, которую надо продвигать как коммерческий продукт. Кроме того, пока мы не видим хорошего маркетинга и интереса к продажам».
А. Юдин тоже считает серийность необходимым условием продвижения на рынке: «Не всем потенциальным заказчикам нужна такая большая машина, как наша: кому-то больше подойдет, например, принтер с меньшей зоной построения, кому-то нужны высокопроизводительные машины для крупной серии, кому-то — более дешевые, под единичные изделия. Исходя из этого, надо заполнять рынок тем, что интересно заказчику».
Еще одно важное направление — создание и совершенствование системы сервиса продукции. Это жизненно необходимо, особенно если Росатом планирует выходить со своим продуктом на международные рынки, говорит В. Баутин: «Наше очевидное преимущество сейчас — стоимость изделий ниже, чем у импортных аналогов, при сохранении качества. Но чтобы завоевать рынок, нужно гарантировать клиентам быструю и надежную систему обслуживания. Например, компания EOS в случае выхода из строя детали или узла принтера имеет возможность доставить ее в любую точку мира в течение двух недель».
Кадры — еще один острый вопрос для отечественной аддитивной сферы: соответствующие образовательные программы в вузах стартовали недавно, специалистов ощутимо не хватает. «Нам нужны подготовленные инженеры с 3D-воображением. Это невозможно без знания базовых дисциплин. Человек должен не только знать, как будет выглядеть готовое изделие, но и понимать производственные процессы», — заявил, выступая на форуме «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты», первый заместитель министра науки и высшего образования Р Ф Григорий Трубников. Молодым специалистам нужно нарабатывать опыт — для этого необходима развитая сеть региональных центров компетенций. Пока это разрозненные группы, подчеркнул во время выступления на форуме генеральный директор Фонда перспективных инициатив Андрей Григорьев, но в будущем все должны работать по единой программе.
Интересные разработки по аддитивным технологиям есть не только у Росатома, но и у других отечественных производителей: у большинства крупных компаний и корпораций сегодня имеются собственные центры аддитивных технологий. Тем не менее внешние заказчики чаще делают выбор в пользу импортных производителей. Почему?
Головной образец 3D-принтера MeltMaster3D для печати металлических изделий
Одна из причин — отсутствие у отечественных машин унификации, считают эксперты. Сейчас опыт использования одной машины нельзя перенести на другую — бывает, что два принтера одного производителя, но разных годов выпуска на 100% индивидуальны. Тем более это касается принтеров разных производителей. Игроки российского аддитивного рынка мало взаимодействуют, что тормозит развитие рынка и сдерживает покупателей, говорит В. Баутин: «Необходима единая информационная система — некая общероссийская библиотека знаний, которой могли бы пользоваться все участники партнерской цепочки. Такая библиотека позволит накопить статистику, сократить время на разработку изделий, сориентирует потребителей».
Необходимый для рынка шаг — создание нормативной базы для внедрения изделий в промышленность. Росатом вместе с ФГУП «ВИАМ» образовали техкомитет по стандартизации (ТК 182), куда вошли больше 60 организаций. Росстандарт уже утвердил 12 нацстандартов по аддитивным технологиям, на разных стадиях рассмотрения находится 31 проект, еще восемь тем заявлены в программу национальной стандартизации на 2020 год. Направления стандартизации охватывают всю сферу применения аддитивных технологий: терминологию, общие принципы, методы испытаний, требования к сырьевым материалам, изделиям, оборудованию и так далее.
«Разработка национальных стандартов ведется гармонизированно с международными. ТК‑182 участвует в работах своего „аналога“ в ISO — TC261 „Additive manufacturing“, который совместно с техническим комитетом ASTM F42 „Additive manufacturing technologies“ является основной движущей силой международной стандартизации по направлению аддитивных технологий. Гармонизация требований осуществляется двумя основными способами: выпуском идентичных национальных стандартов ГОСТ Р ИСО либо учетом (унификацией) требований стандартов ISO/ASTM при разработке национальных стандартов ГОСТ Р», — объясняет М. Турундаев.
Но ГОСТы — ГОСТами, а стереотипы в материаловедении, проектировании и конструировании остаются. Аддитив — как раз та сфера, где технологии меняются гораздо быстрее, чем мышление людей. Пока готовность предприятий внедрять аддитивные технологии очень низка даже среди высокотехнологичных компаний: как рассказал на форуме «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты» первый проректор Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» Леонид Гохберг, только 17% российских предприятий используют 3D, еще 9% планируют внедрить такие технологии в горизонте до 2024−2025 годов. А генеральный директор ФГУП «ВИАМ» Евгений Каблов, выступая на форуме, обратил внимание на структуризацию аддитивных технологий: они могут использоваться на вспомогательном производстве, прототипировании, литье с применением деталей, изготовленных по аддитивным технологиям (это первый и второй уровни), а также при изготовлении реальных деталей, которые со станка сразу идут в изделие (третий уровень). По информации эксперта, в США сейчас 60% деталей 1-го и 2-го уровней, 40% деталей 3-го уровня. В России это соотношение — 80% к 20%.
«Среди топ-менеджеров предприятий до сих пор много людей, которые не понимают, где на практике можно использовать аддитивные технологии, — говорит М. Родин. — Нам нужно научиться „думать аддитивно“ и уже при разработке проекта понимать, какие его части можно сделать с помощью 3D-технологий».
Внедряя это самое «аддитивное мышление», Росатом с партнерами проводит открытые мероприятия с участием внешних компаний. Одно из последних событий: в ноябре атомщики объединились с лидерами отечественного аддитивного рынка и приняли участие в «Металл-Экспо» — крупнейшей металлургической выставке в России и СНГ.
Вместе с партнерами Росатом подготовил выставочный стенд с примерами изделий и макетом принтера, рассказал о последних разработках предприятий госкорпрации, провел практические семинары по технологиям 3D-печати в металлургии и машиностроении. С докладами выступили не только внутриотраслевые спикеры, но и внешние участники рынка. «Мы хотели сделать семинары интересными прежде всего для инженеров-машиностроителей — тех, кто непосредственно занимается конструированием изделий. Чтобы они узнали: Росатом готов создавать решения для их бизнеса», — говорит руководитель направления управления развития ЦНИИТМАШа Евгений Остапец.
Росатом берет на себя консолидацию и координацию игроков аддитивной отрасли. В июле Росатом и Правительство России подписали соглашение о намерениях по направлению «Технологии создания новых материалов и веществ». Аддитивные технологии — одна из важнейших его составляющих. В Росатоме разработали дорожную карту развития аддитивных технологий и отправили ее на согласование в правительство. Внедрение этой карты, тенденции развития рынка и примеры успешного внедрения новых технологий в промышленность обсуждали в начале декабря на форуме «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты» представители нескольких министерств, ректоры ведущих российских вузов и топ-менеджеры крупных предприятий. Л. Гохберг подчеркнул, что аддитивные технологии отличаются особым уровнем сложности и диверсификации, поэтому их развитие требует комплексного, сквозного подхода. По мнению эксперта, нужна система технологических дорожных карт, которые охватят всю цепочку: от НИОКР до рынка — и будут затрагивать разные слои: стандартизацию, нормативное регулирование, подготовку кадров и так далее.
Эффекты, ожидаемые от внедрения дорожной карты, достаточно внушительны: к 2024 году в России должна быть сформирована экосистема аддитивных технологий. К этому моменту рост рынка 3D должен составлять до 30% ежегодно (против нынешних 20%), все семь ключевых аддитивных технологий должны быть внедрены, импорт 3D-принтеров и материалов должен снизиться с 60−50% до 30%. К 2030 году, по планам, будет завершен переход к IV технологическому укладу. К этому времени Россия должна стать мировым лидером по технологиям SLM+ и DMD+, общий объем экспорта отечественных принтеров, материалов и ПО будет составлять 52,9 млрд руб., мощности производства центров аддитивных технологий составят более 500 тонн металла в год.
Но для успешного внедрения аддитивных технологий есть еще одно необходимое условие: поддержка 3D-направления на государственном уровне, считают эксперты. Эта практика распространена в других странах: частные компании занимаются аддитивным производством, государство поддерживает эту инициативу на разных уровнях, от создания законодательной базы до выстраивания инфраструктуры, необходимой для исследований в области 3D. «Значимость аддитивных технологий должна декларироваться на самом высоком уровне», — подчеркнул, выступая на форуме, Г. Трубников.
Необходимый для рынка шаг — создание нормативной базы для внедрения изделий в промышленность. Росатом вместе с ФГУП «ВИАМ» образовали техкомитет по стандартизации (ТК 182), куда вошли больше 60 организаций. Росстандарт уже утвердил 12 нацстандартов по аддитивным технологиям, на разных стадиях рассмотрения находится 31 проект, еще восемь тем заявлены в программу национальной стандартизации на 2020 год. Направления стандартизации охватывают всю сферу применения аддитивных технологий: терминологию, общие принципы, методы испытаний, требования к сырьевым материалам, изделиям, оборудованию и так далее.
«Разработка национальных стандартов ведется гармонизированно с международными. ТК‑182 участвует в работах своего „аналога“ в ISO — TC261 „Additive manufacturing“, который совместно с техническим комитетом ASTM F42 „Additive manufacturing technologies“ является основной движущей силой международной стандартизации по направлению аддитивных технологий. Гармонизация требований осуществляется двумя основными способами: выпуском идентичных национальных стандартов ГОСТ Р ИСО либо учетом (унификацией) требований стандартов ISO/ASTM при разработке национальных стандартов ГОСТ Р», — объясняет М. Турундаев.
Но ГОСТы — ГОСТами, а стереотипы в материаловедении, проектировании и конструировании остаются. Аддитив — как раз та сфера, где технологии меняются гораздо быстрее, чем мышление людей. Пока готовность предприятий внедрять аддитивные технологии очень низка даже среди высокотехнологичных компаний: как рассказал на форуме «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты» первый проректор Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» Леонид Гохберг, только 17% российских предприятий используют 3D, еще 9% планируют внедрить такие технологии в горизонте до 2024−2025 годов. А генеральный директор ФГУП «ВИАМ» Евгений Каблов, выступая на форуме, обратил внимание на структуризацию аддитивных технологий: они могут использоваться на вспомогательном производстве, прототипировании, литье с применением деталей, изготовленных по аддитивным технологиям (это первый и второй уровни), а также при изготовлении реальных деталей, которые со станка сразу идут в изделие (третий уровень). По информации эксперта, в США сейчас 60% деталей 1-го и 2-го уровней, 40% деталей 3-го уровня. В России это соотношение — 80% к 20%.
«Среди топ-менеджеров предприятий до сих пор много людей, которые не понимают, где на практике можно использовать аддитивные технологии, — говорит М. Родин. — Нам нужно научиться „думать аддитивно“ и уже при разработке проекта понимать, какие его части можно сделать с помощью 3D-технологий».
Внедряя это самое «аддитивное мышление», Росатом с партнерами проводит открытые мероприятия с участием внешних компаний. Одно из последних событий: в ноябре атомщики объединились с лидерами отечественного аддитивного рынка и приняли участие в «Металл-Экспо» — крупнейшей металлургической выставке в России и СНГ.
Вместе с партнерами Росатом подготовил выставочный стенд с примерами изделий и макетом принтера, рассказал о последних разработках предприятий госкорпрации, провел практические семинары по технологиям 3D-печати в металлургии и машиностроении. С докладами выступили не только внутриотраслевые спикеры, но и внешние участники рынка. «Мы хотели сделать семинары интересными прежде всего для инженеров-машиностроителей — тех, кто непосредственно занимается конструированием изделий. Чтобы они узнали: Росатом готов создавать решения для их бизнеса», — говорит руководитель направления управления развития ЦНИИТМАШа Евгений Остапец.
Росатом берет на себя консолидацию и координацию игроков аддитивной отрасли. В июле Росатом и Правительство России подписали соглашение о намерениях по направлению «Технологии создания новых материалов и веществ». Аддитивные технологии — одна из важнейших его составляющих. В Росатоме разработали дорожную карту развития аддитивных технологий и отправили ее на согласование в правительство. Внедрение этой карты, тенденции развития рынка и примеры успешного внедрения новых технологий в промышленность обсуждали в начале декабря на форуме «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты» представители нескольких министерств, ректоры ведущих российских вузов и топ-менеджеры крупных предприятий. Л. Гохберг подчеркнул, что аддитивные технологии отличаются особым уровнем сложности и диверсификации, поэтому их развитие требует комплексного, сквозного подхода. По мнению эксперта, нужна система технологических дорожных карт, которые охватят всю цепочку: от НИОКР до рынка — и будут затрагивать разные слои: стандартизацию, нормативное регулирование, подготовку кадров и так далее.
Эффекты, ожидаемые от внедрения дорожной карты, достаточно внушительны: к 2024 году в России должна быть сформирована экосистема аддитивных технологий. К этому моменту рост рынка 3D должен составлять до 30% ежегодно (против нынешних 20%), все семь ключевых аддитивных технологий должны быть внедрены, импорт 3D-принтеров и материалов должен снизиться с 60−50% до 30%. К 2030 году, по планам, будет завершен переход к IV технологическому укладу. К этому времени Россия должна стать мировым лидером по технологиям SLM+ и DMD+, общий объем экспорта отечественных принтеров, материалов и ПО будет составлять 52,9 млрд руб., мощности производства центров аддитивных технологий составят более 500 тонн металла в год.
Но для успешного внедрения аддитивных технологий есть еще одно необходимое условие: поддержка 3D-направления на государственном уровне, считают эксперты. Эта практика распространена в других странах: частные компании занимаются аддитивным производством, государство поддерживает эту инициативу на разных уровнях, от создания законодательной базы до выстраивания инфраструктуры, необходимой для исследований в области 3D. «Значимость аддитивных технологий должна декларироваться на самом высоком уровне», — подчеркнул, выступая на форуме, Г. Трубников.
Ключевые 3D-технологии
Binder jetting — технология многократного поочередного нанесении слоев смешанного с отвердителем литейного песка и связующего вещества. Такая печать нужна для производства песчаных форм сложной геометрии, заготовки из них используются для литья из различных сплавов.
DMD (direct metal deposition) — технология изготовления металлических деталей методом прямого нанесения металла. Позволяет создавать изделия улучшенных характеристик за меньшее время и с меньшими затратами по сравнению с другими технологиями.
EBM (electron beam melting) — технология печати методом электронно-лучевой плавки. Отличается от SLM использованием электронных излучателей вместо лазеров в качестве источников энергии для плавки. Позволяет создавать детали особо высокой плотности и прочности.
InkJet — технология получения выжигаемых синтез-моделей. В качестве модельного материала используется порошковый окрашенный полимер. Жидкий связующий состав впрыскивается и склеивает его.
FDM (fused deposition modeling) — технология послойного выращивания изделия из предварительно расплавленной пластиковой нити. Самая распространенная в мире технология, используемая как в домашних, так и в промышленных принтерах.
SLM (selective laser melting) — технология печати методом лазерного плавления металлического порошка. С помощью SLM создают как точные металлические детали для работы в составе узлов и агрегатов, так и неразборные конструкции, меняющие геометрию в процессе эксплуатации.
SLS (selective laser sintering) — технология, основанная на послойном спекании порошковых материалов (полиамиды, пластик) с помощью луча лазера. Позволяет печатать, в числе прочего, детали механизмов и двигателей.
DMD (direct metal deposition) — технология изготовления металлических деталей методом прямого нанесения металла. Позволяет создавать изделия улучшенных характеристик за меньшее время и с меньшими затратами по сравнению с другими технологиями.
EBM (electron beam melting) — технология печати методом электронно-лучевой плавки. Отличается от SLM использованием электронных излучателей вместо лазеров в качестве источников энергии для плавки. Позволяет создавать детали особо высокой плотности и прочности.
InkJet — технология получения выжигаемых синтез-моделей. В качестве модельного материала используется порошковый окрашенный полимер. Жидкий связующий состав впрыскивается и склеивает его.
FDM (fused deposition modeling) — технология послойного выращивания изделия из предварительно расплавленной пластиковой нити. Самая распространенная в мире технология, используемая как в домашних, так и в промышленных принтерах.
SLM (selective laser melting) — технология печати методом лазерного плавления металлического порошка. С помощью SLM создают как точные металлические детали для работы в составе узлов и агрегатов, так и неразборные конструкции, меняющие геометрию в процессе эксплуатации.
SLS (selective laser sintering) — технология, основанная на послойном спекании порошковых материалов (полиамиды, пластик) с помощью луча лазера. Позволяет печатать, в числе прочего, детали механизмов и двигателей.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #9_2019