Сегодня пятница 24 сентября 2021 г. 06:13
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№159июнь 2021Промышленная площадка
Печатаем будущее
«Ещё недавно я не воспринимал 3D-печать всерьёз. Казалось, что это, скорее, развлечение для школьников и «фриков». Однако, когда в этой индустрии научились печатать более прочными композитами, а тем более металлами, я посмотрел на полученные изделия и понял: аддитивные технологии заслуживают пристального внимания», — поделился с нами впечатлениями один из посетителей выставки «Металлообработка — 2021». Действительно, специалисты самых разных направлений уже успели оценить аддитивные технологии (АТ) по всему миру. На 3D-принтерах печатают дома, медицинские имплантаты и протезы, а с недавних пор даже суперконденсаторы.



Только чем шире становится ниша, тем больше возникает к ней вопросов. Что влияет на рост этого рынка? Какие отрасли являются драйверами ниши, и почему многие производители и продавцы современного металлообрабатывающего оборудования открывают направления АТ? И, конечно, самый животрепещущий: почему при наличии стольких преимуществ 3D-принтеры пока не пришли на каждый промышленный завод в качестве обязательного оборудования? Поговорим обо всём по порядку.

Развитие прогресса

Незадолго после своего появления (всего в конце 1980-х) 3D-печать тяжело было назвать перспективным направлением. «Технологии быстрого прототипирования», как их называли раньше, в первое десятилетие были мало отработаны и представляли собой, по сути, всего два метода: SLA (послойная лазерная сборка модели из жидкого фотополимерного материала) и SLS (лазерное спекание полимерных порошков). На ранних этапах они работали с весьма ограниченным спектром материалов, были очень трудоёмкими и дорогостоящими. По этим причинам коммерческого распространения 3D-печать не получила и применялась исключительно в научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности для оборонной промышленности.

Однако уже в 1990-х сегмент АТ быстро начал набирать обороты и вышел далеко за пределы ниши, для которой изначально был создан. Сначала специалисты значительно удешевили и более широко распространили 3D-производство, научившись послойно печатать изделия из расплавленной пластиковой нити, а ещё через некоторое время освоили и печать металлическими порошками и проволокой.

Безусловно, возникновение и развитие этих технологий неразрывно связано с появлением и постоянной модернизацией специального оборудования и материалов для печати. Эти же факторы приводят к большему охвату отраслевых выставок, как мировых, так и отечественных, в чём мы могли убедиться сами.

Если в 2018 году на огромной экспозиции насчитывалось не более десятка стендов с аддитивной тематикой, то уже в 2021 году (заметьте, после тяжёлого коронакризиса) для стендов компаний, занимающихся производством и продажей принтеров и специального сырья, выделили отдельный зал. А вопросам отрасли посвятили целый блок деловой программы.

«Расширение мирового рынка аддитивных технологий заметно по всем сегментам: специальные услуги и ПО, материалы, и, конечно, оборудование — 3D-принтеры. Среднегодовой рост этого рынка — 27%. Это очень хорошо видно по нишевым мероприятиям, особенно тем, что посвящены исключительно «Индустрии 4.0» и аддитивным технологиям. Возьмём немецкую выставку «Formnext»: в 2018 году в ней участвовало 632 участника, а в 2019 было уже 852 экспонента. Аналогичный рост наблюдается по численности посетителей: 34 532 гостей в 2019 году против 26 919 в 2018.

                                                                                                                                                                   Фото: Sk.ru

В прошлом году выставка вышла в онлайн-формат, и пусть деловые мероприятия там прошли прекрасно и привлекли массу слушателей, но, по моему личному мнению, такие выставки в онлайн не работают. Все возможности аддитивных технологий надо видеть своими глазами, иметь возможность взять напечатанную деталь в руки, ощутить материал, вес, форму. Мероприятие в онлайн-формате мы пропустили, участие в Formnext 2021 ещё под вопросом, поэтому решили выставить все наши последние достижения на «Металлообработке».

В этом году наш фонд организовал участие в столичной выставке 14 компаний: 7 по направлению «Индустрия 4.0» и 7 по направлению 3D-печати. Среди них и опытные предприниматели, и стартапы — все предлагают что-то новое и уникальное в своём сегменте.

«Ф2 Инновации» презентовала проект по гибридным аддитивным технологиям в производстве полимерных деталей. Компании «Воплощение» и «Стереотек» — технологии многоосевой FDM-печати. Компания Onsint продемонстрировала промышленные установки лазерного порошкового спекания (SLS). «Новапринт 3Д» представила на экспозиции образцы инженерных композитных материалов особого назначения для 3D-печати методом послойного наплавления (FDM). Фирма 2050АТ — результаты своей работы в качестве ведущего интегратора аддитивных технологий. «3Д-Медуза» — модель принтера для селективного многолучевого растрового плавления. У некоторых участников нашего объединённого стенда купили оборудование прямо на выставке.

И это не предел, мы продолжаем активно развивать и продвигать эту тему», — подчеркнул директор по проектам Кластера передовых производственных технологий, ядерных и космических технологий фонда «Сколково» Никита Кузнецов.


Возможности современной «аддитивки»

При печати объектов значительно сокращается число производственных этапов.

В традиционных нишах после создания чертежа и отработки технологии, необходима оснастка и обработка элементов и только потом следует сборка конечного изделия. При аддитивном производстве создают 3D-модель, печатают функциональные элементы, часто не требующие дополнительной обработки, и сразу собирают. В случае с монолитным образцом бывает достаточно и двух этапов. Эта особенность сохраняется как для малых деталей, так и для крупных. При этом всегда есть возможность быстро и без потерь внести изменения в конструкцию.

И с учётом того, что оборудование и сырьё стали более доступными, производить сложные детали можно в разы дешевле.

«Аддитивные технологии — это буквально наше будущее, которое откроет новые горизонты в разных областях промышленности. Подумайте, вы имеете возможность производить не отдельные элементы, не прототипы, а сразу функциональные детали.

Именно поэтому мы решили посвятить себя этой нише. В феврале 2019 мы стали одними из победителей конкурса молодых проектов S7 Startup Challenge, который проводили ГК S7 и «Сколково», получив резидентство фонда.

Уже в 2020 году мы представили 5-координатный принтер, работающий по инновационной технологии 5Dtech. Оборудование получило декларацию соответствия ЕАС и европейский сертификат TSU. Существуют аналоги оборудования, технология изначально не наша, однако мы первые не только в России, но и в мире, кому удалось запустить серийное производство 5D-принтеров. Также наша разработка стала одним из пяти номинантов национальной промышленной премии «Индустрия».

Непростая ситуация прошлого года помогла нам значительно доработать наш проект и лишний раз убедиться в его актуальности. Эпидемиологические ограничения на ввоз и вывоз различных запчастей, вдобавок ко многим уже существующим трудностям, стали огромной проблемой для отечественного рынка. Пандемия затруднила применение зарубежных станков для многих российских промышленных предприятий.

Закупить расходные детали для импортного оборудования стало или сложно, или невозможно вовсе, а найти рабочую альтернативу — задача непростая. Мы буквально ходили по предприятиям, искали и изучали те детали, которые возможно заменить на 5D печатанные. Основное отличие 5D от 3D заключается в том, что трёхмерная структура изделия достигается плотным переплетением множества нитей, а не строится послойно, как при более традиционных способах. Также технология позволяет производить печать армированием углеволокном.

Мы формируем новый технологический тренд, который в будущем изменит привычные взгляды на организацию склада запасных частей на заводах. Используя «ферму» из принтеров, мы получаем нужные детали с низкой себестоимостью без логистических затрат. Например, импортные эластичные мембраны для насосов могут стоить от 8 000 до 32 000 рублей, а их стоимость при печати всего 400 рублей», — отметил директор по развитию ООО «Стереотек» (бренда Stereotech) Анатолий Тулаев.

На понижение стоимости печати влияет развитие и удешевление в том числе и аддитивного сырья: нитей, гранул и порошков. Оно достигло такого уровня, что появляются как «бюджетные» продукты общего пользования, так и специальные, для конкретных задач.

«Если говорить о большинстве уже традиционных материалов для 3D-печати (например, полимерных нитей и порошков), то цена на них за последнее время значительно упала. По моим наблюдениям, я бы сказал, до 40—50%. Дальнейшее понижение их стоимости просто не имеет смысла.

Немного иначе дело обстоит со специальными материалами инженерного применения. Рынок развивается, стандартным сырьём для массового потребителя он уже перенасыщен, поэтому многие пользователи стали искать то, что даст их изделиям повышенные рабочие характеристики.

И каждый год число желающих печатать такими материалами становится всё больше, а спрос, как мы знаем, рождает предложение. Многие компании, выпускающие массовое сырьё, чтобы расти и увеличивать прибыль, стали расширять ассортимент до таких узких позиций.

Именно такую продукцию мы представили на выставке в составе стенда «Сколково». Это материалы на базе полипропилена (PP), полиамида 6, ударопрочного ABS.

Их используют для печати ударопрочных, жаростойких и негорючих и химически стойких изделий. Цены на такие компоненты пока будут выше, чем на стандартное сырьё, но даже при этом они остаются доступными для подавляющего большинства. Чаще всего основными потребителями как раз и являются небольшие химические производства, различные лаборатории и промышленные мастерские», — пояснил генеральный директор ООО «Новапринт 3Д» Евгений Шульга.

Почему станкостроители уходят в 3D?

Аддитивные технологи обещают столько возможностей, что работать в этой нише начинают компании сопутствующего профиля, которые сами могли бы быть потенциальными потребителями продукции для 3D-печати.

«Станки всегда востребованы, однако это не исключает того, что станкостроение — отрасль довольно консервативная. В то время как АТ — одна из самых динамично развивающихся технологий 21 века. Тем более что мы давно получали от наших клиентов запросы, связанные с необходимостью уменьшения количества используемого материала при создании деталей определённой геометрии и с особыми физико-химическими свойствами. В этом случае у аддитивных технологий есть ряд объективных преимуществ, которые невозможно получить, используя традиционные средства механообработки. Особенно с учётом мирового роста цен на металл после коронакризиса. Если производители применяют такие дорогие металлы, как, например, титан, то экономия может быть колоссальной. Коэффициент используемого материала при работе с проволокой для печати достигает порядка 90%.

Поэтому в рамках совместного проекта с Пермским политехническим университетом мы уже 4 года занимаемся разработкой установок для гибридного аддитивного производства методом наплавки. На выставке, помимо моделей традиционного оборудования, демонстрировали и образцы промышленных напечатанных деталей», — уточнил генеральный директор ООО «Инкор» Ярослав Тузов.

«Один из основных трендов, который выделили на выставке Formnext, — создание гибридных станков, которые будут совмещать субтрактивные производства и аддитивные технологии. Процесс производства некоторых, особенно металлических деталей традиционным способом, куда более трудоёмкий, значительно легче напечатать деталь, а после при необходимости где-то доточить или отшлифовать. В европейской промышленности растёт спрос на такие системы, и Россия постепенно начинает узнавать о таких возможностях и интересоваться ими», — добавил Никита Кузнецов.

Двигатели отрасли

Ещё лет 5 назад считалось, что печать элементов никогда не перейдёт в массовый сегмент. 3D-технологиями и тогда интересовались многие, от строителей до медиков, но производили чаще всего единичный эксклюзив. Сохранилось ли такое положение дел или перешло в разряд устаревших стереотипов? Появились ли направления, в которых «аддитивка» получила более постоянную практическую основу?

Несмотря на то, что масштаб использования АТ увеличился, эксперты всё равно не могут прийти к единому мнению по этому вопросу. Тем более что потребители варьируются у каждой организации.

«Основные направления, с которыми мы сотрудничаем, это, пожалуй, геологоразведка и нефтедобыча. Множество сложных деталей в специализированном оборудовании подвергается воздействию абразивных сред: породы, буровых жидкостей, — что приводит к их быстрому износу и снижению долговечности. Кончено, можно приобретать изделия из особых сплавов, но это ведёт к значительному увеличению расходов, тем более что даже такие элементы требуют периодической замены. С помощью аддитивных технологий можно осуществить нанесение на детали, изготовленные традиционным методом, износостойких покрытий без дефектов и с минимальными деформациями. Это не просто повысит долговечность компонентов, но и позволит значительно удешевить производство», — подчеркнул инженер-технолог Центра аддитивных и порубежных технологий Института инновационных инженерных технологий РУДН Андрей Алексеев.

«Я бы сказал, что драйверами являются судостроение, медицина, аэрокосмическая отрасль, в меньшей степени автомобилестроение, потому что ниша 3D-печати — уникальные изделия. Пока производительность аддитивных технологий не позволяет использовать их в отраслях, нацеленных на большие объёмы, и тех, где речь идёт о минутах, а не о часах или днях. А вот ракетостроение, протезирование и схожие ниши, не связанные с типовой технологией, — это сложный конструктив, который часто нуждается в единичной реализации, и там геометрия изделий всегда будет уникальна, в зависимости от каждого конкретного случая», — высказал мнение преподаватель кафедры технологий машиностроения МГТУ им. Н. Э. Баумана, директор ООО «ПК» Моноротор» Александр Гончаров.

Аэрокосмическая отрасль, действительно, высказывает свою заинтересованность в АТ. Причём интерес выходит далеко за рамки печати деталей для ракет. На конференции Industry 3D в рамках деловой программы выставки «Металлообработка — 2021» заместитель директора департамента ГК «Роскосмос» Денис Пудков заметил, что при успешной реализации 3D-печать могла бы помочь значительно снизить расходы на доставку запчастей и компонентов с Земли на МКС. Можно было бы печатать всё необходимое прямо на станции, и единственное, в чём состоит трудность, — это подбор сырья, с которым можно было бы работать в условиях невесомости.

При этом многие специалисты, напротив, говорят о том, что в АТ очень заинтересованы как раз отрасли автомобилестроения и авиации.

«Одно из наших направлений, помимо станкостроения для металлообработки и текстильной промышленности и цифровых продуктов, — это как раз аддитивные технологии. Оно появилось у нас как раз после того, как в нашу группу компаний вошёл американский бренд Ingersoll, который в том числе специализируется на производстве 3D-принтеров. Основные потребители продуктов и услуг этого направления — аэрокосмическая отрасль, включая такие компании, как Boeing, Lockheed и NASA.

С использованием специальных конструкторских пластиков и композитных материалов в этих отраслях уже достаточное время печатают формы для производства крупных деталей. Изготовление форм — это не менее важный процесс в этих нишах, что говорит о том, что они серьёзно подходят к выбору технологий. Со временем оказалось, что подобного рода формы интересны множеству отраслей, включая судостроение и автомобильную промышленность», — уточнил генеральный директор ООО «Иннсе-Берарди РУ» Давиде Руджи.

Так почему не повсеместный охват?

Доступность, гибкость, экономия, возможность изготовления самых сложных форм. Почему же при такой массе преимуществ 3D-принтеры не стоят в количестве нескольких штук на каждом заводе? И почему та же авиация печатает только формы, а не отдельные элементы сразу?

«На мой взгляд, 3D-печать сложно внедрять в промышленность из-за отсутствия стандартизации технологий и сырья. Даже получаемый печатный продукт сертифицировать потом будет очень непросто. Я бы сказал, что это одна из основных преград», — заметил Андрей Алексеев.

«Космос и авиация очень заинтересованы в этих технологиях, но эти отрасли как никакие другие зависят от сертификации используемых материалов. Самим производителям такой продукции очень сложно проходить эти процедуры. Дело значительно упрощала бы инициатива от самого заказчика в плане помощи в сертификации этих материалов в соответствующих профильных организациях. Мы же, как производители, окажем всю необходимую поддержку, предоставим всю необходимую информацию, начиная с результатов исследований и испытаний и оканчивая перечнем физико-химических свойств», — заверил Ярослав Тузов.

«Сертифицируют в первую очередь даже не методы, а напечатанные конечные изделия. Мы по этому поводу разговаривали очень много с заинтересованными компаниями, например, с «S7 Group», которые при сотрудничестве с несколькими институтами разрабатывают некоторые детали для самолётов с помощью аддитивных технологий. И значительную часть времени занимает не само производство, а именно оформление и получение документации. И пусть вопросы сертификации сложные и затратные по времени, особенно в нашей стране, но тем не менее — это общемировая проблема. Хотя стоит признать, что дела потихоньку движутся. Например, такие европейские компании, как Airbus, Boeing, BMW уже вовсю используют «аддитивку». Значит, скоро это докатится и до нас», — выразил уверенность Никита Кузнецов.

Кто-то наверняка скажет, что дело, как всегда, в финансировании и, конечно, в кадрах, которых наверняка сложно обучить таким технологиям. Однако поддержку тем, кто связан с АТ, как мы могли убедиться, оказывают неплохую. А для обучения специалистов, оказывается, не нужно каких-то сверх программ.

«На самом деле 3D-печатью уже давно занимаются многие кафедры в разных вузах, просто в их названии и в коде специальности нет пометки «аддитивные технологии». Литейные технологии, машиностроение, кузнечнопрессовое производство, «лазерщики» — они уже давно используют АТ как инструмент, тем самым принося что-то полезное в свои области. В том числе потому, что специалист по 3D-печати — это в первую очередь материаловед. Научить разбираться в программах принтера можно любого, сейчас такое оборудование есть в огромном количестве школ, не то что университетов. Куда важнее здесь знания фаз изменения материалов, физики механизмов спекания, плавления и т. д., чем программирования», — подчеркнул Александр Гончаров.

Ещё одним существенным тормозом ниши специалисты называют такие знакомые многим причины, как необъективное отношение и отсутствие продвижения.

«Направлению очень нужна информационная поддержка. Она присутствует и сейчас, но не в тех масштабах, какие есть у некоторых других ниш и которые реально необходимы. Думаю, что это помогло бы повысить уровень доверия к аддитивным технологиям, особенно по отношению к отечественному оборудованию. В нашем случае к презентации и сертификатам часто относятся скептически до тех пор, пока изготовленную деталь в руки не возьмут. А вот будь у нас другой разрез глаз и японский акцент, большинство бы и на словах поверили, что мы представляем ноу-хау», — посмеялся Анатолий Тулаев.

«Тормозит спрос не отсутствие кадров, а в первую очередь неправильное отношение к аддитивным технологиям. Есть те, кто считает, что это панацея, и те, кто думает, что все возможности АТ — это враньё и реклама. И оба этих типа людей неправы. Всегда стоит помнить, что 3D-печать — это узкий профилированный инструмент для решения конкретных технологических задач. Не думаю, что оно заменит литьё, штамповку, обработку резаньем и другие традиционные методы, однако свою широкую нишу вскоре займёт окончательно», — подчеркнул Александр Гончаров.



Текст и фото: Мария Бобова .

Новости
 
Приглашаем специалистов принять участие в Международном форуме сварочного производства
Форум состоится в рамках 20-й Международной выставки......
 
 
Правительство занялось развитием кооперации в ЕАЭС
Фото: msp-patent.com.uaМинэкономразвития планирует расширение промышленной кооперации Евразийского......
 
 
Немецкий пресс-автомат сертифицировали
Фото предоставлено Frey & Co.GmbH Пресс-автомат FIP200HE немецкого......
 
 
Госдума принуждает промышленность к безопасности
Фото: ukcperspektiva.ruПравительство РФ этой осенью планирует внести......
 
 
Инновации от TOPSOLID SAS
В 2021 году компания TOPSOLID SAS дополнила......
 
 
На рынке арматуры обнаружен сговор
Фото: fas.gov.ruКартельный сговор между крупнейшими производителями арматуры......
 
 
Контроль промышленности будет жёстче, чем в Европе
Фото: ru.wikipedia.orgРосприроднадзор намерен ужесточить стандарты работы российской......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru