Аддитивные технологии

35 лет инноваций в аддитивных технологиях

Ниша аддитивных технологий (АТ) необычна и уникальна. В своем современном воплощении промышленное аддитивное оборудование остается на пике популярности в различных секторах производства с 1986 года (а в рамках «Индустрии 4.0» — с 2011) и собирает вокруг себя самый широкий круг интересантов: от молодых технократов-экспериментаторов до серьезных ученых-исследователей.
31 марта 2021

Проявляет к ним внимание и менеджмент производственных компаний — разумеется, с высокой степенью осторожности и прагматичности: дают о себе знать ответственность за бюджеты и маркетинговые прогнозы. I квартал 2021 года подвел своеобразную черту после уникального периода затяжной, но все же постепенно утихающей пандемии коронавируса, которая крайне негативно отразилась и на мировой промышленности.

Однако, несмотря на закрытие границ многих стран и отмену колоссального количества заказов, мероприятий и выставок, ниша АТ, во-первых, все-таки осталась на плаву, а во-вторых, после затяжной сертификационной гонки вышла на финишную рыночную прямую, заручившись серьезной государственной поддержкой. Насколько же радужные перспективы ждут данную отрасль в недалеком будущем и как АТ повлияют на облик новой, поневоле цифровизированной промышленности?

Вечно живые, молодые и актуальные АТ способны демонстрировать поистине феноменальную стойкость ко многим временным, экономическим и политическим потрясениям. А свежесть новостей о них может сохраняться месяцами, если не годами. В частности, анализ последних публикаций в СМИ об АТ радует, прежде всего, серьезным повышением внимания государственного сектора к 3D-печати. Причем данный тренд продолжился еще с декабря 2020 года, когда, например, РИА Новости сообщали о намерениях «Роскосмоса» спроектировать производственный отсек орбитальной станции для использования АТ в открытом космосе.

Разумеется, требования к послойному наращиванию деталей конструкций и элементов баз на Луне и Марсе из лунного грунта на космической орбите сразу же захватили умы многих промышленных аддитивщиков. Во-первых, из-за финансовой и бюрократической «неповоротливости» ниши АТ, а во-вторых, из-за радикально новых условий работы 3D-принтеров в условиях герметичности и невесомости.

Следующий тренд — создание центров АТ (ЦАТ) — также был задан в конце 2020 года в тесной связке с госкорпорацией «Росатом». Однако «звездный час» данного проекта, по данным Интерфакса, должен состояться в июне 2021 года в Москве, а успешность функционирования нового ЦАТ и вовсе можно будет оценить лишь в 2025 году. Упор в его работе будет сделан на технологию Laser Beam Powder Bed Fusion (LB-PBF), представляющую собой процесс селективного лазерного плавления, или синтеза на подложке.

По прогнозам авторов данного проекта, июнь 2021 года должен стать переломным месяцем в развитии АТ в России. Всего на строительство столичного ЦАТ было выделено 2 миллиарда рублей из бюджета, однако по состоянию на март 2021 года продолжается и софинансирование проекта от заинтересованных бизнес-партнеров, а также — что немаловажно — от высших учебных заведений и областных правительств.

Но, к сожалению, детальная оценка ключевых количественных и качественных показателей такой задумки пока затруднена. Зато данный ЦАТ уже сейчас гарантированно станет первой аддитивной площадкой, где можно будет не только познакомиться с принципами работы всех современных 3D-технологий, но и заказать удаленно собственную деталь различного тиража, используя цифровые чертежи и существенно сократив логистические затраты.

Также практически под занавес 2020 года — 28 декабря — портал «Промышленность и энергетика в России» сообщил, что в НПО «Центротех» была успешно введена в опытно-промышленную эксплуатацию установка по производству титановых порошков для 3D-печати посредством центробежного плазменного распыления «Шайба». Это позволило существенно модифицировать сферы порошковой металлургии в целом и производства сырья для оборудования, использующего АТ.

Впрочем, с марта 2021 года промышленным аддитивщикам рекомендуется запастись терпением как минимум еще на 3 квартала: запуск данной установки планируется полноценно ввести в эксплуатацию лишь к 2022 году. Поставщикам же сырья для 3D-печати в ближайшее время рекомендуется сконцентрироваться вокруг поставок именно порошковых материалов для аддитивного оборудования, т.к. основные стейкхолдеры индустрии сегодня видят в них одно из ключевых направлений развития АТ в России.

Многие эксперты рынка сегодня отмечают, например, недозагруженность атомайзеров, подобных «Шайбе», но относят решения по их популяризации к чиновничьим «гонкам показателей» при оценке эффективности правительственной работы. Но краеугольным камнем здесь рано или поздно выступит окупаемость инвестиций — объем которых обычно обратно пропорционален их целесообразности.

А вот середина марта 2021 года оказалась крайне щедра на последние сводки с «полей» аддитивной промышленности: 11 числа МКУ ИА «Новосибирск» сообщило о вероятном появлении уже второго ЦАТ под патронажем Росатома и НГТУ в Новосибирской области. Она вообще может стать чуть ли не вторым по значимости (после Москвы, разумеется) производственным кластером, использующим технологии послойного наращивания деталей для различных нужд. К развитию местной АТ-инфраструктуры планируется подключать научно-исследовательские мощности проектного офиса НГТУ НЭТИ, ГК Росатом и локальных производственных предприятий.

Первоначально планируется применить все новые наработки в медицине — как одной из самых важных отраслей, все еще задействованной в борьбе с последствиями вспышки коронавируса. Ведь при помощи 3D-печати становится возможным изготавливать средства индивидуальной защиты, а также выполнять сложные нейрохирургические операции и высокоточное протезирование даже для узкого круга пациентов, имеющих уникальные анатомические особенности. Конкретно в Новосибирске практика использования АТ в медицине может стать основой инновационных университетских программ НГТУ.

Также 12 марта 2021 года интернет-портал PLASTINFO со ссылкой на пресс-службу компании СИБУР сообщил о серийном выпуске более 14,000 деталей, изготовленных с применением АТ, за 2020 год. Это позволило сократить до 8 раз срок поставок номенклатурной продукции на дочерние и партнерские предприятия, а также сэкономить более 50 миллионов рублей на логистике.

Подобного уровня производственной оптимизации с грамотным использованием  3D-печати удалось достичь за счет наработанного 3-летнего опыта использования аддитивного оборудования СИБУРа на предприятиях Воронежа, Томска, Нижневартовска, Балахны, Благовещенска и Тобольска (начиная с 2018 года). Именно там были созданы первые корпоративные центры 3D-печати, применяющие преимущественно технологию Fused Depsition Modelling (FDM), в которой построение объекта идет за счет расплавления нити пластика, подающейся через экструдер на рабочую поверхность.

Таким образом, сегодня можно заключить, что у ниши АТ имеются достаточно большие перспективы. Она прочно заняла свои узкие и достаточно автономные сегменты оперативного прототипирования, оптимизации логистических затрат и мелкосерийного производства — и готова постоянно совершенствоваться. 3D-печать оказалась незаменимым инструментом нивелирования рисков закрытых границ стран в связи с пандемией коронавируса, хотя и потребовала от применяющих ее специалистов резкого повышения интенсификации труда и освоения новых компетенций.

Да, даже сегодня АТ достаточно сложны в освоении, но в определенных случаях способны очень серьезно оптимизировать производство. Им очень сильно помогают сырьевые и технические новшества, вновь и вновь актуализирующие различные стороны промышленной 3D-печати во временном разрезе, и очень сильно мешают бюрократические и экономические преграды, которые пока что не удается преодолеть даже посредством последних достижений цифровизации. Но, как показывает практика, преодоление подобных трудностей — исключительно дело времени.