Аддитивные технологии

Догоняем. А могли бы опережать

В конце января в «Экспоцентре» на Красной Пресне состоялась четвертая по счёту конференция 3D fab + print Russia, посвященная главным трендам в аддитивных технологиях. Директор по продажам компании «Современное оборудование» Дмитрий Трубашевский — главный идейный вдохновитель форума. В интервью «Умнпро» он рассказал о значении 3D fab + print Russia, как одной из самых полезных площадок по обмену опытом и знаниями среди представителей отечественной АТ-индустрии, а также отметил наиболее интересные российские разработки, представленные на конференции.
22 февраля 2020

Собственный полифенилсульфон и «Виртуальный принтер»

— Дмитрий, тематика конференции 3D fab + print Russia охватывала не только пластмассовые методы 3Dпечати, но и широкий спектр металлических технологий. Насколько уместна и актуальна такая подача информации в формате выставки Interplastica-2020?

Принимая участие в организации конференции, я вместе с коллегами сделал ставку в первую очередь на промышленность, привлекая ведущих экспертов по конструкционным материалам – металлу, керамике, полимерам и композитам. Все эти материалы применяются в промышленной 3D-печати. Кроме того, металлообработка актуальна и для индустрии пластмасс и каучуков, а металлические методы АТ в каких-то случаях позволят производить прессформы и штампы еще быстрее и дешевле. Конференция 3D fab + print Russia собрала участников из многих отраслей и сегментов промышленности, что подтвердило ее статус одной из самых знаковых площадок для отечественной 3D-индустрии. С 2017 года «Мессе Дюссельдорф Москва» проводит выставку Interplastica в России, и компании «Современное оборудование», как ее партнеру и соорганизатору, была отведена одна из ведущих ролей в формировании АТ повестки. Изначально мы ставили перед собой задачу создать в первую очередь уникальное и полезное мероприятие. Сегодня бренд 3D fab + print Russia стал узнаваемым как раз за счёт практической составляющей, разбавленной докладами о самых прорывных разработках в области 3D-печати. Формируя программу конференции, мы всегда придерживаемся правила: дать возможность выступить как можно большему числу авторитетных спикеров и обеспечить максимально насыщенный поток информации. Выдержать три дня плотного интенсива с 11 до 18 часов под силу далеко не каждому, но как показывают отзывы и практика, оно того стоит.

Конференция 3D fab print Russia вызвала повышенный интерес у профессионального сообщества

— Всё же вы разделили трехдневный марафон на тематические составляющие. Почему выбрали именно такую структуру конференции?

Поскольку конференция проводится уже в четвертый раз, за это время мы проанализировали поток посетителей, их вовлеченность, практическую пользу. В результате мы решили несколько изменить прежние принципы формирования программы. Мы структурировали конференцию по ключевым блокам, простым и шутливым по своему названию, но тем не менее ёмким по содержанию: «Великие и многообещающие», «Показные расчёты и производство: ускоряем и удешевляем», «Программное обеспечение: облегчаем и упрощаем», «Образование: новое инженерное мышление», «Материалы: разрабатываем и производим». Нам показалось, что так мы лучше донесем до посетителей сложный и многообразный мир аддитивных технологий.

Первый блок стал самым обширным из-за большого числа прорывных решений, которые в ближайшие два – три года должны еще больше закрепиться на рынке или выйти на него. В этом году впервые удалось привлечь к участию компанию ZEISS – серьезного производителя контрольноизмерительного оборудования для медицины и машиностроения, очень популярного за рубежом. Вторую секцию представляли в основном сервисные бюро и промышленные производства, они делились опытом практического применения принтеров, сканеров, измерительного оборудования. Большинство участников секции, посвященной программному обеспечению, – иностранные производители и интеграторы импортного софта на территории РФ. Тут же презентовалось и универсальное отечественное ПО Triangulatica. Сейчас это ПО имеет поддержку формата AMF, который прописан в ГОСТ Р 57591-2017, как официальный формат обмена файлами моделей в РФ. В секции ПО была также представлена единая информационная среда технологической подготовки и контроля аддитивного производства полного цикла «Глайсер» от Московского авиационного института. В отличие от программы Triangulatica, «Глайсер» не раскручен медийно, но он уже установлен на оборудовании шести производителей оборудования.

Отдельный раздел посвящался вузам, поскольку начинать строить любую индустрию надо с образования, с обучения новому инженерному мышлению. Без подготовки специалистов говорить о развитии АТ в России бессмысленно. Было много выступлений представителей крупнейших вузов страны с аналитикой практических кейсов и примерами образовательных методик. Например, Михаил Петров, доцент кафедры ОМДиАТ Московского политеха, затронул темы генеративного дизайна, топологической оптимизации, морфогенезного проектирования – основополагающих и будущих инструментов современных инженеровконструкторов, особенно в сфере АТ. А представители РУДН доказали, что скепсис относительно компетентности вуза в технических направлениях не уместен, его специалисты прекрасно разбираются в технологиях газопорошковой наплавки и выборочного плавления. В этом году мы сократили раздел материалов, но это не значит, что по этой тематике было некому выступить. Растягивать конференцию на пять дней было бы нецелесообразно, возможно, в следующем году мы акцентируем более пристальное внимание на порошках, филаменте, гранулах и проволоке. В этом году количество докладчиков увеличилось на 15%, саму зону конференции пришлось расширять до 80 посадочных мест, и всё равно временами люди вынуждены были стоять.

Применения технологии DED

50 оттенков DED-печати

— Как вы оцениваете роль своей компании в соорганизации столь значимой площадки для российского 3Dсообщества?

Основная миссия для «Современного оборудования» и для меня лично – внимательно относиться к специалистам, полностью погружаться в тематику их работы. Дело в том, что огромные массивы информации по аддитивным технологиям, доступной для нас, не структурированы. Большая часть важных материалов находится на зарубежных ресурсах. Люди тратят слишком много времени на сбор информации и ее анализ. Далеко не у каждого есть такие возможности и умения. Организация 3D fab + print Russia во многом отражает и наш инженерный подход к работе с заказчиками. Будучи представителем компании «Современное оборудование» и работая в сфере АТ более 17 лет, я стараюсь комплексно подходить к вопросу выбора той или иной методики 3D-печати, того или иного принтера или материала. Работая с заказчиками, порой приходится выходить за рамки перечня предлагаемого нашей компанией оборудования. А иногда и вовсе отговаривать клиента от АТ, потому что для удовлетворения потребностей его предприятия 3Dпечать может быть избыточной, нерентабельной, и даже несбыточной перспективой. Мы не зациклены только на АТ и только на каком-то одном материале. Мы не ставим перед собой цели продать какое-то оборудование любой ценой.

— Какие технологии представляло «Современное оборудование» на конференции 3D fab + print Russia?

В числе прочего, это технология SLS, а именно – принтер SM200, разработанный и произведенный нашими новыми партнёрами – компанией «Онсинт». По сути, эта одна из первых российских профессиональных SLSмашин, и её основным преимуществом перед конкурентами является относительно низкая стоимость. Для России вообще актуально оборудование, наиболее доступное по цене, но удовлетворительно решающее производственные задачи или прототипирование. Также мы представляли металлические 3D-принтеры селективного лазерного плавления SLM/LBM/PBF, газопорошковой наплавки с прямым подводом энергии и материала DED от AddUp Group, а еще – установку электродугового выращивания DEDGMA/3DMP от компании GEFERTEC. Металлическая печать на основе осаждения проволоки электродуговой сваркой в среде газа – один из главных трендов для российской промышленности на ближайшие несколько лет. Лучшие результаты по качеству, безопасности и удобству программирования достигаются с использованием схемы на платформе ЧПУ оборудования и технологии WAAM, но уже ведутся, в том числе в нашей стране, активные разработки и появляются прототипы оборудования на основе робототехнических комплексов.

Презентация единой информационной среды технологической подготовки и
контроля аддитивного производства полного цикла «Глайсер»

Одними из первых, кто начал использовать проволоку в качестве материала для печати, была компания Sciaky Inc. (США). Они собрали принтер для наплавки проволоки в вакууме с использованием электронного луча (DED-ЕВ/EBF3). Технологию DED-GMA/ WAAM разработали специалисты из Крэнфилдского университета (Великобритания), но первую доступную коммерческую WAAM машину на базе трех- и пятикоординатного станка с ЧПУ выпустила компания GEFERTEC.

— Получается, что порошковые и проволочные технологии наплавки DED имеют много общего?

Существует семь общих групп АТ, а также восемнадцать металлических технологий 3D-печати. Прямой подвод энергии DED может использовать преимущественно в качестве материала порошок и проволоку. С проволокой в настоящий момент работают четыре основных технологии: плазменная наплавка DED-Р, лазерная наплавка DED-L, электронно-лучевая плавка — DED-ЕВ, и, наконец, осаждение проволоки методом дуговой сварки DED-GMA или WAAM. Каждая из методик имеет свои преимущества и недостатки. Но металлическая печать проволокой быстро прогрессирует, в первую очередь потому, что с проволокой работать гораздо проще, чем с порошком. Мировые производители закладывают в стандартный функционал оборудования дополнительные технологии: проковку, прокатку, легкую мехобработку, измерения и контроль, учет деформаций. Такого рода сопутствующие технологии позволяют улучшить прочностные характеристики, добиться оптимальных параметров шероховатости поверхностей деталей.

Принтер из микроволновки

— По своему размаху WAAM и другие проволочные методы печати напоминают технологию крупногабаритной печати пластмассовыми гранулами (FGF/SEAM). То есть речь идёт о чем-то грубом с точки зрения шероховатости поверхности или погрешности печати, глобальном и недорогом. Проволочные технологии идеально подходят для строительства, тяжелого машиностроения, судостроения.

Конференция 3D fab print Russia запомнилась не только интересными докладами, но и яркими батлами между адептами той или иной технологии

Оборудование металлической печати проволокой будет востребовано и на предприятиях аэрокосмической промышленности, например, когда необходимо быстро вырастить лонжероны или кронштейны до 12 или более метров длиной. Такое оборудование может окупиться буквально в результате выращивания нескольких деталей. Вообще, проволокой в том или ином виде уже начали заниматься многие российские компании. Рассматривая проволочные технологии металлической печати, важно учитывать одно из главных преимуществ — возможность самостоятельной разработки и создания комплекса оборудования. Особенно это актуально для WAAM на роботизированной платформе, такую установку сейчас активно испытывают инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Очень часто при сборке собственного оборудования, особенно на базе роботизированного комплекса, когда во главу угла ставится экономия средств, у многих возникают проблемы с написанием управляющей программы, необходимостью постоянной калибровки робота. Однако в условиях многообразия ИТ-компаний, специализирующихся на промышленном софте, в условиях их жёсткой конкуренции можно подобрать готовое решение и упростить задачу. Есть примеры использования CAM-системы PowerMILL для программирования робота по операциям наплавки. Производство проволоки гораздо дешевле, чем производство порошка, делать это можно в России. А с учетом того, что любая металлическая технология печати сопровождается лезвийной мехобработкой, предприятию в любом случае придется приобрести токарный или фрезерный станок и довести геометрические размеры изделия и качество поверхностей до требуемых по чертежу.

Вариант построения аддитивного WAAM комплекса от инженеров СанктПетербургского политехнического университета им. Петра Великого

— Кто из российских представителей металлических АТ добился сегодня наиболее заметного прогресса?

Один из докладов на 3D fab + print Russia посвящался использованию СВЧ-излучения в трёхмерной печати. Предприниматель Денис Львов выступал с презентацией опытной установки селективного микроволнового плавления, абсолютной новинки не только для российской, но и для мировой индустрии. Технология появилась одновременно в нескольких регионах мира, но Денис Львов успел запатентовать ее раньше своих коллег из Германии и Израиля. Когда принтер будет доведен до коммерческого образца, он может стать настоящим хитом продаж на мировом рынке. Многие даже не представляют всех перспектив СВЧ-принтера. Скорость, разнообразие материалов, сразу несколько компонентов можно использовать в одном изделии. Только некоторые фотополимерные принтеры способны смешивать материалы на лету, здесь же речь идет о конструкционных материалах, металломатричных полимерах. Стоимость такой установки не зависит от размеров, сам СВЧ узел обойдётся в 100 долларов, а готовая машина селективного микроволнового плавления будет стоить в районе 10 тысяч долларов. Из апологетов традиционных методов печати металлом отмечу «Титан авангард». Они научились печатать титановыми и алюминиевыми сплавами, сплавами из нержавеющей стали, бронзы, а теперь осваивают печать магнием. Весь мир пытается научиться выращивать изделия из магния, представители российской компании стараются не отставать от такого тренда. В перспективе разработчики планируют выйти на шероховатость поверхностей готового изделия до Ra4 мкм, что является очень и очень высоким показателем для отрасли. Институт лазерных и сварочных технологий (Санкт-Петербург) продолжает радовать своими машинами по газопорошковой наплавке.

Факультатив по АТ

— Каждый год появляются новые компании с перспективными технологиями и опытными образцами оборудования, но коммерциализация попрежнему хромает…

Как правило, за перспективными проектами стоят небольшие коллективы инженеров без серьезного финансирования. Крупные инвесторы из России и других стран не сильно заинтересованы в российской АТ-индустрии. В нашей стране все аддитивные технологии развиваются факультативно, в большинстве случаев в отрыве от основного производства, научной деятельности, бизнеса или работы. В то же время инженерный уровень российских специалистов достаточно высок.

Опытный образец установки селективного микроволнового плавления

Как и любые другие технологии, многие технологии 3D-печати прошли через пик завышенных ожиданий. АТ требуют сдержанного и взвешенного восприятия. Представители индустрии успели накопить огромный опыт и поделились им друг с другом и инженерным сообществом. АТ не смогут решить все задачи современного промышленного предприятия, но их применение в составе традиционных металлообрабатывающих или литейных производств дает ощутимый экономический эффект. Иллюзий и страшилок вокруг АТ нет уже давно. Хотя в России остаётся приличная доля скептиков, сравнивающих технологии 3D-печати с мыльным пузырём. В противовес их мнению, как грибы после дождя, растут сервисные бюро и интернет-маркеты по продаже принтеров, комплектующих и материалов. Появляются новые производители, но сектор предложения оборудования превалирует над спросом. В то же время спрос на выращивание деталей на 3D-принтерах растёт. При этом недостаточно просто купить и пытаться что-то сделать на заказ. Возможно, начинающих предпринимателей ждёт фиаско, людям, желающим открыть сервисное бюро, иногда не помогают даже профильные знания и опыт. Аддитивные технологии в России развиваются непредсказуемо, с пробуксовкой, и пока мало интересны государству. Хотя есть госкорпорации, которые хотели бы создать не только отдельные компоненты российских АТ, но и целую экосистему. Например, Росатом изъявлял желание создать аддитивные кластеры с собственным ПО, оборудованием, материалами, а также привлечь компетентных и лучших игроков рынка, способных качественно и количественно дополнить кластеры своими решениями.

— На что же тогда живёт большинство отечественных аддитивщиков?

Расскажу, что известно мне. Компания «Титан-Авангард», более известная под брендом Additive Solutions, кроме продвижения SLMпринтеров D250 поставляет промышленное оборудование для предприятий атомной энергетики — это ее основной бизнес. «Лазерные системы» из Санкт-Петербурга продают алкотестеры для промышленных предприятий и устройства для измерения метеорологических параметров атмосферы. ГК «Лазеры и аппаратура» в основном зарабатывают на лазерных обрабатывающих центрах. При этом компании ведут разработки металлических принтеров, предлагая решения, которых еще нет на Западе. В то же самое время на нашем рынке есть много успешных коммерческих проектов, в основном в области FDM-технологии. Компания IMPRINTA успешно создает и продает FDM 3D-принтеры любительского класса, которые также очень любят конструкторы на предприятиях, преподаватели, школьники и студенты в вузах. PICASO 3D также делает принтеры для частного сектора и промышленности, но больше все же концентрируется на b2c сегменте. В числе успешных компаний также Total Z, Anisoprint. Компания F2 — новый игрок на рынке FDM-принтеров, портфель заказов на их принтеры, по словам ее генерального директора Евгения Матвеева, заполнен на ближайшие полгода.

Европейские материалы дороже, но стабильнее

— Печать композитными материалами, в том числе с применением углеволокна, — один из трендов АТ…

В мире — да, но пока не в РФ.

— Даже на таком развитом АТнаправлении, как FDM-печать, у российских компаний возникают проблемы с материалами. Материалы нестабильны, так же как и оборудование, они оказывают влияние на повторяемость печати.

На рынке довольно много китайских производителей филамента, есть российские производители. Например, научный центр Polymat Scientific Lab при Кабардино-Балкарском государственном университете им. Х.М. Бербекова не первый год занимается разработкой и производством высокоэксплуатационных термопластов и проверяет их на сертифицированном импортном оборудовании. Там делают довольно качественный полифенилсульфон с примесью рубленого углеволокна, а также прорабатывают новые режимы печати для повышения прочностных характеристик готовых изделий. Любая компания старается работать с поставщиками, обеспечивающими 100-процентную стабильность материалов, их предсказуемое поведение на различных режимах работы. Такие материалы обеспечивают сегодня только европейские производители. Порошки, филамент, смолы продаются в закрытых картриджах (канистрах), зачастую с чипами, и стоят иногда в 10 раз дороже, чем аналоги от небрендовых производителей. Биоразлагаемые пластики, несмотря на их огромную пользу для экологии, использовать в России пока не очень выгодно. Мы сильно зависим от импорта гранулированного пластика, который по каким-то причинам не можем произвести самостоятельно.

— Многие аддитивщики жалуются на различные барьеры, мешающие развитию отрасли внутри страны. Например, на отсутствие полноценной государственной поддержки. Хотя это, может быть, и не минус, а скорее плюс: не мешают работать — уже хорошо.

Барьеры, конечно, есть, и прежде всего в головах и у нас, как пользователей, и у государственных чиновников, управляющих страной, не интересующихся АТ и активно поддерживающих другие нацпроекты. Конечно, без государственного вмешательства, без серьёзных инвестиций отрасль продолжит своё развитие, но очень медленно. Мы продолжим плестись в хвосте мировой индустрии, при этом в нашей стране продолжит множиться число компаний, в той или иной степени специализирующихся на АТ. Экономический климат в России не очень благоприятствует развитию промышленных производств и тем более инновационных производств. Та же перспективная технология селективного микроволнового плавления, не найдя отклика на родине, благополучно обустроится в Германии, найдёт инвесторов и разовьётся в новый мировой бренд. Мы среди догоняющих, нам нужно мчаться со всех ног, чтобы развиваться технологически. Для этого придётся объединить все умы страны и сфокусироваться на нескольких первостепенных технологиях.

— Иными словами, России нужен некий национальный проект, заточенный именно на аддитивные технологии?

Да, возможно. Формальный заброс денег в вузы и сбор отчетности с них — тупиковый путь. Смогли же подготовить известных на весь мир фигуристов, почему нельзя подготовить известные на весь мир инновационные продукты? Ведь человеческий ресурс для этого есть.