Аддитивные технологии

Локомотивная мозаика: экологичное производство появится во многих городах РФ

Железнодорожная промышленность, имеющая в своем парке локомотивы с 25-летним и более сроком службы, встала на рельсы модернизации. Главный фокус перемен – техническое обслуживание подобных раритетов. Выпуск комплектующих для таких подвижных составов становится весьма затруднительным: многие детали просто сняты с конвейера, а потребность в ремонте по-прежнему остается актуальной. И выход здесь возможен лишь один – эволюция традиционных методов производства: замена устаревших процессов на наиболее прогрессивные. Генеральный директор компании «2050.АТ» Максим Канищев рассказал о причинах происходящих перемен и преимуществах аддитивных технологий (АТ) перед традиционными. Также «Умнпро» стало известно о скором запуске всероссийской сети распределенного производства: аддитивная печать поставит на поток выпуск уникальных изделий по всей стране, охватывая не только Москву и Санкт-Петербург.
30 марта 2021

– В чем заключается глобальная альтернатива АТ традиционному производству, кроме того, что они заменят выпуск уникальных литейных штучных деталей или прототипов? Почему сегодня транспортные машиностроители считают АТ наиболее выгодными и эффективными?

– Часть локомотивного парка наших железных дорог эксплуатируется достаточно долгое время. Стандартный срок службы машин составляет несколько десятков лет, плюс его эксплуатацию можно продлить. Это нормальная ситуация: ремонт каждого локомотива строго регламентирован и соответствует всем нормам безопасности и надежности. Естественно, для обеспечения такого качества ремонта и технического обслуживания требуются соответствующие запчасти, а вот их поставка со временем становится проблематичной. Допустим, локомотив был выпущен на том заводе, который уже прекратил свое существование несколько десятков лет назад. Получается, что цепочка поставок нарушается, а детали для ремонта этой серии локомотивов по-прежнему остаются необходимыми. Это проблема, и преодолеть ее можно либо кардинальным обновлением рельсового состава, либо, например, изготовлением необходимых 3 деталей по цене стоимости 3000 ед., т.к. для этого придется запускать «с нуля» массовое производство с линией и т.д. Плюс эти лишние 2997 шт. будут лежать на складе мертвым грузом, затоваривая его.

3d-принтер

АТ в таких ситуациях имеют неоспоримое преимущество: в короткие сроки на одном принтере можно создать всю необходимую номенклатуру. Другой пример: требуется установить 50 корпусов пускателей в течение 2 недель. Вы обращаетесь за услугой на завод, он соглашается выполнить ваш заказ по цене 2 руб. за штуку. При этом минимальная партия поставки составляет 1000 изделий, а «собирать» их будут месяц. В то время как 3D-печать способна с легкостью изготовить 50 корпусов всего за 2 недели. Да, цена составит 10 рублей за штуку, но весь заказ обойдется вам в 500 рублей, что в 4 раза дешевле ожидания ненужной огромной партии с завода, производящего детали традиционными способами.

Изделие, изготовленное на 3д-принтере

Вывод напрашивается соответствующий: изготовление продукции на 3D-принтере значительно превалирует перед традиционными способами производства, если объем изготавливаемой продукции небольшой. Хотя с каждым годом развития АТ критерии «небольшого объема» в каждом случае размываются. Поэтому в схватке традиционных и современных АТ, безусловно, я ставлю на победу вторых: с нынешними темпами развития конвейер окажется позади уже через пару лет.

Напечатанная на 3д принтере деталь

Другое преимущество 3D-печати заключается в отсутствии отходов. Например, после изготовления шахматной фигурки традиционным способом остается множество материала в виде стружки. Такое сырье выбрасывается или целенаправленно отправляется на переработку, где его утилизируют. В случае применения АТ мы используем ровно столько материала, сколько того требует изделие. Это колоссальный выигрыш в энергоэффективности, ко - торый способствует сохранению эко - баланса планеты.

— В основном, речь идет об экономической выгоде и решении прикладных задач производства. Но существу - ет ли у АТ глобальное преимущество, которое заставит бизнес оценить их нишу как настоящий феномен, а не только как инструмент сокращения издержек?

– Такое преимущество существу - ет, но ранее никто не обращал на него внимание. Все изменилось в 2020 году, когда бизнес втянули в экологическую гонку. Теперь от уровня выбросов CO2 напрямую зависит экономика предприятий, и больше всех такое влияние чувствуют промышленные гиганты. ESG-рейтинг, углеродные квоты и карбоновые санкции – все эти экоинициативы бизнес оплатит из собственного кармана. За превышение показателей выбросов углекислого газа в «карбоновых периметрах» топ-менеджмент отвечает рублем, а это: прямые выбросы производства и косвенные выбросы поставщиками тепло- и электроэнергии для бизнеса. Третьим «карбоновым периметром» считаются выбросы CO2 от работы цепочек логистики. Авто - транспорт, везущий заказчику партию деталей с завода-изготовителя, производит 95% всех выбросов углекислого газа от общего количества!

Напечатать деталь на 3d-принтере

В России ежемесячно производятся, ремонтируются и обслуживаются тысячи локомотивов – и детали к ним привозятся из многих городов стра ны. Колоссальный объем выбросов, который теперь можно избежать. АТ фактически «телепортируют» деталь в ремонтное депо, в сотни раз сокращая путь от производства до потребителя. Цель компании «2050.АТ» – развернуть печатно-логистические хабы такой сетью по территории страны, чтобы время доставки детали до цеха приемки занимало не более суток.

«Телепорт» – так и называется наша инновационная система распределенного производства. Ее запуск положительного скажется на сохранении экологии, что является одним из ключевых приоритетов ТрансМашХолдинга, в который входит и наша компания.

– А как конкретно будет работать этот проект? Какие возможности удаленной 3D-печати будет реализовывать команда?

– Наша цель – создать распределенную базу производства. Поэтому в планах компании стоит создание такой «фабрики без стен», в которой принтеры находятся в узловых точках по всей России. Допустим, поступил заказ на создание деталей из отдаленного уголка страны, а доставка из Москвы или Санкт-Петербурга требует серьезных финансовых и временных затрат. Мы планируем создать рядом с каждым депо аддитивные мини-производства. Местные сотрудники такого инновационного «цеха» будут получать нашу авторизированную модель, изготавливать ее из сертифицированного материала на одобренном нами принтере в соответствии с контролируемыми технологическими требованиями, и, таким образом, заказчику будет поступать понятное изделие фабричного качества.

3d-принтеры

Причем мы рассматриваем вариант, что функция владения и печати на таких АТ-узлах станет делегироваться местным авторизированным предприятиям или даже физическим лицам. Это обеспечит им дополнительный, гарантированный и надежный источник дохода. Успешно внедрив задуманную модель распределенной 3D-печати, мы избавляемся от излишних и дорогих функций по поддержанию работоспособности фабрики и одновременно повышаем надежность. «2050.АТ» сможет заниматься только разработкой моделей, развитием современных технологий и контролем качества. А, например, депо, которое заказывало детали, будет получать их спустя сутки после подачи заявки. В общем, это взаимовыгодное сотрудничество, не иначе.

– Не так давно ряд российских аддитивных компаний заявляли, что печать металлом усложнена, так как отечественные порошки отличаются плохим качеством. Поскольку пользоваться импортными материалами или несоразмерно дорого, или невозможно в силу режимности предприятий, многие промышленники остаются в достаточно затрудненном положении. Как вы смотрите на данную ситуацию? И какие еще ограничения могут встречаться в сфере 3D-печати?

– Порошки – это лишь одно из возможных направлений развития металлической печати. Не скажу, что данная ветвь тупиковая: она, скорее, самая понятная, просто имеет значительные ограничения. Первый минус – узкая применимость. Даже у самого совершенного зарубежного 3D-устройства область печати составляет всего 40 см. Второй – себестоимость: металлическая печать является дорогим удовольствием. Вне зависимости от географии поставок сырья цены остаются стабильно высокими.

Электричка в разрезе, чертеж электрички, чертеж электропоезда

Анализ всех ограничений порошковой печати стал драйвером научных изысканий для «2050.АТ»: уже сейчас мы разрабатываем технологию аддитивного производства с помощью металлической проволоки. Движет нами не только научный интерес: такая инновация позволит снять ограничение в области 3D-печати и в разы сократить себестоимость изделия. Здесь выигрывает не только разработчик, но и заказчик – ведь транспортное машиностроение по итогам получит детали, превосходящие конвейерные аналоги по всем техническим и экономическим характеристикам. Пожалуй, наука, производство и экономика нигде не переплетены так тесно, как в нише АТ.

И еще небольшой лайфхак: часто производители уверяют, что на их принтерах можно печатать детали из любого материала: алюминий, нержавеющая сталь, титан. Только не учитывается важный фактор – при частой смене материала необходимо производить очень тщательную и дорогостоящую очистку. Поэтому для каждого сырья нужен соответствующий принтер, работающий только с ним (в идеале). С точки зрения безопасности это лучший вариант: вы сводите на «нет» риск банального взрыва на производстве из-за нарушения процессов.

 аддитивное производство

– АТ имеют значительные технологические преимущества в изготовлении деталей любой сложности и геометрии. Существуют ли еще какие-то возможности АТ в транспортном машиностроении?

– АТ – просто один из видов производства, как отливка или ЧПУ. Не могу назвать АТ чем-то принципиально новым и удивительным, это такая же система изготовления, имеющая свои плюсы и минусы. В транспортном направлении возможности у АТ такие же, как и у любых других, вопрос стоит лишь в правильности места их применения. Получение максимальной рентабельности и минимальных издержек – наверное, главные драйверы роста АТ в транспортной промышленности. Важно то, за счет чего промышленники пришли к идее 3D-печати – это возможность перехода от какой-то устаревшей материально-технической базы производства локомотивов к производству будущего.

– Зачем предприятия внедряют АТ? Каковы границы их применения? Возможно ли, что направление АТ со временем исчерпает себя в плане развития?

– Сильной стороной 3D-печати считается резистентность принтеров к геометрии, поэтому с их помощью возможно создать такие вещи, которые никогда не получится произвести с помощью традиционных технологий. Например, изготавливая лопатку турбины или компрессора, мы можем сделать их внутреннее пространство не цельным, а сетчатым, ячеистым. Данный подход позволит в разы уменьшить вес детали, сохранив при этом пространственную жесткость. А для той же авиакосмической отрасли – это крайне важный момент. 

Как сказал Гераклит Эфесский: «Все течет, все меняется». Если перефразировать древнегреческого философа, то можно увидеть и другой смысл этого выражения: предприятия обязаны оставаться в тренде современных технологий, чтобы иметь возможность конкурировать и оставаться эффективными. Закрытые границы из-за пандемии коронавируса фактически оставили многих без необходимых запчастей, но благодаря науке, пришедшей на помощь, расстраиваться особо не приходится.

Аддитивная фабрика – уникальный случай того, как можно на одном гектаре земли изготовить большое количество деталей из любых материалов, тем самым закрыв все свои рисковые позиции с помощью собственного производства. К счастью, бизнес-сектор осознал важность АТ, поэтому есть уверенность, что инвестиции в научные и в исследовательские центры, занимающиеся развитием АТ, вырастут в десятки раз. На мой взгляд, сейчас в мире недостаточно фундаментальных исследований плавления, спекания и других содержательных аспектов АТ, но этот пробел, безусловно, будет закрыть. Думаю, что уже через 5 лет фабрик в традиционном представлении просто не останется: АТ достигнет такого уровня развития, что уже не будет нужды в традиционных конвейерах.

– Сегодня рынок 3D-печати имеет неплохую научно-исследовательскую базу. Какие есть особенности и перспективы развития АТ в России и в мире?

– На сегодняшний день объем мирового рынка АТ составляет около $10 млрд, а к 2025 году эксперты пророчат его рост до $21 млрд. Это, к слову, средняя оценка величины налоговых выплат нашими экспортерами Евросоюзу за карбоновый след. Много это или мало – хороший вопрос, но для научного направления АТ имеют неплохие перспективы. 

Намного важнее качественные характеристики рынка. Если раньше 3D-печать считалась «лайфхаком для бедных», то теперь АТ – элемент создания дополнительной стоимости. К примеру, Adidas уже год выпускает серию кроссовок с подошвой, произведенной с помощью 3D-принтера. И это громкая вывеска, создающая конкурентное преимущество. Искренне надеюсь, что отечественный рынок скоро придет к подобному осознанию.

В разговорах о перспективах АТ в России есть главный тезис: 3D-печать точно не повторит судьбу нанотехнологий. Тогда, в начале 2010-х, между наукой, громкими словами и производством была огромная пропасть. А сегодня даже рядовые инженеры знают, что такое АТ и с чем их «едят». 15 января мы завершили всероссийский конкурс для технических специалистов, цель которого – найти лучшие идеи для применения АТ в транспортном машиностроении. Вместо расспросов в стиле «А что это вообще такое?» мы получили от участников не просто проекты, а буквально готовые бизнес-планы с расчетом экономики и подбора материалов. Мы были шокированы, если честно. 

Вывод один: российская промышленность идеально подходит для эффективного внедрения АТ, ее основу составляют компетентные специалисты не только в них самих, но и в тех отраслях, куда 3D-печать пока что только стремится войти. На сегодняшний день нашей компании удалось заключить соглашения с большинством научных производственных центров. Они плотно занимаются развитием АТ, а мы всячески готовы идти навстречу новым разработкам, помогая максимально правильно внедрять и применять 3D-печать на отечественном рынке.

Теги: