Аддитивные технологии

Ренессанс FDM-технологии

Пермская компания F2 Innovations планирует утвердиться на рынке FDM-оборудования со своими принтерами F2 Pro и F2 Lite. Пермяки предлагают высокопроизводительные принтеры, способные печатать высокотемпературным пластиком. Кроме того, F2 замахнулась на пересмотр технологии FDM и ее дальнейшую идеологическую трансформацию в FDM 2.0. Новый подход предполагает печать любыми пластиками и композитными материалами и доведение конечных изделий до состояния литейных аналогов, полученных с помощью термопластавтоматов. Специалисты F2 собрали четыре лабораторных образца для отработки процессов печати и еще четыре машины будут отгружены заказчикам в первом квартале 2020 года. Генеральный директор F2 Евгений Матвеев в интервью «Умнпро» перечислил основные этапы становления своей креативной команды, а также рассказал о технических конкурентных преимуществах F2 Pro и F2 Lite.
12 февраля 2020

Интерес к FDM-технологии возвращается

– Евгений, разработка технологии FDM 2.0 заняла около 2,5 лет. Чем занималась ваша компания параллельно?

Изначально мы организовались как стартап, который должен был производить печатающие головки и экструдеры, монтировать их на готовые платформы и продавать, но, проанализировав рынок FDM-принтеров и пообщавшись с заказчиками, мы пришли к выводу, что можно и нужно продавать собственное оборудование. Разработка наших принтеров – плод длительных и детальных переговоров с конечными потребителями. Мы создали принтеры, в которых остро нуждается промышленность не только сегодняшнего, но и завтрашнего дня.

– Вы и ваша команда посещали выставку Formnext 2019, какие-либо новинки вас заинтересовали?

Мы побывали на Formnext 2019 в первую очередь для более тесного ознакомления с индустрией, с потенциальными клиентами и конкурентами. Этот форум собирает лучших мировых производителей АТ. Фактически мы поехали на разведку, чтобы на следующий год представить там свои принтеры F2 Pro и F2 Lite. Мы в очередной раз убедились в том, что в 3D-печати очень большой спектр технологий, в том числе полимерных. Рынок начинает снова возвращаться к самому «древнему» методу печати – к FDM. Это связано отчасти и с появлением новых материалов, и с созданием более быстрых и точных принтеров. Ну а самое главное – за несколько десятков лет появился устойчивый спрос на FDM, пусть и в определенных, нишевых, сегментах, связанных прежде всего с прототипированием, дизайном, образованием. Трёхмерная пластиковая печать признана мировым сообществом как полноценный рабочий инструмент, которым можно и нужно пользоваться.

– FDM – одна из самых первых технологий 3D-печати. Казалось бы, что в ней можно улучшить или добавить что-то новое? К тому же рынок практически поделен между успешными крупными мировыми производителями вроде Stratasys…

Появляется очень много новых материалов. Полимерные материалы, композиты, тугоплавкие пластики, выдерживающие температуру в 400 – 500 градусов, керамонаполненные материалы. Ну и почти все материалы стали стабильнее и крепче, они все шире используются для производства оснастки. На многих профильных выставках сегодня можно наблюдать, как печатаются из пластика целые самолёты и автомобили. В традиционном производстве наметился четкий курс на замену стальных и алюминиевых деталей на пластиковые. Иногда проще напечатать что-то, чем отливать или фрезеровать на станке. В то же время на машинах, выпущенных пять лет назад и ранее, уже не напечатаешь изделия с требуемыми физико-механическими свойствами. Для печати прочными высокотемпературными пластиками необходимы принципиально новые 3D-принтеры. Компании-лидеры готовы предложить оборудование, обеспечивающее высокотемпературную, высокоскоростную, высокоточную печать, с нагреваемой камерой печати, предварительным подогревом и сушкой филамента, а также последующей термической обработкой готового изделия.

Оборудование F2 может печатать всем спектром существующих на настоящий момент FDM-материалов, включая технологичные инженерные полимеры высокой температуры плавления, а также различные виды наполненных композитов. Мы научились выращивать изделия, превосходящие по своим параметрам аналоги, напечатанные при помощи традиционной FDM-технологии не только по своим прочностным характеристикам, но также и по изотропии внутренней структуры. Изделия, напечатанные на принтерах F2 Pro и F2 Lite, по своим прочностным характеристикам достигают уровня изделий, полученных на термопластавтоматах. Если нашу деталь расколоть пополам, внутри она будет выглядеть, как литая. Таких результатов удалось достичь за счет целого ряда инноваций, включая уникальную систему контроля параметров печати.

Развитие материалов опережает развитие FDM-принтеров

– Выходит, что материалы совершенствуются быстрее, чем принтеры?

В том числе. Далеко не все производители FDM-принтеров готовы к материалам сегодняшнего и завтрашнего дня. Насколько нам известно, сегодня во всём мире – около 800 FDM-производителей. При этом лишь несколько компаний производят принтеры, способные печатать тугоплавкими пластиками с температурой плавления до 500 градусов, только у них есть термостатические камеры, позволяющие печатать в среде температурой до 200 градусов. Не менее интересный тренд – производство изделий из композитных материалов с углеродной матрицей. Мы развиваем одно из таких перспективных направлений — композитную FDM 3D-печать.

– Что представляет из себя FDM-печать композитными материалами? Полимер и углеволокно подаются из разных экструдеров?

В нашем случае возможна непосредственная печать армирующей нитью, пропитанной полимерным связующим, подаваемой одним из экструдеров. При этом второй экструдер может быть использован для заполнения остальных элементов изделия другим полимером.

– Есть ли какие-либо трудности с сертификацией новых материалов для FDM и вообще для аддитивных технологий?

Сертификация оборудования – гораздо менее болезненный вопрос сегодня, нежели сертификация материалов. Поскольку в основном АТ используются в авиастроении. Если на мировом уровне компании Airbus и Boeing пролоббировали появление сертифицированных материалов, то в РФ сделать это довольно трудно.

Экструдер как ключевое конкурентное преимущество

– На вашем сайте есть образцы FDM-оборудования, ничем не уступающего мировым аналогам. В чём преимущества ваших принтеров перед продуктами конкурентов?

Мы занимаемся принтерами для промышленного сегмента. В 2020 году выйдет в продажу серия машин: F2 Pro и F2 Lite. Главный секрет принтеров F2 заключается в экструдерах. Для сравнения: стандартные экструдеры разогреваются до рабочей температуры в 500 градусов за 90 секунд, наш экструдер готов к работе уже через 2 – 3 секунды! При этом разброс температур не превышает одного градуса. Температура в сопле экструдера может быстро меняться как в большую, так и в меньшую сторону, что позволяет печатать изделия с разными физико-механическими свойствами даже в пределах одного слоя. В целом конструкция экструдера и сопла позволяет печатать быстрее и равномернее прогревать филамент, это дает возможность печатать изделие более качественным, без грубых швов. Еще одно преимущество наших принтеров – они достаточно миниатюрны по сравнению с аналогами от других производителей. F2 Pro и F2 LLite практически полностью состоят из российских комплектующих, в том числе это касается электроники и софта. Корпус, системы нагрева, экструдеры, системы охлаждения – всё сделано в России. Из импортных комплектующих мы используем только системы линейного перемещения и электродвигатели. К большому сожалению, в РФ мы пока не нашли производителей подобных компонентов, обеспечивающих стабильное качество.

Мы предоставляем расширенную гарантию на принтеры в 24 месяца. К концу 2020 года планируем вывести на рынок серийный продукт, печатающий не только тугоплавкими полимерами, но и композитом с углеволокном. Что касается материала, то он тоже разработан компанией F2, его средний показатель на разрыв достигает 680 МПА.

– Многие принтеры весьма требовательны к размеру, однородности материалов. Это касается не только пластиковых и металлических машин, но и принтеров, печатающих оснастку из песка.

Вопрос неоднозначный: итоговое качество изделия зависит и от материала, и от машины. Принтерам F2 Pro и F2 Lite не принципиален температурный режим материала, диаметр нити. Определяющим фактором может стать абразивность материалов, но сопла наших экструдеров сделаны из карбида вольфрама. Они достаточно стабильны и не изнашиваются продолжительное время. Ни для кого не секрет, что одной из уязвимостей FDM-принтеров являлась изнашиваемость сопла, что приводило к увеличению его диаметра и, в конечном итоге, к потере качества и точности.

– Чем целесообразнее и дешевле печатать? Чистым пластиком или пластиком в составе угленаполненного композита?

Композит – это как минимум две составляющие. Высокотемпературный пластик может входить в состав композита, но есть пластики, стоящие дороже аналогичных смесей, при этом их физико-механические характеристики значительно лучше. Всё зависит от отрасли применения, кроме того, следует рассчитывать технологический цикл и цикл производства детали. Очевидно, что при правильном подходе, правильном моделировании 3D-печать гораздо выгоднее, чем производство деталей на токарно-фрезерном оборудовании. Наша миссия заключается еще и в том, чтобы помочь промышленности перейти на новую, гибридную модель производства. Классические подходы к проектированию не применимы для АТ, нужны инженеры нового поколения, понимающие суть технологии, её колоссальные возможности, но минусы и недостатки АТ знать тоже нужно и не бояться их.

Все новинки анонсируем через год

– Какие отрасли представляют ваши клиенты? Сколько стоит Lite версия принтера F2 и полноразмерная машина?

Цены варьируются от 1,5 млн рублей за самую простую машину до 7-8 млн за принтер с максимальным функционалом. Наши целевые заказчики – это прежде всего машиностроительные, авиастроительные предприятия, научные центры и университеты.

– Евгений, поделитесь с нашими читателями планами компании F2 Innovations. Стоит ли нам ждать принципиально новых принтеров или вы сосредоточитесь на совершенствовании имеющегося модельного ряда?

Основной козырь мы пока придержим в рукаве, поскольку конкуренты, в особенности китайские компании, не дремлют. В 2020 году мы сфокусируемся на выводе на рынок FDM-оборудования — наших основных моделей F2 Pro и F2 Lite. Новинки анонсируем через год. Пока лишь скажу, что мы будем прорабатывать возможность многоосевой и крупногабаритной печати, а также печати разнообразными материалами. В последнее время рынок АТ постепенно пополняется российскими игроками, это говорит об определенном развитии отечественной индустрии. Компания F2 Innovations делает всё возможное, чтобы поддержать заданный курс. Мы готовы к совместным проектам с госкорпорациями и с бизнесом.