Популярность аддитивных технологий в нашей стране продолжает расти. Предприятий и специалистов, вовлеченных в процесс развития этой отрасли, становится больше, появляется много интересных проектов. Вместе с тем Россия пока отстает от западных стран, которые перешли к интеграции 3D-печати в производственные цепочки. Проблемы внедрения аддитивных технологий в отечественную экономику обсудили на промышленном конгрессе в рамках Петербургской технической ярмарки.

ФОТО Wang Lei/Xinhua via Zuma Wire/ТАСС

Печать без границ

Сегодня даже школьники знают, что аддитивные технологии (от англ. to аdd – «добавлять») создают 3D-объект, добавляя материал (пластик, металл, керамика и т. д.) способом «слой на слой». Изделия создаются не путем механического отсечения лишнего, а методом наращивания – послойного добавления одного или нескольких материалов и их сплавления по заданному компьютером контуру. Благодаря этому можно выращивать сложнейшие детали, которые нельзя создать с помощью традиционных способов производства.

Сегодня аддитивные установки используют на отечественных предприятиях авиационной промышленности, в автопроме, судостроении, машиностроении. В медицине таким способом создают протезы для челюстно-лицевой хирургии и ортопедии, в фармацевтике – таблетки.

Растет применение и в сегменте товаров массового потребления. Уже сейчас на 3D-принтерах печатают кроссовки, велосипеды, ювелирные украшения. Один из ведущих производителей хоккейного оборудования недавно представил в Канаде напечатанный на 3D-принтере шлем, который уже сертифицирован для профессионального использования в НХЛ и будет доступен игрокам в следующем сезоне.

Вообще границ для использования аддитивных технологий практически нет, а производители сейчас активно экспериментируют в разных направлениях. Так, петербургская компания «Эксклюзивные решения» в разгар пандемии неожиданно вышла на рынок косметологии, создав аддитивным методом картриджи для перманентного макияжа. По себестоимости продукт обогнал самую дешевую китайскую продукцию, а благодаря конструктивным особенностям такого картриджа время процедуры нанесения перманентного макияжа сократилось с 2,5 часа до 40 минут.

А вкладом компании в тему пандемии стало производство на 3D-принтере защитных экранов для лица и оборудование для выпуска этого товара. Еще один продукт на ту же тему – противопролежневая подушка для людей, подключенных к аппарату ИВЛ. 

Очевидно, что в конечном итоге аддитивные технологии изменят саму философию производства, радикально перекроив не только производственные цепочки, но и целые отрасли. Ведь экономические преимущества очевидны. Это и гибкость производства (особенно при изготовлении сложных деталей), и возможность выпуска новых версий продукта за очень короткий период. В некоторых случаях 3D-печать создает возможность локализации производства в точке употребления, что снижает, а порой и вовсе исключает расходы на транспорт.

«Со временем 3D-принтеры научатся печатать изделия еще более сложных форм и конструкций, – уверен представитель фонда развития Центра разработки и коммерциализации новых технологий (фонд «Сколково») Александр Фертман. – А следующий шаг развития аддитивных технологий – это 4D-печать, которая позволит создавать сложную трехмерную геометрию деталей из материалов, способных реагировать на изменения параметров окружающей среды. Это откроет новые возможности для проектирования».

Аддитивный вернисаж на брегах Невы

Северная столица заслуженно считается российским центром развития аддитивных технологий. Так, на международной выставке инноваций Hi-Tech в рамках Петербургской технической ярмарки были озвучены итоги конкурса «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка 2020 года». «Гран-при» получил Санкт-Петербургский государственный морской технический университет (СПбГМТУ).

Высокой наградой был отмечен проект, разработанный Институтом лазерных и сварочных технологий СПбГМТУ, – «Технология изготовления элементов судовых движителей методом прямого лазерного выращивания» и созданный для этого комплекс автоматизированного лазерного выращивания. Это полностью отечественная разработка, превосходящая, по данным ее создателей, мировые аналоги по производительности и не имеющая аналогов по функциональности. Корабелка уже приступила к серийному производству таких установок для отечественной промышленности. Недавно одна из таких систем отправилась на опытный завод «Вега» НПО «Винт», входящий в состав северодвинского судоремонтного центра «Звездочка».

Осваивают технологию и крупные петербургские компании. «ОДК-Климов» в сентябре презентовал 3D-модель будущего двигателя ВК-650В с использованием аддитивных технологий. Двигатель-демонстратор будет включать до 20% деталей, созданных на 3D-принтере. Изготовить двигатель-демонстратор планируется уже в декабре, а приступить к испытаниям – в январе 2021 года.

«Аддитивные технологии являются перспективными, однако есть ограничения, связанные с сертификацией двигателя, в котором они использованы, – комментирует заместитель главного конструктора предприятия Карен Малев. – С точки зрения законодательства и авиационных норм вопрос еще не проработан. Однако, если на двигателе-демонстраторе деталь, выполненная аддитивным способом, проявит себя хорошо, она будет использована в дальнейшем на опытных образцах».

Не отстают и «Силовые машины», специалисты которых собираются изготовить и провести испытания опытной партии 3D-печатных лопаток для модернизируемых энергетических газовых турбин ГТЭ-65. Этот опыт применения аддитивных технологий станет первым в практике компании. Выпуск опытной партии лопаток первой ступени для испытаний на стенде НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова запланирован на 2021 год.

Тем временем Кингисеппский машиностроительный завод ввел в эксплуатацию первый 3D-принтер, изготовленный на предприятии. Оборудование для производства стержневых форм имеет скорость печати в объеме не менее 150 кв. м в час. Максимальный размер печатного полотна составляет 2000 x 1300 мм. Пока оборудование работает в тестовом режиме, а в скором будущем с его помощью будут производить картеры и блоки цилиндров.

Не остаются в стороне и ученые. Так, в СПбГУ разработали достаточно интересный проект для медицины. Речь идет о технологии 3D-печати мягких нейропротезов NeuroPrint. По словам профессора Павла Мусиенко, благодаря этой технологии процесс создания индивидуальных нейроимплантов для восстановления двигательных функций и функций внутренних органов станет гораздо дешевле и быстрее. Вероятно, в не столь отдаленном будущем изготавливать индивидуальные нейроимпланты для конкретного пациента смогут прямо в больнице. Пока же новую разработку успешно проверили на некоторых млекопитающих и рыбках данио-рерио.

На гребне волны... без пены

«И все-таки аддитивные технологии – это история про бизнес, – уверен ректор СПбГМТУ Глеб Туричин. – В этом смысле, несмотря на достигнутые результаты, Россия пока отстает от мировых лидеров рынка аддитивной печати – США и Китая».

Схожим образом видят проблему и в фонде «Сколково».

«В нашей стране с удовольствием обсуждают, какие чудеса можно делать с помощью аддитивных технологий. А вот доказательства экономической эффективности их применения пока есть только в очень ограниченном количестве производственных цепочек, – констатирует Александр Фертман. – Между тем на мировом рынке волна информационной популярности аддитивных технологий схлынула, и пена исчезла, оставив исключительно содержательную часть. Главная задача отрасли на сегодняшний день – интеграция этих технологий в производственные цепочки и расчет окупаемости».

Но прежде всего, как это часто бывает в России, продвижению новых технологий мешают законодательные и ведомственные ограничения.

«Еще одна проблема, которая тормозит развитие отрасли, – неразвитость стандартов и сертификаций на продукцию аддитивного производства, – уверен гендиректор компании «Эксклюзивные решения» Денис Власов. – Нам нужен спрос на наше оборудование, и этот спрос не должен быть ограничен законами. Но спроса не будет, пока мне приходят вопросы от военных в стиле «А как мы будем это сдавать военной приемке?». И пока конструктор не имеет права применять наши изделия в ответственных узлах, а врач ставит имплантат под угрозой административного или уголовного наказания. Нет внятного законного определения, что можно, а что нельзя. Я не могу исправить и доработать законы – это дело государства. Понятно, что перед Минпромторгом поставлена сложная задача нормировать принципиально новую индустрию, но, если мы хотим дать нашей стране еще один индустриальный производственный ресурс, это надо делать. И делать очень быстро».

Действительно, пока нашу страну никак нельзя назвать лидером в этой сфере. Сейчас более 50% рынка аддитивных технологий приходится на США, Великобританию и Германию, их активно догоняет Юго-Восточная Азия во главе с Китаем. Доля России составляет всего 2%.

Однако есть надежда, что в перспективе ситуация изменится в лучшую сторону. С недавних пор объединением и координацией российских компаний аддитивной отрасли занялась госкорпорация «Росатом». Также в развитии аддитивных технологий в нашей стране принимают участие «Ростех», «Роскосмос», ФГУП «ВИАМ» и другие крупные компании. Правительством совместно с бизнесом разработана «дорожная карта» развития аддитивных технологий до 2030 года. Эксперты считают, что при реализации всех мер из «дорожной карты» Россия к 2030 году может войти в пятерку ведущих игроков мирового рынка 3D-печати.

Источник