Системный подход к развитию аддитивных технологий в России 

(Начало в №3’2024) 

Своим мнением о состоянии российского рынка аддитивных технологий и путях развития отрасли с редакцией журнала «Аддитивные технологии» поделился Евгений Пиженков, заведующий лабораторией Уральского федерального университета (УрФУ).

Казалось бы, никого не надо убеждать в нашей стране в острой необходимости внедрения аддитивных технологий (АТ) во все сферы жизни и производства. И бесспорно, флагманом аддитивного производства сейчас являются SLM-технологии, т. к. позволяют получать самые точные и сложные детали практически из любых материалов во всех отраслях машиностроения.

АТ и SLM в частности весьма активно внедряются в машиностроение развитых зарубежных стран. Россия, к сожалению, находится далеко не в лидерах. Исторически сложилось, что впереди были Европа и США, а затем лидерство (по крайней мере, на рынке России) по производству SLM-машин захватил Китай.

В настоящее время в Россию ввозятся сотни SLM-машин, в то время как количество произведенных в России исчисляется всего лишь десятками. При этом отечественные производители оборудования для аддитивного производства (АМ), к сожалению, ориентируются на конструкции, представляющие гибрид Китая и России в различной пропорции.

Качество китайских принтеров и комплектующих пока оставляет желать лучшего. Ни один из тестированных нами китайских принтеров не может сравниться по качеству с немецким принтером EOS, произведенным еще в 2010 году. Как уже традиционно сложилось, 

Китай начинает с количества, стремясь наполнить пустой рынок своей продукцией, пользуясь непритязательностью российских потребителей.

Китай копирует (не совсем удачно) технические решения передовых стран, не проводя глубоких исследований процесса и конструкций. А мы в России на этой далекой от совершенства базе пытаемся строить отечественное производство АМ. Это тупиковый путь: идя по нему, мы никогда не будем конкурентоспособны.

Чтобы не быть голословным, приведу некоторые факты. Мной установлены контакты с предприятиями и вузами России, которые имеют отношение к АТ (в том числе используя данные журнала «АТ» № 2 за 2023 г.). При этом особое внимание было уделено производителям и разработчикам SLM-машин. И вот какие выявляются интересные факты.

1. Небольшие частные компании типа Оnsint, 3DLAM, «Лазерные системы», AM.TECH, находятся на уровне штучного или мелкосерийного производства.

2. Ведущие вузы страны, такие как МГТУ им. Бау-

мана, МИСиС, УрФУ, СТАНКИН, СП университет, Институт ФМ, УроРАН, пока не берут на себя роль головного в данной тематике.

3. Госкорпорация «Росатом» также не занимает пока роль лидера в разработке и производстве SLM-машин.

А между тем ведущие отрасли машиностроения России, в том числе оборонная, авиационная, космическая, нуждаются в большом количестве качественных SLM- машин российского производства. Каковы причины такого состояния?

Начнем с технических проблем. Для обеспечения качественного SLM-синтеза необходимо иметь:

• порошок сферической формы, тщательно подобранного фракционного состава,

• систему нанесения слоя порошка, обеспечивающую нужную плотность, толщину и отсутствие дефектов,

• лазер нужной мощности и четкой управляемости,

• сканатор, обеспечивающий движение лазерного луча по заданной траектории с высокой скоростью и точностью,

• ПО, позволяющее рационально управлять лазерным лучом и всей машиной в целом.

Из всех названных слагаемых наиболее серьезных успехов Россия достигла только в производстве лазеров, остальное мы либо заимствуем у Китая и западных стран, либо делаем сами, но не на высоком уровне.

Следовательно, чтобы производить качественные российские SLM-машины, необходимо весьма серьезно потрудиться ученым-­исследователям и разработчикам.

Мое видение решения технических проблем:

1. Отечественные производители порошков должны иметь четкий, научно ­обоснованный регламент качества порошков и возможность его исполнения и контроля.

2. Задача нанесения слоя порошка китайскими и российскими производителями решается весьма примитивно и требует тщательного изучения. Немецкие производители, например, изначально применяют керамические ракели, а не резиновые.

3. Качественные сканаторы производятся в Европе и США, Китай пока пытается их производить. В России такая задача по силам предприятиям типа ЛОМО или УОМЗ, но никто пока не представил техническое задание на такое производство и, соответственно, не выделил средства.

4. ПО по управлению лучом требует тщательной проработки, т. к. это многофакторный процесс. В России в основном используется зарубежное ПО по управлению лучом (слайсеры), а нужно свое, основанное на серьезных научных исследованиях.

Как видно из вышесказанного, решение столь сложных технических проблем требует серьезных организационных мер на государственном уровне.

Как указано выше, стране нужны сотни и тысячи аддитивных машин. Каждое предприятие, производящее сложную технику и приборы, должно иметь не одну машину, а целый участок или даже цех. Только в этом случае возможно эффективное использование АТ.

Для обеспечения российского машиностроения необходимо серийное производство аддитивного оборудования нужной конфигурации. Для обеспечения такого производства нужны кадры (исследователи, разработчики, операторы, эксплуатационники), а также научные и производственные базы, то есть нужно научно-­производственное объединение (НПО).

В России достаточно предприятий, которые могли бы взяться за решение подобных задач. Такие НПО создавались в России еще в 70–80‑х годах, но не все из них выжили в лихие девяностые. Сильнее всего пострадала научная база, были упразднены многие отраслевые НИИ.

Сейчас государство обратило внимание на академические вузы, где еще сохранились кадры и экспериментальные базы. Одним из таких вузов является УрФУ. Причем в последние годы здесь сложилась весьма мощная экспериментальная база. Поэтому можно реально рассматривать УрФУ в качестве ведущего вуза по исследованиям и разработкам в области АТ, а мощную экспериментальную базу можно использовать для серийного производства. При этом не потребуется тратить огромные средства и время на строительство зданий и приобретение оборудования. Существующего оборудования и площадей достаточно для серийного производства до тысячи SLM-машин в год. Технико-­экономические показатели такого производства весьма высоки. 

Предложения по подготовке кадров также обоснованны. В УрФУ существует кафедра ТМСИ, которая одна из немногих в уральском регионе готовит конструкторов по разработке металлорежущих станков и SLM-машин. В 2024 году на бюджетные места были приняты 80 студентов. На кафедре накоплен десятилетний опыт НИОКР по применению SLM-технологий в инструментальном производстве. 

Таким образом, имеются все условия для создания НПО по разработке и серийному производству SLM-машин на базе УрФУ. Дело за малым — надо принимать решение и действовать.

Наше время — время смелых решений! ■

Источник журнал "Аддитивные технологии" № 1-2025