Дроны, самокаты и инвалидные коляски с кастомным дизайном могли бы стать реальностью благодаря 3D-печати. Но на практике все не так просто: производить 3D-принтеры сложно, а для штамповки массовых продуктов они не подходят. Как устроена индустрия печати сегодня, почему ПО захватывает мир и как на все это влияет коронавирус, рассказал Федор Антонов, глава стартапа Anisoprint, который уже 5 лет занимается производством 3D-принтеров.
Расскажи о технологии анизопринтинга, которую использует твоя компания — что это и чем отличается от обычной 3D-печати?
Самая популярная сегодня технология 3D-печати — это FDM [моделирование методом наплавления]. Пластик разогревается, экструдируется через сопло и наносится струйкой, слой за слоем — так формируется деталь. Анизопринтинг тоже основан на принципе экструзии, только вместе с пластиком из сопла выдавливается армирующее базальтовое или углеродное волокно. Например, углеродное волокно состоит из полутора тысяч мононитей микронной толщины, а по прочности в 10 раз превосходит сталь. В результате такой коэкструзии мы получаем композит — армированный материал повышенной прочности и жесткости.
Изначально волокно сухое, а пластик вязкий, и получить композит довольно сложно — вместо него получается обмазанная пластиком сухая нить. В Anisoprint мы создали метод коэкструзии композитного материала, который эту проблему решает. Для этого волокно сначала пропитывают специальным полимером, который связывает все нити воедино — и получается композитная нить. А она уже эктрудируется вместе с пластиком, тот склеивает нити между собой, создавая материал — двухматричный композит, который в два раза прочнее и легче алюминиевых сплавов. Из такого материала можно печатать детали, которые выдерживают большие нагрузки.
Что можно печатать таким способом? Есть какие-то ограничения?
Одно из ограничений связано с размером рабочей области станка. Второй момент — это производительность. При среднем показателе 20 куб. см в час деталь размером 3 метра будет печататься несколько месяцев.
Если ограничение преодолеть, то можно напечатать даже фюзеляж самолета.
А пока принтеры производят небольшие детали в среднем размером не более 1,5 м.
А где эти детали применяются?
В основном их используют университеты, лаборатории и исследовательские центры корпораций для решения своих R&D-задач. Второй сегмент — это производство и оснастка: изготовление зажимов, захватов, приспособлений для фрезерных и сварочных станков, координатно-измерительных машин, роботизированных сборочных линий.
И третий сегмент — это функциональные прототипы. При разработке продукта в какой-то момент нужно проверить, выдержит ли он реальную рабочую нагрузку. На принтере изготовить компонент можно быстро, к тому же легко проводить итерации.
Но все это имеет смысл только для мелкосерийного производства: если нужно выпускать десятки тысяч деталей в год, проще использовать штамповку, гибку, резку. Поэтому 3D-печать так часто встречается в аэрокосмической промышленности и в инновационных отраслях вроде производства робототехники, дронов, micromobility, где детали выпускаются небольшими сериями (до нескольких тысяч в год).
Можешь вспомнить самый интересный кейс применения ваших 3D-принтеров? Как я понимаю, их используют и в аэрокосмической отрасли.
Хорошими кейсами, как правило, нельзя поделиться из-за NDA. Но есть интересные примеры даже в такой непримечательной сфере, как производственная оснастка. Обычно любому предприятию нужны уникальные детали: кто-то их напильником выпиливает, кто-то заказывает у поставщиков, кто-то разрабатывает сам с нуля. И иногда достаточно улучшить один элемент — слегка увеличить прочность или снизить массу — и можно в десятки раз ускорить процесс сборки.
У нас был кейс с крупным автомобильным концерном, когда за счет облегченной оснастки из композитов мы сократили цикл производства — для компании такого масштаба это огромная экономия.
Есть еще интересные кейсы в авиации. Из-за коронавируса все исследования в этой сфере прекратились, бюджеты урезали, так что компании стали искать новые бизнес-модели. Один из наших клиентов создает кастомные интерьеры самолетов, занимается их обслуживанием и ремонтом в аэропорту. Сейчас спрос на услуги упал, но они нашли решение — компания переоборудует пассажирские интерьеры самолетов в грузовые. А для этого требуются вспомогательные детали для крепления полок, строп, инженерных кронштейнов. Все это нужно быстро разработать и изготовить, причем каждому самолету нужен кастомный набор деталей. И для этого отлично подходит 3D-печать.
С чего вы начинали, когда запускали производство принтеров? Как подступиться к настолько сложному продукту?
Один из основных элементов — это корпус, по сути обычная железяка, которую не так сложно изготовить. Если нормально подготовить документацию, то приличный machine shop в любой стране изготовит такой комплект без проблем. Когда мы собирали первые прототипы, то заказали корпуса на трех разных заводах и выбрали то производство, которое работало быстрее и качественнее других.
Дальше пошли по BOM (bill of materials): часть комплектующих заказали в Китае, часть — в Европе.
У настольных принтеров вся электроника, кроме управляющей платы, и почти вся механика сделаны в Китае.
Пришлось много времени потратить на подбор подходящих поставщиков — сменили больше 8 производителей. С качеством деталей вообще часто возникают проблемы: при входном контроле дефекты не заметны, а потом они проявляются у клиентов после нескольких недель использования. Мы тоже с этим столкнулись.
Первые 20 принтеров изготовили сами в России: заказали железо, корпус, печатные головы, потом собрали устройства вручную и отправили клиентам.
Сразу же столкнулись с проблемами при экспорте из России: все было сложно, дорого и непредсказуемо. Большинство наших клиентов находилось в Европе, и имело смысл проводить сборку там. К тому же бренды 3D-принтеров часто пользуются контрактной сборкой и обращаются к одним и тем же европейским фабрикам.
Но в итоге мы пошли немного другим путем: наши партнеры из Германии, которые производили железо, предложили помочь со сборкой. Мы согласились, отправили наших ребят — они помогали собирать большинство партий, контролировали все процессы. Но проблем было слишком много: у нас возникали претензии и к качеству, и к подходу в целом — сказывалось то, что у подрядчика не было опыта сборки 3D-принтеров.
А потом началась пандемия, в марте границы закрылись, фабрики временно приостановили работу.
Была неопределенность: непонятно, когда выйдет следующая партия принтеров и выйдет ли вообще.
В итоге перенесли контрактную сборку в Россию: теперь подрядчик сам закупает все комплектующие по нашему списку, делает приемку, организует сборку и упаковку, а мы забираем со склада готовый продукт. Но последствия пандемии все еще сказываются: комплектующие не отгружают, склады стоят пустые, а сроки поставок сместились на несколько месяцев, а где-то даже на год. В общем, приходится искать альтернативы.
Что может пойти не так при изготовлении принтера? Какие возникали производственные челленджи?
На первом этапе возникали проблемы с соблюдением допусков, производственными дефектами, которые приходилось буквально case by case решать напильником.
Но самый трудозатратный процесс — это сборка электроники. Все провода должны быть определенной длины — для этого мы сразу просим поставщиков заранее их подгонять под стандарт, чтобы при сборке не тратить время на удлинение или укорачивание.
Тут можно вспомнить классическое hardware is hard. В одном интервью ты отмечал, что стартапам, которые занимаются железом и производственными технологиями, сложнее привлекать инвестиции. В этом плане software-компаниям проще.
Да, венчурные инвестиции — это рисковые инвестиции. А в hardware заложены такие риски, которых у IT-компании по определению нет. Во-первых, это оборотный капитал. В IT его нет, поскольку cost of goods и lead time условно равны нулю. Достаточно вспомнить пример Siemens, когда компания пожертвовала одному университету 500 миллионов долларов. Ничего себе, вот это деньги! А на самом деле они просто выдали лицензии на софт на эту сумму.
Второй момент: в IT нет цепочек поставок, логистики и связанных с этим рисков, нет необходимости в физическом ремонте и сервисе.
Если с софтом что-то не так — выпускаешь апдейт и все. А в случае с железом, если найдут дефект, придется отзывать всю партию.
Вообще вся венчурная индустрия построена вокруг ПО, потому что софт — это деньги. И именно софт определяет, каким будет железо. Поэтому и самолеты, и космические корабли у нас те же, что и 50 лет назад. Если бы такое количество денег, которое крутится на software-рынке, ушло в ту же космическую отрасль, мы бы уже давно колонизировали Марс.
По этой причине твоя компания занимается в том числе и программным обеспечением? Это такая диверсификация?
В производственных технологиях есть три столпа: железо, материалы и софт. Мы делаем все. На сегодняшний день основную выручку приносит продажа принтеров. А когда клиентская база достаточно разрастется, то увеличится доля recurrent-выручки от продажи материалов. Как только рынок 3D-печати достигнет зрелости, маржинальность при продаже железа и материалов снизится из-за конкуренции, настанет время экосистем и основную роль уже будет играть софт. Так что если рынок будет развиваться по плану, лет через 10 Anisoprint станет software-компанией.
А что вообще сейчас происходит на рынке 3D-печати? Интересен взгляд изнутри.
Это по-прежнему быстрорастущий рынок, но высококонкурентные сегменты уже появляются, например, настольные принтеры, вокруг которых последнее время было много хайпа. Понемногу развивается производственный сегмент — в основном это нишевые сферы.
3D-печати пока трудно конкурировать с традиционными технологиями из-за недостаточно высокой производительности.
Например, при объемах производства свыше 1000 деталей 3D-печать никак не может конкурировать с литьем. Традиционным методом ты изготовишь 10 деталей в минуту, а с помощью 3D-печати получишь 1 деталь в час. То же касается штамповки для массовых производств. Но у 3D-печати есть другие преимущества — она позволяет делать более сложные и более оптимизированные детали.
Часто еще говорят о печати по запросу (on demand) — этот тренд пока не выстрелил, но есть интересные идеи. Например, один из наших клиентов исследует local manufacturing: локальное производство по запросу. Компания планирует устанавливать в городах грузовые контейнеры с 3D-принтерами и изготавливать там компоненты для электросамокатов. Человек просто приходит и забирает свежеизготовленное устройство. Насколько я знаю, такие локальные микро-заводы — только для сборки автомобилей — хотела строить американская Local Motors. Но пока это слишком футуристический концепт — на практике гигафабрики намного эффективнее любого локального микропроизводства.
Материал подготовила команда РУКИ. Мы помогаем найти проверенных поставщиков и запустить серийное производство в Китае. О лучших кейсах, технологиях и разработке продуктов пишем в блоге в Яндекс.Дзен и на канале в Telegram.
