«Business Excellence», январь 2024.
Рубрика: Технологии. Автор: Михаил Родин.
Использование аддитивных технологий (АТ) открывает перед промышленностью возможности по созданию новых способов производства. Почему АТ стали одним из основных драйверов развития российской промышленности, какие задачи они помогают решать и каким образом ускорить темпы роста этого рынка, рассказал генеральный директор ООО «НПО "3Д-Интеграция"» (i3D) Михаил Родин.
Аддитивные технологии — отрасль промышленности, в которой изделия изготавливают из различных материалов методом 3D-печати. В России это направление появилось не так давно, но уже набрало уверенные обороты, ведь внедрение АТ открывает перед предприятиями возможности по созданию принципиально иных способов производства взамен традиционных: литья, механической обработки, сварки и других.
В мире аддитивных технологий мы занимаемся только профессиональными и промышленными решениями, специализируемся в трех основных областях, первая из которых — применение 3D-печати для создания формовочной оснастки для литья (с использованием песчаных, полимерных и керамических 3D-принтеров), вторая — применение 3D-печати металлическими сплавами для машиностроения, третья — медицина.
Когда речь идет о 3D-печати металлических изделий из металлических порошков, то сейчас они изготавливаются на огромных станках, которые иногда достигают шестиметровой высоты. Мы работаем с тремя технологиями: печать лазерным лучом, печать с помощью электролучевого синтеза и методом струйной печати связующего. Дополнительно к этому мы приступаем к развитию одной из редких пока в России технологий 3D-печати — керамической: она особенно востребована в космосе, поскольку детали из керамики по твердости приближаются к алмазам и имеют очень хороший коэффициент температурного расширения, не меняя форму при низких космических температурах.
3D-печать уже нашла свое применение и занимает достойное место в промышленности по всему миру: ни одна отрасль не обходится без использования этой технологии. Сейчас во всем мире специалисты уже говорят не о лабораторных, научных экспериментах, а о внедрении 3D-печати в массовое производство, однако она никогда не заменит полностью традиционные способы изготовления деталей, а лишь дополнит их.
К сожалению, пока Россия сильно отстает от мировых темпов развития АТ. Недавно мы с коллегами, будучи в Китае, посетили промышленную выставку, на которой были представлены пять основных китайских производителей 3D-принтеров, после чего съездили на их заводы и ознакомились с оборудованием. По нашим представлениям, объем оборудования, суммарно производимого этими компаниями в год, уже превышает количество аналогичных машин, совместно выпускаемых США и странами ЕС.
На сегодняшний день доля отечественных аддитивных технологий по сравнению с общим мировым объемом промышленного производства весьма незначительна: по оценкам консалтинговой компании Wohlers Associates, регулярно исследующей мировой рынок АТ, Россия занимает на нем менее 1%. С одной стороны, это отставание обусловлено тем, что в нашей стране сегодня нет ни одного крупного завода по серийному производству 3D-принтеров, способных обеспечить одинаковую повторяемость печати для промышленного применения. С другой стороны, нам недостает системного подхода: те же китайцы достигли почти пятикратного роста в отрасли буквально за последние пару лет, сумев перестроить и развить производства за время пандемии COVID‑19. Если Россия начнет заниматься вопросом 3D-печати системно, то я уверен, что и мы за два-три года сможем добиться сопоставимых результатов. Всё зависит от намерения, с которым мы планируем наверстывать это отставание.
Аддитивные технологии на сегодняшний день являются одним из основных драйверов развития не только российской, но и мировой промышленности. Наряду с другими ключевыми направлениями, которые вытягивают промышленность вперед, — ИИ, квантовыми технологиями, робототехникой, микроэлектроникой — использование АТ обеспечивает переход к новому технологическому и экономическому укладу. Одно из очевидных преимуществ 3D-печати в том, что она позволяет печатать детали необычной формы, включая те, что изготовить традиционными способами просто невозможно.
Геометрия деталей обычно сложна и состоит из ряда элементов (например, внутренних каналов и скрытых полостей), и изготовление их традиционными методами занимает много времени, а иногда просто невозможно, в то время как 3D-печать позволит создать деталь за короткий срок в одном производственном цикле, причем как единое целое, вместо последующей сборки, например, 50 отдельных частей. Это обеспечивает большую свободу при конструировании и сильно удешевляет собственно производственный процесс, в том числе за счет уменьшения веса деталей от 10 до 75%. Подобная оптимизация особенно актуальна для космической и авиационной промышленности, где соотношение между массой и рабочими характеристиками детали напрямую влияет на экономическую эффективность разработки.
Кроме того, в 3D-печати можно применять интерметаллиды, другие специальные сплавы и сложные композитные материалы, которые невозможно использовать в традиционных технологиях. Таким образом, использование АТ позволяет компании очень сильно ускорить производство нужных заказчику элементов — как при изготовлении, так и непосредственно при прототипировании, сокращая за счет этого внутренние операционные процессы.
Но самое главное преимущество 3D-печати — это время. Используя эту технологию, многократно ускоряется процесс разработки и выпуска изделий малых серий. Те компании, которые овладели этим методом, выходят на рынок всё с новыми и новыми разработками гораздо быстрее своих конкурентов. В нашем бешеном мире скорость — это ключевой элемент конкуренции.
На сегодняшний день одной из самых больших проблем, с которыми мы сталкиваемся при внедрении аддитивных технологий, является сертификация материалов — авиационная, космическая и судостроительная отрасли имеют собственную систему сертификации. Например, для прохождения протокола сертификационных испытаний в «Роскосмосе» по одному материалу мы как компания-производитель можем потратить до 30 млн руб., но с этим протоколом нас не примут в судостроении без сертификата Российского речного регистра.
Отсутствие унифицированной межотраслевой сертификации аддитивных технологий порождает много сложностей, в то время как, на наш взгляд, должна существовать единая синхронизированная и прозрачная система, а протоколы испытаний, которые успешно приняты в одном ведомстве, должны приниматься и в другом. Сейчас же прохождение сертификации происходит в каждой отрасли по отдельности.
Решению этого вопроса прежде всего могло бы помочь создание межотраслевых ГОСТов на материалы. Сейчас их нет, поэтому конструкторы даже не понимают, на что им можно ориентироваться. Необходимо изменить существующую практику определения свойств синтезированного материала в привязке к конкретной модели оборудования или методу получения сырья. По аналогии с западными стандартами ISO/ASTM также необходимо выпускать межотраслевые документы с гарантированными свойствами без привязки к производителю исходного порошка/проволоки и оборудования. Примером такого подхода являются советские ГОСТы на проволоку или прокат из прецизионных сплавов.
На свойства из ГОСТа на материалы для АТ будут ориентироваться конструкторы изделий, разработчики аддитивного оборудования и производители материалов, после чего под эти ГОСТы должны быть проведены конкурсы для компаний — разработчиков оборудования, которые могут принять участие в субсидированной государством программе паспортизации. По установленным программам испытаний разработчики машин должны доказать наличие у них повторяемости (серии) и взять на себя обязательства, вплоть до финансовых, по производству одинакового оборудования в течение минимум пяти лет. В такой программе могли бы принять участие любые новые компании, выходящие на российский рынок или создающиеся на нем. Система должна оставаться открытой.
Кроме этого, если мы хотим, чтобы аддитивные технологии активнее внедрялись в промышленность, компаниям-лидерам в области промышленного производства 3D-принтеров необходимо выдать субсидии для сокращения затрат на получение вышеуказанных протоколов. В результате сертификационные испытания будут проходить быстрее, что приведет к технологическому прорыву, а конструкторы перестанут бояться применять АТ в новых разработках. Экспертам следует выбрать пять-десять материалов, закрывающих 80% потребностей рынка, которые должны быть субсидированы на паспортизацию для устройств, прошедших квалификацию по повторяемости, расходы на паспортизацию в предложенной системе должно взять на себя государство.
Паспортизовать необходимо материалы и устройства, которые доказали свою эффективность и работоспособность, а не те, владельцы которых имеют деньги, административный ресурс и таким образом получают конкурентное преимущество. Отрасль обязана получать доступ к решениям, лучшим по качеству, а не навязанным акционерами богатых компаний. Система субсидированной паспортизации должна работать долго, быть известной, открытой, и в случае прохождения квалификации участники получат реальную возможность встраиваться в нее. Субсидия может быть частичной — даже пропорции 50/50 хватит, чтобы сдвинуть дело с мертвой точки.
Чтобы удешевить процесс паспортизации, нужно создать систему перекрестных испытаний между различными сертификационными центрами (НИИ, вузы, аккредитованные частные лаборатории). Паспортизованные материалы и устройства в одной отрасли промышленности могли бы проходить сертификацию в другой по ускоренной процедуре — субсидировать тогда пришлось бы на порядок меньше компаний, а паспортизованных материаловтехнологий было бы на порядок больше: выпускать дополнение к паспорту всегда дешевле, чем изготавливать его заново.
Нужно создать открытый реестр паспортов, чтобы те, кому требуются материалы, могли выбрать их из этого списка, а не снова и снова размещать запросы на паспортизацию в отраслевых сертификационных центрах. Это позволило бы иногда не тратить время и деньги на сертификацию «новых» материалов, а пользоваться тем, что есть, пусть даже иногда слегка меняя технические условия на требуемые материалы.
Переходя от материалов к изделиям — здесь также нужна системная работа. Все знают, что в авиастроении после паспортизации материала для создания критически важных деталей требуется сертификация под конкретное изделие, тем более в случае его особой ответственности — так называемая специальная квалификация. Прежде всего, правильно было бы считать особо ответственными не все детали, полученные АТ, и разделить их на группы, выделив те, что не требуют дополнительной сертификации и могут изготавливаться при наличии паспорта.
Кроме того, в некоторых отраслях существует специальная система субсидирования лизинга на закупку оборудования с низкой процентной ставкой, и мы полагаем, что такая возможность для аддитивных компаний и пользователей промышленных 3D-установок была бы очень кстати. У Минпромторга России уже есть опыт внедрения такой меры, ее нужно лишь слегка трансформировать.
Сейчас, когда взят курс на импортозамещение, а заводы в сжатые сроки решают задачи производства тысяч единиц новой номенклатуры, использование технологии 3D-печати становится производственной необходимостью, но развитию в РФ этой высокотехнологичной отрасли мешает отсутствие системного подхода. Да, существует стратегия развития аддитивных технологий до 2030 года, разработанная Минпромторгом России и утвержденная Правительством РФ, но меры, проводимые в соответствии с ней, сегодня носят разрозненный характер. По нашему мнению, необходимо делать отбор новых технологий, на которые выделяются субсидиарные средства, с привлечением групп экспертов.
Мы считаем, что для поступательного развития современных аддитивных технологий, преодоления дефицита кадров, консолидации рынка и роста общего объема промышленного производства нужно разработать комплексные системные программы, утвердить на их внедрение бюджеты и реализовать системную концепцию претворения поставленных задач в жизнь. Мы лично готовы в этом участвовать и инвестировать свое экспертное знание, время и средства, чтобы отрасль стала конкурентоспособной и нагнала отставание от мирового рынка АТ.
***
РИА «Стандарты и качество»
Тел. +7 (495) 771-66-52, пишите на e-mail: podpiska@mirQ.ru
или оставляйте заявку на нашем сайте https://ria-stk.ru
Присоединяйтесь к сообществам издательства «Стандарты и качество»:
VK: https://vk.com/be_mag
YouTube: https://www.youtube.com/channel/UCvW86WE6yIaFNZqK5swi70A
#СТандартыиКачество #BusinessExcellence #BE
