3D-индустрия сегодня: точка технологического сдвига
Аддитивные технологии (АТ) за последние несколько лет укрепились на российском рынке в статусе одного из драйверов развития промышленности. Главным преимуществом 3D-печати, которое по достоинству оценили отечественные производственники, стала возможность изготавливать сложные детали быстро, с высокой точностью и малым количеством отходов.
По сравнению с традиционными методами, предусматривающими применение литья или механической обработки, аддитивные технологии позволяют создавать детали сложной формы за один производственный цикл, а также снижать их массу, интегрируя сложную геометрию в лёгкие конструкции.
Структура рынка
В том, что у 3D-индустрии в России большое будущее, сомневаться не приходится. При этом столь же очевидно, что пока в этом сегменте ощущается зависимость от импорта.
«К сожалению, говорить о полном замещении импортных решений ещё рано. Хотя тенденция роста в этом направлении очень заметна. Например, на рынке имеется достаточно много FDM-принтеров отечественного производства, но данная технология не может закрыть все потребности промышленности ввиду своих особенностей. Также можно отметить установки отечественного производства для печати песком (технология Binder Jetting) — эти решения действительно на равных конкурируют с импортными аналогами.
Но по другим популярным в промышленном сегменте направлениям аддитивного производства ситуация иная. На данный момент имеется ряд решений для печати металлом и пластиком по технологиям SLM и SLS соответственно. Но по ряду качественных показателей они уступают оборудованию иностранного производства.
При этом базис этих решений построен на западных комплектующих. Отмечается практически отсутствие установок для промышленной SLA-печати. Трудности могут быть связаны с лазерным оборудованием и оптической системой позиционирования для этих устройств либо же меньшей востребованностью технологии в сравнении с SLM и SLS», — описывает ситуацию в отрасли коммерческий директор Центра аддитивных технологий ГК «Диполь» Владимир Смирнов.
Генеральный директор ООО «Ай 3Д» (i3D) Алексей Ембулаев, в свою очередь, отмечает, что среди российских производителей аддитивного оборудования лишь единицы имеют сертификат Минпромторга, подтверждающий локализацию в объёме более 85%. Причина понятна: большую часть электронных компонентов они закупают за границей.
«В силу молодости отечественных производителей их оборудование не дотягивает по своим характеристикам или качеству изготавливаемых деталей даже до китайского, не говоря уже об американских или европейских, которые являются законодателями отрасли. Российское оборудование по большей части подходит для институтов и исследовательских лабораторий, но лишь некоторые решения находят применение в производстве.
Технологии SLM- и SLS-печати в мире развиваются уже не одно десятилетие, даже китайские заводы успели выпустить несколько поколений оборудования, вылечили „детские болезни”, подтянули качество. В России производители находятся в начале этого пути», — пояснил Алексей Ембулаев.
Отличия в структуре отечественного и мирового рынков отметила исполнительный директор Ассоциации развития аддитивных технологий Ольга Оспенникова на выставке «ИННОПРОМ‑2024» в Екатеринбурге.
«Наш [рынок — прим. ред.] сформирован в большей степени за счёт оборудования и материалов, а зарубежный — за счёт услуг по печати. Это изменится в ближайшем будущем, потому что в России усиливается проникновение аддитивных технологий во многие отрасли промышленности», — пояснила глава ассоциации.
В ноябре прошлого года на форуме «Аддитивные технологии — реальность технологического лидерства» в Москве она подкрепила предыдущий тезис цифрами: в 2023 году объём рынка АТ в России достиг 12 млрд рублей, причём 55% приходится на оборудование для 3D-печати.
«Этот сегмент будет продолжать интенсивно развиваться до 2030 года, затем постепенно структура рынка начнёт меняться. На первый план будут выходить услуги в области инжиниринга, и, безусловно, станет расти рынок материалов для аддитивного производства. Все предпосылки и заделы для удовлетворения этого спроса есть», — заявила Ольга Оспенникова.
Порошки, пластики, композиты
По наблюдениям Алексея Ембулаева, с материалами для 3D-печати в России ситуация складывается неплохо уже сейчас.
«Более 90% существующих видов пластиков выпускают в России, и довольно неплохого качества. Правда, сырьё применяют в основном импортное. Также в стране наберётся с десяток крупных производителей металлических порошков, и их количество явно будет расти, мы видим, что всё больше компаний проявляют интерес к этому сегменту. Но есть технологии 3D-печати, для которых материалы в России не изготавливают.
Это обусловлено тем, что рынок таких решений очень маленький, это специализированные технологии. Поэтому нет экономического смысла выпускать материалы для, условно, 15 установок, действующих в стране», — пояснил глава компании i3D.
«Многие импортные материалы для 3D-печати в России удалось заменить, часть — при помощи локализации сырья, часть — силами собственной металлургической и химической промышленности. Например, сегодня на рынке есть аналоги металлических порошков для печати металлами или филаменты для технологии FDM. Также на рынке имеются фотополимеры отечественного производства», — дополнил Владимир Смирнов.
Большие ожидания в 3D-индустрии возлагали на композитные материалы, прочили им бурное развитие как альтернативе печати металлами. Однако со временем пришло понимание, что технология не универсальна.
«Когда мы берём в руки деталь, изготовленную из композитных материалов методом 3D-печати, на первый взгляд по некоторым базовым характеристикам она нам может показаться схожей с изделием, например, из алюминия. Но когда она в процессе эксплуатации подвергается тем же термическим нагрузкам или работает в другой агрессивной среде, то становится очевидным её отличие от металлической.
Поэтому считать композиты полноценной альтернативой металлам нельзя. Пока это, скорее, экспериментальная вещь, в серию её не пускают. Где точно можно применять композиты, например карбононаполненные пластики, — в производстве беспилотных летательных аппаратов. В частности, угленаполненные полиамиды примерно на 30% легче традиционных и хорошо подходят для БПЛА.
В своё время мы с коллегами провели немало тестов, в ходе которых сканировали металлическую деталь, изготавливали из различных пластиков полный аналог и ставили на испытания. И ни разу нам не удалось добиться такого же ресурса, как у исходного изделия», — поделился опытом Алексей Ембулаев.
Владимир Смирнов подтвердил, что детали, полученные аддитивным методом из композитов, могут закрыть лишь малую часть потребностей промышленности. Это связано с их низкой химической и термической стойкостью. И, хотя существуют полимеры для печати, которые приближены по своим физико-химическим свойствам к металлам, их применение крайне ограничено из-за особенностей технологии.
«Среди перспективных направлений АТ стоит отметить электроннолучевую плавку (EBM). Пока это решение редкое и сравнительно дорогое, но оно имеет ряд преимуществ над привычной SLM-технологией. Ещё одним интересным решением является 5‑осевая FDM-печать. Также в сфере создания новых материалов и композитов стоит отметить такое решение, как печать филаментом непрерывного наполнения нитью», — акцентировал представитель ГК «Диполь».
Куда движется отрасль?
В числе ключевых трендов развития аддитивных технологий участники рынка называют смещение акцента с разработки новых решений на расширение сфер применения уже существующих. Владимир Смирнов считает, что этот вектор для 3D-индустрии является ключевым.
«Аддитивные технологии должны развиваться независимо от внешних факторов. Нужно рассматривать 3D-печать как новый техпроцесс, а не как замену старому», — подчеркнул коммерческий директор Центра аддитивных технологий.
«Думаю, речь идёт о том, что заказчики аддитивных решений далеко не всегда понимают, как правильно применять их на своих производствах, в том числе потому, что нет квалифицированных кадров. В работе с 3D-принтерами, как и с любым другим специализированным оборудованием, есть свои нюансы.
И, если их не учитывать, можно разочароваться в технологии в целом. Нужно учить заказчиков, как правильно эксплуатировать оборудование, подбирать материалы, формировать номенклатуру изделий, печать которых целесообразна с экономической и практической точек зрения», — пояснил Алексей Ембулаев.
Например, развитие SLM-печати он объясняет тем, что пользователи этой технологии увидели коммерческий эффект от её применения. Во-первых, это оборудование стало более доступным по стоимости, а во‑вторых, с помощью SLM-печати можно быстро восстановить работоспособность станка, если в нём сломалась металлическая деталь.
«По сравнению с традиционными методами металлообработки, это не всегда дешевле, зато гораздо оперативнее. Поэтому сегодня мы видим, как предприятия устанавливают такие 3D-принтеры в ремонтные подразделения. Например, у одного из наших партнёров из-за поломки одной детали встала производственная линия, и для компании каждый день её простоя обходился в несколько десятков миллионов рублей.
С помощью SLM-печати утраченную деталь удалось восстановить всего за три дня, тогда как изготовление методом фрезерования заняло бы несколько недель, а доставка из-за рубежа — месяцы. Таким образом, покупка 3D-принтера окупилась уже за одну поломку», — привёл пример глава i3D.
Аддитивные технологии всё активнее проникают и в литейное производство. Применение форм и моделей, полученных с помощью 3D-печати, позволяет сокращать время изготовления не только опытных образцов, но и серийной продукции.
«Сегодня, когда российская промышленность нуждается в замещении импортных компонентов, это становится особенно актуально. В данном случае АТ позволяют быстро получить прототипы и поставить их на испытания. Одна из самых популярных в этом направлении технологий — Binder Jetting, которая отличается от других более высокой производительностью.
Многие считают, что аддитивное оборудование подходит только для создания макетов и прототипов в единичном экземпляре. Но с появлением Binder Jetting мы видим примеры того, как заводы замещают участки литейных производств 3D-принтерами. Аддитивные технологии перестают воспринимать как инновационное решение, приходит понимание, что это такое же оборудование, как и любой станок на производстве», — подчёркивает Алексей Ембулаев.
Ещё одно направление, популярность которого, по оценке специалиста, стремительно растёт в последнее время, — 3D-сканирование. Ещё пять лет назад эта технология не пользовалась спросом, потому что на заводах просто не понимали, как с ней работать. Теперь же она является крайне востребованной в отделах контроля качества.
«Например, метрологи сегодня предпочитают измерять детали с помощью 3D-сканеров, а не более традиционными приборами, потому что точность аддитивного оборудования существенно выросла. С его помощью можно быстро провести измерения модели, получить карту отклонений и сравнить с эталоном.
Это кардинально изменило представление метрологов о 3D-технологиях. Конечно, некоторые из них до сих пор настроены скептически. Как правило, это специалисты с большим стажем работы, которые привыкли к своим инструментам и неохотно осваивают новые решения. Но консерватизм постепенно отступает, мы видим, что за последние два года средний возраст сотрудников в ОТК снизился», — отметил Алексей Ембулаев.
Б/у брать будете?
Рост спроса на определённые виды промышленного оборудования, как правило, стимулирует формирование вторичного рынка. Но в нашей стране аддитивные технологии только начинают развиваться, и интереса к б/у установкам у предприятий нет. Впрочем, есть и ещё один нюанс.
«Сегодня 3D-индустрия находится так далеко от того, что было ещё пять лет назад, что это отставание сродни пропасти. С каждым годом оборудование практически по всем направлениям АТ становится всё более производительным.
Например, в литейном сегменте скорость печати на 3D-принтерах выросла в два раза по сравнению с 2019 годом. По другим технологиям рывок был, пожалуй, не таким существенным, но всё же раза в полтора производительность увеличилась и там. Например, один из наших заказчиков использует установку SLM-печати 2018 года выпуска.
В то время это было одно из самых передовых решений, но спустя шесть лет даже китайские производители выпускают принтеры, которые по скорости печати превосходят его в 2,5 раза. В сущности, сегодня разработчики нового аддитивного оборудования бьются не за то, чтобы освоить новые материалы или внести какие‑то принципиальные изменения в технологии, а именно за скорость печати», — рассказал Алексей Ембулаев.
«Рынок бывшего в употреблении промышленного аддитивного оборудования представлен в России в основном выставочными образцами, которые предлагают поставщики и производители. FDM и LCD/DLP-сегмент не стоит рассматривать как серьёзное промышленное решение, эти технологии подходят для небольших производств и прототипирования.
Если же заказчик хочет предварительно оценить возможности того или иного 3D-принтера, то покупать б/у установку неоправданно дорого. Лучше обратиться в центр аддитивных технологий или к поставщику оборудования для получения образцов деталей. Это может значительно сэкономить средства и время», — рекомендует Владимир Смирнов.
Текст: Мария Кармакова. Фото редакции PromoGroup Media.
