Лого vc.ru

Эксперты о перспективах 3D-технологий в промышленности

Эксперты о перспективах 3D-технологий в промышленности

3D-печать сейчас применяется во многих отраслях — от космоса до медицины. Эксперты и участники акселератора GenerationS оценили для vc.ru перспективы развития аддитивных технологий в промышленности.

В топ-35 акселератора GenerationS-2015, организованного РВК, попали два проекта, которые занимаются развитием аддитивных технологий. 24 ноября на Корпоративном венчурном саммите в Москве состоится финал акселератора, где экспертное жюри выберет трёх победителей GenerationS.

Материал подготовлен совместно с РВК и GenerationS.

Поделиться

Эволюция печати

Для успеха технологии нужен killer app — «убойное приложение». В течение долгого времени основным приложением для аддитивных технологий было создание прототипов (rapid prototyping). Сейчас массовое внедрение аддитива в машиностроении происходит именно на опытных образцах. При этом технологии развиваются и следующим «убойным приложением» аддитивных машин стало быстрое изготовление технологической оснастки (rapid tooling) — производство форм и трафаретов для будущих деталей.

«Изготовленная с помощью аддитивной машины модель может быть использована непосредственно в качестве инструмента в серийном производстве или в качестве своего рода шаблона, при помощи которого изготавливается инструмент, — поясняет Владимир Кузнецов, руководитель лаборатории цифрового производства FabLab, открытой в 2012 году в МИСиС в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом. — В ряде случаев выращенная аддитивным способом модель позволяет вообще отказаться от традиционного инструмента». По мнению Кузнецова, распространение аддитивных технологий как способа ускоренной подготовки технологической оснастки пока не носит тотального характера, а 3D-печать имеет явное преимущество только при работе со сложной геометрией форм.

Исполнительный директор Регионального центра инноваций (StartupSamara) и оператор трека Aerospace GenerationS Сергей Богданов смотрит на ситуацию оптимистично. Он считает, что аддитивные технологии станут активно использоваться при изготовлении технологической оснастки уже через три-четыре года. «Во-первых, это удобно. Во-вторых, позволяет изготавливать совершенно новые детали и устройства. Например, можно печатать сложные полости, чего нельзя добиться традиционными методами, — литьем, фрезерованием», — отмечает он.

Следующий этап в развитии аддитивных технологий — rapid manufacturing, то есть выращивание не прототипов или шаблонов, а самих продуктов. Изначально это было дорогое удовольствие, а потому речь шла только о продуктах, для которых высокая цена была оправдана. Например, деталь скафандра, изготавливаемая под конкретного астронавта. В последние несколько лет с появлением доступных 3D-принтеров и с многократным снижением стоимости «распечаток» у аддитивных технологий появилась возможность конкурировать с традиционными производственными методами. «Конечно, 3D-печать не может (и никогда не сможет) стать средством массового производства, но уже сегодня есть примеры её использования для предсерийного и малосерийного производства», — добавляет Владимир Кузнецов.

В целом, опрошенные vc.ru эксперты сходятся в мнении, что аддитивные технологии создали новый рынок, который растет минимум на 30% в год. «Сейчас вопрос использования аддитивных технологий предприятиями встает довольно жёстко: либо ты внедряешь их, либо безвозвратно отстаешь. 3D-печать проникает в самые разные отрасли и создание самих 3D-принтеров становится не основной задачей, всё больше разработок в сфере программного обеспечения, составов порошков для печати — такие проекты были у нас в акселераторе GenerationS», — уточняет Сергей Богданов.

3D в России

В России движение «промышленных мейкеров» развивается с двух сторон. Команды разработчиков ищут производственные площадки, чтобы попробовать свои технологии в боевых условиях. Промышленники постоянно находятся в поисках новых перспективных разработок. Иногда они встречаются.

Дмитрий Карелинзаместитель генерального конструктора НПО «Сатурн» (разработчик и производитель авиационных двигателей)

Успешное внедрение в состав двигателя деталей, полученных с помощью аддитивных технологий, возможно только в концепции «от простого к сложному». Сейчас наша задача — отработать технологию на некритичных деталях, таких, например, как кронштейны, элементы камер сгорания (форсунки, завихрители, сегменты жаровых труб и так далее).

НПО «Сатурн» проводит полномасштабные экспериментальные исследования как физико-химических и прочностных свойств материалов, так и конструкций, изготовленных послойным синтезом. Для этого мы работаем с российскими разработчиками и производителями металлопорошковых композиций, отрабатываем технологические параметры лазерного синтеза. В этом году благодаря участию в GenerationS мы отобрали три перспективных стартапа, развивающих аддитивные технологии.

Анна КнязеваТомский политехнический университет, проект «Моделирование синтеза новых материалов в SLM и EBM технологиях»

Сегодня в России много компаний оказывают простейшие услуги по прототипированию. В основном это небольшие предприятия, где есть пара недорогих 3D-принтеров, способных выращивать несложные детали. Собственно аддитивное производство отсутствует.

В Томском политехническом университете в мае 2015 года открылся научно-образовательный центр «Современные производственные технологии». Производственная площадка центра укомплектована оборудованием, собранным на опытном производстве ТПУ. Центр позволит производить сложные изделия для авиации, космоса, медицины и атомной промышленности.

Наш стартап создан на базе Центра. Мы занимаемся математическим моделированием и созданием специализированных программных продуктов инженерно-исследовательского назначения. Наша задача — сократить количество дорогостоящих экспериментов при отработке и оптимизации аддитивных технологий.

Наиль Якуповпроект PolyWax

Литье по выплавляемым моделям — традиционный способ создания металлических деталей. Многие ответственные детали авиадвигателей делают именно так. Всё начинается с восковой модели, повторяющей форму будущей детали. Далее на восковую модель наносят керамическую оболочку. Затем вытапливают воск, керамическую форму прокаливают, а в получившуюся полость заливают металл.

Существует множество способов получения восковых моделей. Самый популярный — запрессовка расплавленного воска в специальные металлические пресс-формы. Изготовление таких пресс-форм стоит дорого и занимает много времени. А если речь идет о мелкой серии, то пресс-форма сильно повышает их себестоимость. Моя технология позволяет печатать восковые модели для литья, что значительно снижает себестоимость мелкосерийных изделий. Это актуально при разработке прототипов, в процессе кастомизации под нужды конкретного заказчика и ремонте уникальных машин.

Например, в процессе проектирования нового авиадвигателя применяют от 5 до 40 прототипов. Стоимость изготовления каждого такого прототипа в десятки раз дороже серийного изделия и может достигать нескольких сотен миллионов рублей. Моя технология позволит сэкономить от 2% до 5% стоимости прототипа авиадвигателя, поэтому она интересна крупным производственным предприятиям.

Леонид Павловпроект 3D Printed Molds

Наша технология печати песчано-полимерных литейных форм позволит сэкономить время и деньги на изготовлении оснастки для мелкосерийных деталей. Достаточно разработать 3D-модель детали, 3D-модель литейной формы, распечатать форму на 3D-принтере и отлить готовое изделие. Весь процесс занимает до 10 дней — вместо 2–3 месяцев. Быстрее только изготовление деталей на металлических 3D-принтерах (прямое производство), но эта технология пока не во всех случаях обеспечивает необходимую прочность изделий, а их стоимость слишком высока для широкого применения.

Технология нужна всем, кому необходимо быстро изготовить прототип, единичный экземпляр или ограниченную серию отливок из алюминиевых, магниевых сплавов, сталей и чугунов. Это опытно-конструкторские бюро, предприятия, внедряющие новый тип отливок, единичные и мелкосерийные производства. Мы будем развивать нашу разработку и переходить на новые технологии, например, прямое изготовление из металла, если (или, скорее, когда) они разовьются настолько, что будут готовы вытеснять литейное производство.

Проблемы роста

В мае 2015 года General Electric объявила о старте испытаний первого двигателя, полностью собранного из деталей, напечатанных на 3D-принтерах. Сейчас он проходит испытания и специальную квалификацию. Если создатели смогут продемонстрировать, что двигатель и его отдельные элементы обладают необходимыми свойствами и параметрами и годны для применения в авиации, можно будет считать, что дан официальный зелёный свет аддитиву в авиастроении. Однако в России эти новшества приживутся не сразу.

Как отмечает Дмитрий Карелин, основной фактор, сдерживающий развитие отрасли, — отсутствие нормативной документации и стандартов, которые бы регламентировали применение деталей, полученных аддитивными технологиями в конструкции авиационного двигателя.

Анна Князева добавляет к списку проблем отсутствие металлических и неметаллических порошков — сырья для выращивания деталей. «Как рассчитать состав порошков и условия спекания, чтобы сразу получать деталь с задуманными физико-химическими свойствами и при этом нужного качества? Сейчас это метод проб и ошибок: подбираются порошки, изготавливается деталь, проводятся тесты. Уже существуют программные решения, которые позволяют просчитать нюансы, смоделировать процессы и с первого раза выдать нужный результат, но они пока только тестируются», — объясняет она.

Еще одна важная проблема — это кадры. В России практически нет специалистов, которые умеют рассчитывать детали для 3D-печати. «У конструкторов нет инструментов и опыта, чтобы создавать что-то новое. Возможно именно в этой проблеме кроется большая возможность для стартапов. Но пока в российских университетах не готовят специалистов по аддитивным технологиям. Даже если в лаборатории стоит современный 3D-принтер — к нему, как правило, не подпускают студентов», — рассказывает Сергей Богданов. В России практически нет людей, способных встать к 3D-станку.

Во что это вырастет

Какие перспективы у аддитивных технологий в промышленности?

Евгений Кузнецовзаместитель генерального директора, член правления РВК

3D-принтинг позволяет серьёзно изменить многие сферы деятельности. Например, автосервис сможет не ждать, пока привезут деталь, а просто напечатать её по готовому чертежу. Ремонтные мастерские смогут восстанавливать детали даже без чертежа, имея на руках сломанный образец. Но всё это заработает, если будет создана эффективная сервисная инфраструктура.

Производство будущего — это, во-первых, кастомизированный, более компактный и гибкий процесс. Мы уйдём от массового производства к индивидуальному выпуску. Массовое производство останется на заводах, в которых будут стоять принтеры и штамповать удивительно дешёвую типовую продукцию. А вот упаковку, кастомизированные решения будут делать скорее индивидуальные мастерские, расположенные в шаговой доступности. В каком-то смысле мы вернёмся к модели локальной экономики, когда будет цениться не только качество, но и тот факт, что производитель находится рядом с тобой. Производство в шаговой доступности, которое при этом держит широкий номенклатурный ряд, — это и есть контуры будущей промышленности.

Сейчас на первое место выходят мини-мейкеры — люди, которые способны делать всё на очень компактном оборудовании. Переход от крупных заводов к мейкерам в ближайшие 20 лет радикально трансформирует природу производства.

Дмитрий Карелинзаместитель генерального конструктора НПО «Сатурн»

Аддитивные технологии позволят быстро и гибко переключиться на обеспечение индивидуальных требований заказчика. Возрастающая скорость получения объектов послойным лазерным синтезом и снижение стоимости металлопорошковых композиций даст возможность вытеснить традиционные методы получения деталей. Аддитивные технологии не стоят на месте: сегодня уже появляются зачатки производства композитных материалов, что позволит в будущем впечатывать в материалы датчики для мониторинга состояния деталей в эксплуатации. Развиваются направления виртуализации и объединение производств в единую сеть. Это позволит получать продукт на минимальном расстоянии от заказчика и сокращать логистические и временные затраты.

Аддитивные технологии также отлично вписываются в концепцию самовосстанавливающих систем. Например, поломка на технологической линии диагностируется, а роботизированные участки с помощью аддитивных технологий создают и меняют дефектную деталь.

Владимир Кузнецовруководитель лаборатории цифрового производства FabLab

Самый важный тренд в производственных технологиях, который мы сегодня наблюдаем — их демократизация. Это связано не только с 3D печатью, но и со всеми цифровыми производственными технологиями. Мир постепенно переходит от концентрированных систем к распределенным, это в полной мере реализовано с информацией (ее получением, обработкой, распространением), это происходит сейчас с сервисами (например, Airbnb или Uber) и, наконец, в будущем подобное случится с производством материальных продуктов. Однако еще раз повторюсь - этот переход не будет заслугой исключительно аддитивных технологий, более того, я склонен считать, что 3D-печать близка к пику своего развития. Выход на новый уровень будет возможен уже с производственными системами следующего поколения, появятся ли они в ближайшие двадцать лет и успеют должным образом распространиться — это вопрос.

Анна КнязеваТомский политехнический университет, проект «Моделирование синтеза новых материалов в SLM и EBM технологиях»

На мой взгляд, будущее у аддитивных технологий весьма радужное. Они позволят снижать техногенную нагрузку на окружающую среду, экономить до 90% исходного материала. Произойдет полная автоматизация производств, технологии 3D-печати станут доступны массовому потребителю. При этом нужно отдавать себе отчёт, что мы сейчас «плаваем» в море информации по теме, похожий информационный взрыв мы наблюдали несколько лет назад в сфере нанотехнологий. Примеров таких «бумов» в науке можно привести достаточно много.

Леонид Павловпроект 3D Printed Molds

В первую очередь аддитивные технологии будут развиваться в отраслях, «допускающих» высокую стоимость деталей: медицина, космос, авиация, военная промышленность. Стоимость 3D-печати будет снижаться за счет развития технологий и увеличения объемов производства. Аддитивные технологии будут способствовать появлению изделий нового качества в плане формы, конструкции, сложности. Прямое изготовление частично заместит традиционное производство. Дома, еду, одежду, металлические, полимерные (пластиковые) детали и целые изделия (компьютер), органический материал (медицина) будут печатать на 3D-принтерах. Как следствие высокая автоматизация производства (до полностью автоматических «темных» производств) и возможность легкого переноса производства туда, где оно сейчас необходимо.

Наиль Якуповпроект PolyWax

Я с трудом верю в то, что в будущем 3D-печать полностью вытеснит существующие технологии. Более вероятно замещение определенных этапов производственного цикла. Такой подход позволит совместить гибкость аддитивных технологий с возможностями традиционных способов производства. Если рассуждать о перспективах развития АТ, то настоящий прорыв мы увидим, только если появится возможность строить объекты на молекулярном уровне с высокой скоростью и низкой себестоимостью. Лишь при сочетании этих условий могут сбыться все футуристические прогнозы о том, что в будущем 3D принтеры смогут печать любые предметы.

Сергей Богдановисполнительный директор Регионального центра инноваций (StartupSamara)

С внедрением аддитивных технологий производство станет универсальным. Если сейчас завод изготавливает какой-то определённый набор деталей, то в недалёком будущем конструкторское бюро компании-заказчика будет отрисовывать 3D-модель, указывать её свойства и отправлять на производство. Произойдет кастомизация промышленности. Представляете, любой автосервис будет иметь возможность спроектировать и произвести любую уникальную деталь.

Думается, что, с одной стороны, будут такие заводы, которые могут производить детали любых форм, размеров и сложности, а с другой стороны, продолжит развиваться направление бытовых 3D-принтеров. Сейчас уже ведутся разработки 3D-принтеров, которые печатают еду, а уж печать новых кроссовок или корпуса телефона станет обыденным процессом: проснулся, почистил зубы, напечатал себе новые ботинки и очки и пошёл на работу.

Можно предположить, что изобретатели будут работать и в направлении печати готовых продуктов. Принтеры станут достаточно сложными устройствами, и можно будет с помощью одного станка напечатать, например, телефон или микрокомпьютер.

Популярные статьи
Показать еще
Комментарии отсортированы
как обычно по времени по популярности

Много лет в Америке энтузиасты делали разные мелочи на самодельных 3D-принтерах. Их никто не замечал, все соглашались, что это - игрушки (тема, неинтересная для инвестирования).
Потом один чувак изготовил на 3D-принтере пистолет, записал всё на видео, выложил на Youtube...
На следующий день все энтузиасты 3D-принтеров "проснулись знаменитыми".
Ситуация повторяется.
Как только кто-нибудь сделает что-то полезное на 3D-принтере и это будет нужно как минимум одному миллиону человек - прогресс 3D-печати будет не остановить...

0

Полезней некуда:
www.zdravprint.ru/
3dtoday.ru/blogs/platon/3d-printing-in-medicine/

Сейчас уже много интересного и полезного печатают

Кому интересна тема 3D-печати песчано-полимерных литейных форм, разработки 3D-принтеров - будем рады пообщаться 3dprintedmolds.wix.com/samara

0

Возможность комментирования статьи доступна только в первые две недели после публикации.

Сейчас обсуждают
Alex Ponomar
Лайфхакер

Просто отпустило.

Телеканал Life откажется от ведущих новостей в кадре в начале 2017 года
0
Sakari Sauso

Вот возможность удалять комментарии, это мегакруто!

Instagram представил функции «лайков» к комментариям, отключения комментариев и удаления подписчиков
0
Марат Измайлов

Интересно, интересно

Lama Agency — переносные свадебные квесты
0
Anonimus Anonimusov

Доля <1 (из этого следует, что по wp никто не пишет приложения и понятно почему), инстаграм к примеру всё ещё в бете, единственный флагман показали год назад и забыли, с последнего обновления прошло полгода

Кейс из России: Зачем команда «Альфа-Мобайл​» меняет дизайн своего приложения
0
Ilya Bibirev

Когда все посмотрят на официальную статистику смертей водителей/пешеходов по вине водителей/пешеходов против статистики смертей всех людей по вине робомобилей, нахождение за рулем в трезвом виде внесут в уголовный кодекс. Вопрос этики будет закрыт по причине неактуальности.

Ребёнок или старик: MIT предложил решить моральные вопросы, с которыми сталкивается беспилотный автомобиль
0
Показать еще