3D-печать в России
Всем привет! Меня зовут Ксения Титова, я занимаюсь инвестициями в высокотехнологичный бизнес и являюсь партнером AFS Company.
Сегодня поговорим с вами про рынок технологий 3D-печати в России и мире.
Рынок 3D-печати делится на две составляющие: 3D-печать пластиками/металлами и строительную 3D-печать.
3D-принтеры можно разделить на три основные группы, исходя из их функциональных возможностей и областей применения:
Наиболее распространенные технологии 3D-печати пластиком/металлом:
FDM (Fused Deposition Modeling)
Принцип действия:
- послойное построение изделия из расплавленной пластиковой нити
Используемые материалы:
- термопластичный полимер в форме нити (прутка)
Преимущества:
- высокая производительность;
- возможность изготавливать крупногабаритные изделия;
- относительно небольшая стоимость оборудования и расходныхматериалов.
Минусы технологии:
- наибольшая среди всех аддитивных технологий степень шероховатости;
- риск растекания пластика;
- повышенная чувствительность к перепадам температур.
Опыт использования в РФ:
Компания "2050.АТ" (подразделение ГК "Трансмашхолдинг") использует 3D-принтеры FDM для печати кожухов видеозеркал для электропоездов "Иволга".
SLS (Selective Laser Sintering)
Принцип действия:
- селективное лазерное спекание полимерных порошков
Используемые материалы:
- порошковые спекаемые полимеры (полиамиды)
Преимущества:
- высокая скорость печати;
- возможность создавать изделия сложнейших форм и фактур;
- отличные механические характеристики напечатанных моделей.
Минусы технологии:
- высокая стоимость материалов и оборудования;
- необходимость обработки шероховатых и пористых поверхностей;
- особые требования к помещению и условиям эксплуатации.
Опыт использования в РФ:
В компании "ЗапСибНефтехим" установлен 3D-принтер, работающий по технологии SLS. На принтере производят уплотнения для клапана оборудования некритичных технологических процессов. Отдельно такие детали не продаются, только в комплекте с клапаном, стоимость которого превышает 30 000 €, а срок срочной поставки составляет около 6 мес.
SLA (Stereolithography)
Принцип действия:
- послойное выращивание моделей из жидкого фотополимера, который засвечивается и затвердевает под лазерным лучом.
Используемые материалы:
- жидкие фотополимеры
Преимущества:
- быстродействие 3D-принтеров;
- высокая точность и прочность, идеальное качество поверхности
- изделий;
- возможность построения моделей сложной формы и структуры;
- выращенный прототип можно использовать как готовое изделие.
Минусы технологии:
- значительные первоначальные инвестиции;
- особые требования к помещению и условиям эксплуатации.
Опыт использования в РФ:
Компания "Макдональдс" напечатала новый вид вилки для сети ресторанов на 3D-принтере SLA.
SLM (Selective Laser Melting)
Принцип действия:
- селективное лазерное сплавление металлических порошков. Самый распространенный метод ЗD-печати металлом.
Используемые материалы:
- металлический порошок
Преимущества:
- высокая точность, плотность и повторяемость изделий;
- возможность печати уникальных сложнопрофильных объектов;
- экономия материала;
- сокращение цикла НИОКР.
Минусы технологии:
- большие первоначальные вложения;
- особые требования к помещению и условиям эксплуатации.
Опыт использования в РФ:
В "Центральном институте авиационного моторостроения" (ЦИАМ) установлен SLM 3D-принтер. На данном 3D-принтере сотрудники ЦИАМ спроектировали перспективный авиационный роторно-поршневой двигатель.
Основные преимущества внедрения 3D-печати
В сравнении с классическими методами (фрезерование и точение).
Основные преимущества:
- гибкость в проектировании, в том числе при необходимости минимизации веса и внесения изменений в конструкцию;
- оперативность изготовления прототипов по 3D-модели;
- снижение затрат на сопутствующие инструменты и оснастку;
- низкий уровень отходов (снижение вероятности появления неликвидного продукта);
- сокращение продолжительности производственного цикла;
- сокращение количества комплектующих (можно сразу печатать сборки);
- возможность создания эксклюзивного продукта (детали со сложной конфигурацией и внутренней
- структурой, которые невозможно изготовить фрезерованием или методом литья).
Индустриальные эффекты от внедрения аддитивных технологий
Объем рынка 3D-печати в мире
Объем рынка 3D-печати в РФ
Государственная поддержка аддитивных технологий в РФ
Стратегия развития аддитивных технологий
14 июля 2021 года Председателем Правительства Михаилом Мишустиным была утверждена Стратегия развития аддитивных технологий в Российской Федерации на период до 2030 года (стратегия принята Правительством по инициативе Минпромторга).
В Стратегии обозначены следующие приоритеты:
- укрепление научного и кадрового потенциала;
- совершенствование нормативно-правовой базы;
- активизация процессов импортозамещения.
Стратегия акцентирует внимание на ключевых технологиях, необходимых для формирования конкурентоспособной отрасли:
- освоении печати биологических тканей;
- освоении печати высокоточных объектов для промышленности;
- освоении печати элементов жилых домов.
Для этого необходимо наладить серийный выпуск оборудования для 3D-печати, комплектующих и материалов, используемых в производстве. Важнейшим отраслевым проектам, как указано в документе, будет обеспечена государственная поддержка.
Основные сферы применения 3D-печати
СТРОИТЕЛЬСТВО
Кроме печати деталей, используемых в процессе строительства (метизы, дюбеля), ученые стараются создать такой принтер, с помощью которого можно было бы сооружать различные здания. Уже сегодня выпускаются первые строительные 3D-принтеры, способные строить дома.
В 2017 г. компания "АМТ-Спецавиа" (Россия), занимающаяся производством строительных 3D-принтеров, объявила о завершении строительства напечатанного на 3D-принтере дома в Ярославле. Площадь дома составляет 300 м². Здание печатали по частям (стены дома, декоративные элементы, башню), везли на стройплощадку и собирали как конструктор.
МЕДИЦИНА
За последние несколько лет 3D-печать в медицинской отрасли перешла из категории научной фантастики в практическое применение: самым первым и простым ее использованием является изготовление индивидуальных спинальных имплантов (заменитель межпозвоночного диска) с использованием современных 3D-принтеров.
Одним из первопроходцев, прокладывающих путь в создании и применении медицинских спинальных имплантов, является компания Mantiz (Южная Корея). В компании используют 3D-принтер по металлу для производства 3D-печатныхспинальных имплантов. Импланты разрабатываются по спецификации: размер, материал, форма и пористость. Законченный дизайн имплантов загружается в программное обеспечение принтера, где он готовится к печати.
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ
Тестирование прототипов изделий, отдельных узлов и деталей — важная часть любой производственной цепочки. С помощью 3D-печати можно быстро получать высокоточные и дешевые образцы будущих изделий для проведения различных тестов и испытаний.
СПОРТ
Сегодня в мире спорта 3D-принтеры используются для изготовления разнообразных объектов, позволяющих улучшить результативность атлетов: от кроссовок и лыжных ботинок до серфинговых досок и запчастей для гоночных автомобилей. Данная технология также применяется при несчастных случаях и травмах у спортсменов.
Французский стартап Wyve занимается разработкой серфинговых досок с помощью технологии 3D-печати, что позволяет создавать индивидуальные продукты с оригинальным полупрозрачным дизайном.
Перечень крупнейших российских производителей 3D-принтеров
Выводы
В России рынок аддитивных технологий в настоящее время развит достаточно слабо и занимает 2% от мирового рынка 3D-печати. Рынок 3D-печати делится на две составляющие: 3D-печать пластиками/металлами и строительную 3D-печать.
И если технология 3D-печати пластиками в РФ уже достаточно распространена, как у профессионалов, так и у любителей, то 3D-печать металлами и строительная 3D-печать находятся на стадии формирования и развития, конкуренция между компаниями ещё не достигла своего пика.
3D-печать играет важную роль в условиях импортозамещения, способствуя развитию отечественного производства, повышению гибкости и инновационности процессов. Кроме того, она позволяет создавать уникальные и высококачественные изделия по запросу рынка и потребителей.
Мы в AFS Company активно сотрудничаем с высокотехнологичными стартапами, поэтому если у вас есть интересный проект в этой или других сферах и вы готовы сотрудничать с нами, отправьте свой проект на afscompany@bk.ru
Ксения, спасибо вам большое за статью.
Вы очень хорошо раскрыли основные принципы работы 3D принтеров и описали весь их потенциал.
Лично я очень надеюсь, что эта технология будет продолжать развиваться и станет еще более доступной для всех. Не могу дождаться, чтобы увидеть, какие еще удивительные вещи мы сможем создавать с помощью 3D принтеров в будущем!
Вам спасибо за интерес к теме и фидбэк. Очень ценно!