Сегодня в мире бум аддитивных технологий. По данным Союза машиностроителей России, мировой рынок растет почти на 30% ежегодно. К 2017 году он вырастет до 6 млрд долл., к 2020 году - до 10,8 млрд. Корпорация Boeing с помощью аддитивных технологий для своих самолетов изготавливает 22 тыс. деталей 300 наименований в год. General Electric заявила, что готова к относительно массовому производству топливных форсунок для своего нового турбовинтового двигателя LEAP с помощью процесса DMLS из кобальтохромового порошка. Это, по сути, старт новой промышленной революции.
По оценкам экспертов, цифровое производство сменит в ближайшие 10 лет некоторые виды массового производства, особенно с высокой конечной стоимостью продукта. Не случайно в 22 странах созданы национальные ассоциации по аддитивным технологиям, объединенные в альянс GARPA. "Если мы упустим время и не будем активно развивать это направление, то от конкурентов безнадежно отстанем", - говорит первый вице-президент Союза машиностроителей России, первый зампред Комитета Госдумы по промышленности Владимир Гутенев.
Вклад России в рынок аддитивных технологий пока составляет 1,5%. Научный задел нашей страны - 0,76% от мирового объема научных публикаций в этой области. За последние 15 лет в России был выдан только 131 патент по различным аспектам аддитивного производства, а это 0,14% от мирового количества. Однако мы не стоим на месте. У нас используют и внедряют аддитивные технологии промышленные компании и исследовательские центры в Москве, Санкт-Петербурге, Воронеже, Самаре, Ставрополе и Казани. "Заметен в этой области Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ). Именно там впервые в стране изготовили по аддитивной технологии сложную деталь - "завихритель" перспективного авиационного двигателя ПД-14. Она уже пошла в производство. Цикл изготовления этих деталей в среднем в 10 раз меньше, чем по технологии литья по выплавляемым моделям. Кроме того, в кооперации с другими институтами ВИАМ изучает возможность применения аддитивных технологий для изготовления и ремонта деталей газотурбинных двигателей. Сегодня в институте разработаны технологии и организовано серийное производство свыше 25 марок порошков-припоев и порошковых композиций для аддитивных технологий сплавов.
Это позволило создать аддитивное производство полного цикла: разработка порошковых композиций, 3D-моделей, конструирование технологий синтеза с последующими термообработкой и горячим прессованием деталей", - говорит Гутенев.
Удалось достичь успехов в области получения металлического порошка и на базе Всероссийского института легких сплавов (ВИЛС). Создается Центр аддитивных технологий на площадях лабораторно-производственного корпуса опытного завода НПО "Сатурн". В феврале открылся Центр технологической компетенции аддитивных технологий в Воронеже, на базе "Воронежсельмаша".
Недавно на конференции в ВИАМ представители КБ "Луч" из Рыбинска продемонстрировали беспилотный летательный аппарат, который является результатом использования цифровых устройств. Компьютеру были заданы определенные требования к перспективному аппарату, и при помощи специального принтера в течение непрерывной работы (чуть более суток) были напечатаны все узлы и детали летательного аппарата. Специалистам осталось его только собрать. На всю работу от замысла до изготовления беспилотника ушло всего два месяца.
В Новосибирске рассматривают возможность запуска производства 3D-принтеров и планируют создание целого аддитивного кластера. "Приборостроительное предприятие в Челябинске использует 3D-печать для проверки на собираемость будущего изделия. Кроме того, печатает пресс-формы для литья мелкой серии изделий, оснастку для производства. Выбор аддитивных технологий они объясняют тем, что напечатать отдельные элементы оснастки (кронштейны, упоры, зажимы) для штучного производства существенно быстрее и дешевле, чем заниматься их изготовлением из "железа", - говорит Дмитрий Оснач, директор по маркетингу АСКОН.
Проблем у отрасли пока много. "Интенсивное использование аддитивных технологий в отечественном производстве сдерживается отсутствием в России исходного сырья, - говорит генеральный директор ВИАМ, академик РАН Евгений Каблов. - В качестве исходного сырья используются мелкодисперсные металлические порошки сплавов на различных основах. При этом к порошкам для аддитивных технологий предъявляется ряд требований. Это обеспечение сферичности, строго определенного гранулометрического состава высокой химической однородности, пониженного содержания газовых примесей - кислорода и азота. Сейчас предприятия авиационной отрасли закупают и используют порошки сплавов зарубежного производства, поставляемых фирмами - производителями установок".
Нам необходимы металлические порошки отечественных сплавов, однако их серийного производства в России нет. А для уже существующего российского парка установок аддитивного производства нужно около 20 тонн порошков в год.
Обычно компания - производитель машин для "цифровой фабрики" предлагает покупателю и определенный набор порошков, не раскрывая состав композиций и все режимы сплавления. Это является коммерческой тайной. Введение санкций сразу останавливает производство. Уже сейчас некоторые наши компании, купившие за рубежом такие машины, остались без порошков.
Для создания нового цифрового оборудования и работы на нем нужны подготовленные кадры. В России с этим тоже большие сложности. "Нет, к сожалению, пока и нормативной базы, определяющей единую терминологию, систему приемки, сертификации и стандартизации аддитивных изделий, технологических процессов, порошков и композиций", - говорит Владимир Гутенев.
Бизнес считает, что для кардинального решения проблем отрасли должна наладиться кооперация конечных заказчиков (например, двигателестроительных, авиастроительных, ракетостроительных компаний), производителей материалов и отечественных производителей серийного технологического оборудования.
"Должны появиться серийно производимые отечественные лазерные машины для аддитивного производства, а не прототипы и экспериментальные установки, "сделанные на коленках", - уверен Дмитрий Сапрыкин, директор по развитию группы компаний "Лазеры и аппаратура - ЭСТО". - Отдельным направлением является применение лазерных аддитивных технологий для микроэлектроники и приборостроения. Если посмотреть на научные конференции, например, в США (только что прошла выставка Photonics West), то интерес сейчас направлен именно в эту сторону. Это направление будущего роста, но здесь разработки и у нас, и за границей находятся на еще более ранней стадии".
По словам эксперта, главная проблема - отрыв получателей денег, "головников" проектов, которыми являются госкорпорации или университеты, от отечественных производителей оборудования. "В итоге соисполнителями по ОКРам и поставщиками оборудования оказываются либо такие же малые и частные компании, но из Германии, Франции, США, или проекты вообще ограничиваются только стадией НИР - чисто научными исследованиями, в лучшем случае какими-то опытными образцами", - говорит Дмитрий Сапрыкин.
Применение аддитивных технологий не решит все проблемы в промышленности. Они не универсальны и имеют свои недостатки. Однако широкое внедрение аддитивных процессов приведет к инновационному развитию и кардинальной трансформации традиционных машиностроительных секторов экономики России, даст толчок новым исследованиям в различных отраслях экономики.