То, что мы называем 3D-печатью, в промышленности именуют аддитивными технологиями: послойным наращиванием материалов. Это принципиально новая парадигма производства, в отличие от традиционного мира станков и заводских линий. Только представьте: каждому по принтеру — и твори, что хочешь. Главное, чтобы были исходные материалы. Но мечты футуристов об индивидуальном производстве пока останутся мечтами.

 

Аддитивное разнообразие

Прообраз принтера — печатный станок. Но первые 3D-принтеры появились в конце 1980-х, а сам метод назывался стереолитографией. Для создания слоёв использовался фотополимер, который затвердевал под воздействием лазера. Первоначальные успехи технологии были связаны с быстротой и удобством создания прототипов различных изделий, которые затем запускались в традиционное серийное производство.

Нынешние технологии 3D-печати отличаются способом наращивания слоёв, видами материалов и сферой применения: экструзия (наплавление термопластиков), фотополимеризация, ламинирование, гранулирование (лазерное спекание). Они позволяют «распечатывать» объекты со сложной внешней и внутренней геометрией для авиакосмической промышленности, жилые дома, органы и ткани человека.

Показателем трендов в этой индустрии являются продажи самих принтеров и программного обеспечения для них. По данным Wohlers Associates, в 2016 году продажи принтеров для медико-стоматологического сегмента составили $667 млн — примерно 11 % от общего объёма рынка. 20 % рынка принадлежит аддитивным машинам, которые обрабатывают металлическое сырьё; свыше 50 % — принтеры для работы с полимерами.

 

Ничто человеческое им не чуждо

Ключевые сегменты применения 3D-печати — медицина и высокотехнологичное машиностроение, которое предопределяет развитие других отраслей. Это подтверждают эксперты Boston Consulting Group (BCG), прогнозируя к 2020 году увеличение рынка 3D-печати до $15 млрд против нынешних $5 млрд. Половина этого объёма будет приходиться на аэрокосмическую, автомобильную и медицинскую отрасли.

Крупнейшие компании уже внедряют эту технологию. Siemens восстанавливает с её помощью изношенные горелки в камерах сгорания газовых турбин, «допечатывая» их с помощью лазерного селективного спекания. Эту же технологию использует GE для изготовления кромки лопасти двигателя из титанового порошка. Boeing идёт дальше и нанимает норвежскую Norsk Titanium для выпуска титановых деталей для лайнеров B787 Dreamliner. Печать автомобильных деталей опробуют BMW и Ford.

Возможность восстанавливать б/у запчасти может кардинально изменить всю отрасль. Это заставляет скептически отнестись к открытию у нас заводов по выпуску автокомпонентов, где, по самым скромным подсчётам, заняты не менее 25 тыс. украинцев. В основном они производят многокомпонентные изделия с высокой долей ручных операций, пока ещё недоступные принтерам, но приход печати в этот сектор может грозить обвалом рынка труда. А пока дешевле открывать новые заводы, чем переоборудовать старые. Например, 3D-принтер Southern Fan может выпускать металлические структуры весом до 300 тонн и диаметром 6 метров, но его размеры 28×23×9,5 метра и цена немалая: от $300 тыс. до $1 млн. Однако их массовый приход в промышленность неизбежен.

Медицина тоже близка к массовому внедрению принтеров. Первыми стартовали американские госпитали, которые специализируются на работе с ветеранами боевых действий. Настольные принтеры Stratasys Mojo 3D работают с ABS-пластиком, который подходит для протезирования, а цена их (немногим более $6 тыс.) доступна для широкого круга медицинских учреждений.

 

Включаем печать

Позиции Украины в этом перспективном направлении — 20 % разведанных мировых запасов титановых руд и полный цикл производства титана. Этим могут похвастать только США, Россия и КНР. Закарпатский металлургический завод производит титановые порошки и соединения на их основе, а технологии спекания, которые используют немецкие и американские корпорации, необходимы нашему машиностроению. Пока же у нас развиваются любительские проекты.

В Одессе в прошлом году начала работу 3D-фабрика Kwambio. Она ориентирована на домашний декор, керамику. Планируется выход и в более перспективную область изделий из металлов и костной ткани.

Но наиболее перспективным может стать производство средств производства, то есть самих 3D-принтеров и ПО для них. На этом рынке уже тесновато от производителей, однако большинство «серьёзных» промышленных моделей слишком дорогостоящи, и свободные ниши найдутся. А бесплатные курсы 3D-моделирования и программирования для школьников позволили бы запустить в массы одну из самых востребованных специальностей ближайшего будущего.

 

Принтер в каждый дом, но не сейчас…

3D-принтеры могут быть точнее и эффективнее, чем современные станки с ЧПУ. В создании штучных уникальных деталей с нестандартной геометрией, а также работе с некоторыми сплавами, 3D-принтерам нет равных. Неслучайно Boeing хочет печатать титановые детали, а не штамповать. Это даст экономию минимум в $3 млн на каждом самолёте.

Но перспективу ограничивают ассортимент доступного сырья и скорость производства, а соответственно и его стоимость. Всё же проще и дешевле изготовить формы для штамповки. Для запуска массового производства на аддитивных принципах нужна революция в материаловедении.

Домашние принтеры доступны уже сейчас, но они слишком специализированы. А к технологиям свободной манипуляции на молекулярном уровне человечество ещё только подбирается…

Виталий Сальник

 

Оставить комментарий

Войти с помощью: