Развитие технологии 3D-печати в России

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

В 2020 году мировой рынок аддитивных технологий оценивался примерно в 12,6 млрд $. Ожидается, что к 2026 г. объем рынка увеличится в 3 раза и составит 37,2 млрд $.

Объем рынка 3D-печати в РФ

На 2020 год объем рынка 3D-печати в России составляет 2% от мирового.

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.

Ожидается, что реализация стратегии позволит увеличить объём российского рынка аддитивных технологий более чем в 3 раза, станет дополнительным стимулом для инновационного развития отечественной экономики.

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.

Команда Ford (США), участвующая в гонках Nascar, активно использует 3D-принтеры для модернизации и тестирования новых элементов двигателей, выхлопных и топливных систем.

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.

Американская компания New Balance выпустила ограниченную партию кроссовок, детали которых распечатаны на 3D-принтере.

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.

#3d #аддитивныетехнологии #3dпечать #3dмоделирование #3dпринтеры

Источник