Слой за слоем

Аддитивные технологии позволяют удешевить и ускорить процессы на различных участках цепочки добавленной стоимости

“Эксперт Казахстан” совместно с Казахстанским институтом развития индустрии (КИРИ) знакомит своих читателей с ключевыми технологиями Индустрии 4.0, наиболее перспективными в казахстанской промышленности.

Первая из них — аддитивные технологии (АТ), или 3D-печать. Это метод изготовления физических объектов (от деталей автомобилей до домов) методом послойного нанесения материала (пластик, резина, флекс, гипс, цемент, медь, алюминий и т.д.) с использованием компьютерных 3D-моделей.

Проектируй, производи, экономь

АТ могут применяться для усовершенствования разных этапов цепочки добавленной стоимости продукции.

Быстрое прототипирование позволяет сделать предварительную оценку эргономичности, собираемости и правильности компоновочных решений без применения дорогостоящей технологической оснастки. 3D-печать прототипов при НИОКР, как правило, сокращает период каждой итерации прототипирования с нескольких недель до нескольких дней.

Опыт Siemens, применившей АТ в цикле производства газотурбин, свидетельствует о том, насколько огромной может быть экономия по времени: сроки прототипирования новых лопаток сократились в 12 раз — с 24 до 2 месяцев.

Традиционные технологии производства деталей требуют применения вспомогательных элементов, которые в АТ не требуются. 3D-печать дает возможность значительно облегчать вес деталей в производстве. Геометрическая свобода проектирования позволяет достигать таких же функциональных свойств детали, что и при традиционном производстве, но при меньших затратах материала.

Экономия материала и облегчение веса изделия обеспечивается за счет топологической оптимизации конструкции изделия (когда расход сырья оптимален с учетом заданных технических характеристик) и использования решетчатых, сетчатых, сотовых структур вместо цельного корпуса.

Сокращается количество производственных процессов и систем обработки данных. Опыт Siemens при производстве корпуса турбины свидетельствует о том, что достаточно одной системы производства и контроля, связанной единым потоком данных - от дизайнера до производства и ремонта. При традиционном методе производства действовало около 40 процессов.

АТ позволяют производить сложные изделия автономно, что очень ценно для горнодобывающей промышленности, авиакосмических проектов и оборонки. Наиболее часто с такой необходимостью сталкиваются недропользователи. Оборудование, которое они применяют, производится небольшим количеством мировых компаний, транспортные издержки на доставку к местам эксплуатации велики. Куда эффективнее изготавливать сложные комплектующие на месте, и этот путь уже выбрал производитель тягачей, применяемых на транспорте и ГМК, Daimler Trucks. Головная компания будет отсылать “дочкам” по всему миру 3D-модели пластиковых компонентов, благодаря чему значительно разгрузит свои склады, сэкономит на доставке.

Не все знают о 3D

В настоящее время рынок аддитивных технологий в Казахстане находится в зачаточном состоянии, то есть какая-либо масштабная экосистема пока не сформирована, считают в Казахстанском институте развития индустрии.

“Основным барьером на пути к массовому распространению аддитивных технологий является пока еще недостаточная зрелость технологий и экономическая нецелесообразность массового производства по сравнению с традиционными методами производства”, — считают эксперты КИРИ.

Они ссылаются на исследования Sculpteo, из которых следует, что максимальный размер партии, позволяющий рентабельное использование аддитивных технологий на производстве (конкурентоспособный по отношению к литью), в зависимости от сложности детали, в среднем колеблется в районе 300-500 изделий.

“Вместе с тем, ускоренное развитие мирового рынка аддитивных технологий, наблюдаемое в последние годы, приводит к увеличению производительности 3D-принтеров и удешевлению сырья”, — отмечают в КИРИ. По данным Direct Manufacturing Research Center, к 2023 году прогнозируется снижение средней стоимости металлической 3D-печати на 65% и восьмикратное увеличение скорости печати по сравнению с 2013-м.

Как следствие, аддитивные технологии получают все более широкое применение в серийном производстве конечных изделий. В особенности это относится к небольшим партиям, кастомным изделиям, легковесным структурам, сложноконтурным изделиям и деталям с внутренними каналами и нишами.

“В промышленности РК наиболее широкое применение аддитивных технологий связано именно с 3D-печатью из полимерного сырья, в то время как промышленное применение металлического порошка ограничено, — говорят в КИРИ. — Это, прежде всего, связано со значительно более высоким порогом инвестиций на организацию аддитивного производства из металлов. В этой связи в среднесрочной перспективе целесообразно развивать отечественное производство полимерного аддитивного сырья”.

В институте отмечают, что для развития применения аддитивных технологий в Казахстане нужно повышать уровень осведомленности о том, что такое 3D-печать и каковы ее возможности. Причем объяснять преимущества технологии нужно не только промышленникам, но и представителям вузов, а также сотрудникам НИИ. “Необходимо разрабатывать и внедрять программы обучения по аддитивным технологиям, охватывающие весь производственный процесс – от технологически корректного дизайна в CAD системах и топологической оптимизации до самого процесса печати и постобработки”, — считают в КИРИ.

Статьи по теме:
Казахстанский бизнес

Песчанка, сэр

KAZ Minerals покупает крупный медный проект на Чукотке — Баимское месторождение

Казахстанский бизнес

В государственной разработке

Центр электронной коммерции обладает уникальными компетенциями для создания информационных систем странового масштаба

Экономика и финансы

Ушли, но обещали вернуться

Одним из факторов, спровоцировавших ослабление тенге, стал выход нерезидентов из краткосрочных нот Нацбанка

Казахстанский бизнес

Забетонировать цену

На рынке цемента цены восстанавливаются до уровня 2013 года