Слой за слоем

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

Слой за слоем

“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:
Тема недели

Игра в один шлагбаум

После ухода Атамбаева риторика Бишкека в отношении Астаны смягчится. Вести торговую войну с Казахстаном Кыргызстан не в состоянии

Повестка дня

Коротко

Повестка дня

Спецвыпуск

Капитал всему голова

Регулятор прописал банкам очистку портфелей, но живыми в итоге этого «лечения» останутся не все

Казахстанский бизнес

Как по маслу

Привлекательность масличных культур растет, они стали источником валютной выручки