Новые производственные технологии
- новые материалы
- цифровое проектирование и моделирование, включая бионический дизайн
- суперкомпьютерный инжиниринг
- аддитивные и гибридные технологии
Введение
Глобальные трансформации производственного уклада принято называть промышленными революциями. Мы живем в период так называемой «третьей промышленной революции», которая часто называется «цифровой» и предполагает повсеместное использование в производстве вычислительной техники и коммуникационных технологий.
Несмотря на то, что концепция третьей промышленной революции еще не вполне устоялась, все чаще можно услышать разговоры о «четвертой промышленной революции», старт которой был дан в 2011 году с созданием немецкой частно-государственной программы Industrie 4.0. Ключевой драйвер этой концепции – «киберфизические системы», полностью интегрированные в производственные процессы. Речь идет о полностью автоматизированном и автономном производстве, которое будет самостоятельно адаптироваться под изменяющиеся нужды потребителей, вплоть до производства персонализированных изделий. При этом отдельные производственные единицы, участки и даже заводы смогут взаимодействовать между собой без участия человека с помощью «интернета вещей». Одним из важнейших элементов производства будущего являются аддитивные технологии или 3D-печать.
Примеры применения аддитивных технологий крупными зарубежными компаниями
General Electric
В конце 2013 года компания General Electric сделала крупную ставку на 3D печать, планируя произвести с ее помощью более 85 тысяч топливных форсунок для новых реактивных двигателей Leap. Проведя исследования, специалисты пришли к выводу, что 3D принтеры могут создать сопла, как единое целое без составных частей. При этом готовый объект отличается большим запасом прочности и меньшим весом, по сравнению с деталями, изготовленными традиционным способом.
Единственное, на что сетуют разработчики — не слишком высокая скорость печати, но это не ограничивает планы концерна. Уже сейчас GE использует более 300 3D принтеров и планирует производить с помощью этого оборудования до 100 000 деталей к 2020 году.
Ford
Невероятно, но факт: всемирно известный автоконцерн использует технологию трехмерной печати практически с момента ее появления в 1980-х годах и недавно напечатал свою 500 000-ю деталь с помощью 3D-принтера. Этой деталью стала крышка двигателя для нового Ford Mustang. По данным Ford, если использовать традиционные методы, на ее производство потребуется четыре месяца и $500 000, но 3D печать позволяет сократить расходы до $3000, а сам процесс занимает всего четыре дня.
Boeing
Эта авиакомпания была одной из первых, кто внедрил технологии 3D печати в собственное производство. В наши дни объем печатаемых изделий достиг примерно 20 000 единиц, каждое из которых используется в десятке моделей военных и коммерческих самолетов.
Один из последних лайнеров компании — 787 Dreamliner имеет в своей конструкции 30 деталей, отпечатанных на 3D принтере. В их числе весьма важные компоненты, такие как воздуховоды и различные шарниры, что является инновацией для отрасли.
Не так давно, используя 3D принтеры Stratasys, компания даже напечатала целую кабину самолета. Boeing поддерживает производственные программы в Университете Шеффилда и Университете Ноттингема в Великобритании, где проводятся исследования для аэрокосмической отрасли с целью дальнейшего применения технологий 3D печати.
Аддитивное производство постепенно входит в нашу жизнь, в некоторых отраслях, например, авиационной и космической, это уже не модная фишка, а фактор конкурентоспособности. Аддитивные технологии делают производство сложнопрофильных и ответственных деталей дешевле, повышают качественные характеристики продукции и конкурентные возможности предприятия в целом.
До недавнего времени в динамично развивающимся сегменте металлической печати у российских разработчиков практически не было собственных компетенций. На внутреннем рынке промышленного 3D-оборудования присутствовали только импортные производители, такие как EOS, Concept Laser, SLM-Solutions, 3D Systems и так далее. А так как каждый из этих производителей гарантирует качество получаемой конечной продукции только при условии использования определенного исходного сырья, металлические порошки тоже имели импортное происхождение.
Однако западные санкции и ослабление национальной валюты привели к удорожанию как оборудования, так и обслуживания имеющегося парка 3D-машин, повлекли проблемы с поставками сырья, в частности, порошка из титановых сплавов. Это подтолкнуло российских и потребителей, и производителей к активным действиям.
И уже в начале 2016 года ЦНИИТМАШ выпустил первый в стране 3D-принтер, позволяющий изготавливать изделия сложных форм из металлических сплавов, и уже начал работу над его новой, двухлазерной модификацией.
Для отрасли овладение технологией 3D-принтинга даст две вещи. Первое – позволит не отстать технологическом плане от остального мира и быть в числе законодателей мод, второй аспект – эта технология даст более дешевую экономику при производстве изделий из дорогих материалов сложной формы. Поэтому мы надеемся, что за два года наши конструктора смогут овладеть этой технологией и начнут применять ее в своих разработках – это позволит существенно сократить время изготовления и перейти к цифровому производству. И самое главное - аддитивные технологии не имею таких технологических ограничений, которые есть у литья или сварки.