Аддитивные технологии
В какой-то из записей меня спросили про аддитивные технологии. Рассказываю...
Они сильно разные и включают различные сферы деятельности.
1) оборудование
2) производство
3) материалы
4) конечные изделия
1. Оборудование - это собственно станки. Причем, расово верные и самые опытные немецкие компании предлагают не только оборудование для 3Д печати, но и последующую обработку ("полный технологический цикл"). Это важно, потому что поверхность хренового качества и её потом желательно полировать. Особенно сложно это делать внутри, поставляют специально оборудование для этого. Обработки не требует, пожалуй, только изделие по технологии УФ-полимеризации, но это будет либо прототип, либо какая-то ненагрузочная оснастка, ибо пластик. Хотя и прочный. Возможно некоторые варианты с пластиком ещё.
У нас осилили только простое оборудование, для печати пластиком (типа АВС). Остальное все зарубежное.
2. Второй значительный сегмент, понимаемый под аддитивными технологиями - собственно производство. Наиболее популярно в мире различное прототипирование, игрушки, архитектурные модели и т.д. Потому что из пластика и потому что дешево. Относительно. Металлургические и керамические изделия в массу не пошли. Основными пользователями являются аэрокосмическая, автомобильная и медицинская отрасли. В остальных отраслях только штучно. Печатаются какие-то сложные и геморройные изделия, самым известным и широким примером коих является авиационная лопатка. Постепенно в мире это идет вширь, рынок прирастает, в том числе благодаря росту компетенций в этом сегменте.
Есть ещё сегмент аддитивных технологий, который не является прямой печатью. Существует оборудование, которое печатает литьевые формы из песка со связующим. Потом заливается металл, остывает, очищается и дальше в обработку. Достаточно дешево и сердито.
Основная часть способов производства уже отработана. Что-то ещё не вышло на рынок, что-то просто не рентабельно.
3. Материалы... это самый интересный сегмент рынка. Продажей примерно на миллиард. Из которых 800 млн это пластик в различных видах. Ещё 200 млн это всё остальное, включая примерно 50 млн металла. Да, да. Супер-пупер 3д печать в промышленности потребляет вот такой вот шиш. По всему миру.
Сейчас все бьются за новые материалы и новые направления. Проблема в технологии и в организации рынка. Новые материалы это круто, но если самый оптимальные техпроцесс имеет затраты Х, то воевать с физикой можно долго. Говорят немного оптимизировали (это я про металлы, если что), но на цене пока не очень сказывается. Аналогично с керамикой (которая после печати идет в печь и дает усадку, поэтому изделие печатается на 10-15% больше). Пластик, в принципе лег уже до дна и ниже может упасть только при появлении крупного специализированного производителя, который просто на огромных масштабах получит более низкие издержки.
В чем особенность рынка. А в системе дистрибуции. На пластиковом рынке действует принцип открытого рынка (то есть, оборудование отдельно, материал отдельно). Для промышленности - все привязано к вендору: покупать материал можно только у того, кто тебе продал оборудование, иначе теряешь гарантию. С одной стороны это нагло, с другой оборудование сложное и не дешевое. Фильтры стоят 2000 евро и при корявом порошке идут на выброс + чистка установки целиком, что, как говорят знающие люди, весьма долгий и геморройный процесс. Молитесь, чтобы установка при этом не сломалась.
Говорят, если цена на порошок упадет, то рынок вырастет в несколько раз. Количество изделий, которые станет рентабельно так производить, существенно увеличится.
4. Конечные изделия. Самая странная часть, которую к моему удивлению, тоже относили к аддитивным технологиям. В общем, покупаете Вы 3Д принтер... а спроса нет. Ну вот нахрен никому не надо, потому что дорого. Отдельные граждане заказывают, но на окупаемость не выйти. Что делают люди? Начинают торговать сами. Делают оснастку, литьевые формы (самое популярное изделие), из чего потом делают конечные изделия (какие-то другие), и продают. За счет этого и живут (привет Воронежу). Вообще, очень распространенная схема в мире. Тогда в отчете было написано, что ещё примерно на миллиард долларов продаж. А куда деваться...
Ограничивающие факторы:
1) Компетенции. Это не шутка, печатать надо уметь. Сначала все работали как раньше, просто на новом оборудовании. Это дорого. Потом сообразили, что оборудование позволяет печатать как Вам надо... и понеслось. Но, чертежников и инженеров надо переучивать, потому то совершенно другой подход к чертежам. Облегчение, бионика и прочие прелести. Перерисовать нужно почти все чертежи на планете. Я когда темой начал в 2014 интересоваться, в Европе консорциумы создавали по такой вот "мягкой инфраструктуре аддитивных технологий". То есть, людям перерисовывали их изделия, чтобы они могли сэкономить на 3Д печати. Ребята в Новосибе организовывали собственную школу, куда отбирали специально людей, потому что мыслить надо было отличным образом.
Потом, то, что Вы нарисовали, надо опробовать. Прочность, изгиб, нагрузки... что там надо. И только потом можете начинать работать.
2) Цена. Оборудование стоит уже более-менее приемлемо (по западным меркам). Проблема в материале. Если брать промышленность, то... самая дешевая нержавейка просто так стоит 2 доллара. Порошок начинается от 90 баксов... это в России, у нас дороже, потому что импорт и небольшая жадность наших барыг (которые почти все московские). За бугром дешевле, но там тоже разница раз в 30. Титан (ВТ-6) стоит от 550 евро. Медицинская модификация (я так и не понял, что они с ним делают, один хрен лазер спекает) почти 810 евро за кг. Почему? Особенности технологии.
В основном это газовое распыление (технология порошковой металлургии), которая дает определенное распределение размера фракции. В принтер идет определенный размер с разбросом примерно в 20 микрон, остальное в отсев. То есть, это потери. Говорят, её немного оптимизировали, чтобы фракция уже была ближе к нужной и меньше в отсев уходило. Но пока на ценах не очень-то сказалось.
Нестандартные аддитивные технологии
Печатать пытаются много что. Начиная от домов (непонятно, зачем), заканчивая какими-то древесными конструкциями для выращивания зелени с уже посажеными в них зернами. Игры это хорошо, но большинство из этого рыночного потенциала никогда не получит.
Из нестандарта проще всего говорить о медицинских технологиях. Они пытаются печатать органы различными способами. Кости печатают традиционно (к слову, не всегда), а вот ткани пока никак не даются. Есть попытки печатать напрямую. Это получается, но мышки всё-равно дохнут почти сразу. Есть другой подход, который в первую очередь сейчас развился для костей. Так сказать, псевдо-аддитивные технологии.
Как вариант, самый понятный, берется биодеградируемый пластик. Изготавливается матрикс (знакомые в Новосибирске это делали на наноимпринтном литографе) - то есть модель с рисунком, чтобы получилась кость, складывается послойно и туда подселяются стволовые клетки, взятые у человека. Это вставляется при операции и в течение определенного времени кость там просто вырастает, а пластик разлагается. Наиболее в теме продвинулись на тот момент американцы, которые солдатам (минообороны финансировало) уже успешно что-то там меняли. У наших НИИ отвечавший за биологию не справился и разработка застопорилась. Что сейчас, не знаю.
Куда все движется
Из серьезного: идет расширение использования пластиков. Уже печатали нейлоном, армированным пластиком и ещё чем-то. Пополняется список металлов и керамики, которую можно рентабельно использовать, но цены по прежнему кусаются.
Из фантастически перспективного - печать электроники проводящими чернилами. И ещё что-то было из этой же оперы.
Что у нас
У нас всё как обычно. По разработке, поскольку металлургия в стране ОК, все резко сообразили, что могут под тему аддитивных технологий получить бабла, и началось... требования к материалам никого не волновали, фон засрали, денег потрачено дохренища. Порошка нет. ДО СИХ ПОР, блять!
Другой вопрос - оборудование. Реально, полный цикл только на Сатурне (НПО "Сатурн"). Они на этом деле снизили издержки на 25% (сами открыто говорят) и сейчас фактически единственный центр этого дела в стране. Всего в стране где-то чуть более 50 единиц оборудования, из которых коммерческого буквально по пальцам пересчитать. Остальное было куплено для дочек Ростеха и почти не используется. Отчасти из-за дорогого порошка, отчасти из-за отсутствия компетенций. Ключевая проблема - нет желания. У Главного инженера отработанный процесс и ему нафиг не уперлось перед пенсией заводить себе геморрой ради какой-то там экономии.
С НИОКР по оборудованию ситуация другая. Пытались давать некоторым деньги, но пока безрезультатно. ИЯФ (я когда-то про это писал) получал, но потом тихо. Есть компания в Зеленограде, которая даже на сайте пишет, что сделала промышленный 3Д принтер, но друзья у которых есть знакомые, которые его почти пару лет как ждут в очереди заказов, сильно в этом сомневаются. На финале трека на акселераторе с Русала мне намекали, что у тех проблемы с порошком.
Вот как-то так.