Госкорпорация готовится начать выпуск аддитивных машин собственной разработки

ЭкспертHi-Tech

«Росатом» добавит стоимости

Госкорпорация готовится начать выпуск аддитивных машин собственной разработки и планирует занять полтора процента мирового рынка 3D-печати

Вера Колерова

В «Росатоме» создано уже несколько образцов промышленных 3D-принтеров. Предоставлено компанией «Росатом»

Один из первых опытов «Росатома» в аддитивных технологиях — напечатанные на 3D-принтере челюстно-лицевые импланты. Это изделия с очень сложной структурой: металл, с которым работает принтер, приобретает форму кости, с ее многочисленными порами и изгибами. Это, пожалуй, лучшая демонстрация возможностей аддитивных технологий, ведь классическим способом «вычитания» из материала подобное не создашь.

Напечатан уже ряд образцов таких имплантов — челюстно-лицевых и тазобедренных. Испытания доказали, что они приживаются на треть быстрее обычных; с ними гораздо комфортнее — они сделаны с учетом индивидуальных особенностей строения челюсти. Это лишь одно из направлений развития «Росатома» в области аддитивных технологий, но именно у него есть шансы быстрее дойти до серийного производства — сборка первых специализированных принтеров для печати имплантов уже ведется.

Качественный скачок

Аддитивными технологиями «Росатом» плотно и прицельно занимается уже несколько лет: в 2014 году госкорпорация выиграла грант Минобрнауки на разработку 3D-принтера, печатающего металлом по методу селективного лазерного плавления (SLM). Сами разработки в области аддитивных технологий на предприятиях, входящих в экосистему «Росатома», ведутся уже не менее двух десятков лет. Госкорпорация идет по пути диверсификации: ее стратегия предполагает, что новые бизнесы, не связанные с атомной энергетикой, к 2030 году должны обеспечивать не менее 30% общей выручки.

В конце 2017 года в рамках Топливной компании «Росатома» ТВЭЛ была создана компания-интегратор «Русатом — аддитивные технологии» («РусАТ»). Ее целью стало объединение компетенций всех компаний «Росатома» в смежных с аддитивными технологиями видах деятельности. «Целый ряд направлений в новых технологиях — а кроме аддитивных это создание накопителей энергии, возобновляемых источников энергии — стали заметным явлением в корпорации, претендующим на самостоятельность и определенную роль в структуре “Росатома”. Поэтому было решено систематизировать эту работу и придать ей понятную организационную форму. Выбрали именно модель создания интеграторов, которые должны консолидировать всю активность предприятий госкорпорации в определенных продуктовых направлениях. У “Росатома” есть ключевые компетенции, на которых строятся аддитивные технологии, своего рода три кита — лазерная техника, точная механика и порошковые технологии», — говорит вице-президент ТВЭЛ Андрей Андрианов. Речь идет об обширной географии участников интегратора: пуле из пары десятков предприятий, среди которых ЦНИИТмаш, РФЯЦ–ВНИИТФ, РФЯЦ– ВНИИЭФ, НПО «Центротех», ВНИИНМ и др. Они будут решать задачи, связанные с основными направлениями работы интегратора, такими как разработка программного обеспечения для аддитивных машин, производство 3D-принтеров и металлических порошков, а также оказание услуг по 3D-печати.

Аддитивная печать деталей позволяет существенно сократить расход материала. Предоставлено компанией «Росатом»

Рождение машин

На территории Московского завода полиметаллов (дочерняя структура ТВЭЛ) создается демонстрационная научно-технологическая площадка, где будут отрабатываться аддитивные технологии, а в будущем предоставляться услуги 3Dпечати. Такие же аддитивные центры должны быть созданы в Новоуральске и Сарове.

В «Росатоме» разработана конструкторская документация для целой линейки принтеров разной мощности и построено несколько экземпляров таких машин. Как рассказал генеральный директор отраслевого интегратора в области аддитивных технологий ООО «РусАТ» Алексей Дуб, акцент сегодня делается на трех машинах: большой 3D-принтер с размером рабочей камеры 600 мм, базовая модель с камерой 300 мм и маленькая установка 160 мм.

«Мы три года назад доказывали, что нам нужна именно большая машина, — говорит Алексей Дуб. — Один из главных аргументов состоял в том, что большая площадь построения позволит печатать сразу несколько изделий и мы повысим производительность. А сейчас и все западные производители такого оборудования пошли тем же путем. При этом мы сразу стали производить принтеры, имея в виду, что это будут промышленные машины, а не исследовательские и научные».

Из существующих технологий аддитивной печати «Росатом» выбрал в качестве ключевой селективное лазерное плавление (SLM), где порошок металла слой за слоем обрабатывается лучом лазера, поэтапно формируя изделие. От машин западных производителей, таких как General Electric, SLM Solutions, EOS и других, принтеры «Росатома» отличает способность одновременно работать с двумя порошками при изготовлении одной детали, что расширяет их функциональные возможности и дает возможность комбинировать материалы. К тому же эти принтеры мультилазерные: на одну машину можно установить как один, так и три-четыре лазера.

В прошлом году в ТВЭЛ было принято решение, что главной площадкой по производству принтеров станет НПО «Центротех» в Новоуральске. По словам Алексея Дуба, с марта следующего года там начнется их выпуск.

Главные компоненты принтера будут российского производства. «Мы не ставим задачу делать все детали внутри своими силами, — подчеркивает Алексей Дуб. — Но в том, что касается лазерных систем и систем управления движением лазера, будем ориентироваться на собственные разработки “Росатома” и искать альтернативу классическим поставщикам». Так, если сейчас «Росатом» ставит на свои принтеры лазеры производства компании IPG, то в дальнейшем будут использоваться лазеры, созданные в федеральных ядерных центрах в Сарове и Снежинске. Пилотные образцы там уже разработаны. Промышленные лазеры будут поставляться и на внешний рынок, отмечает Андрей Андрианов.

Сейчас на аппаратах стоят американские и европейские контроллеры, ремонт которых может стать сложной задачей (вплоть до отправки их за границу). Ну а базовые элементы принтера, узлы, связанные с микромеханикой, и прочее будут закупать на открытом рынке. Конструкторская документация и дизайн — полностью российские. «Росатом» разрабатывает и программное обеспечение для создания цифровой модели изделия, а это важнейший элемент аддитивных технологий, обладая которым можно печатать детали, не привязываясь к конкретной модели принтера. Ориентация на ключевые элементы принтера отечественного производства позволит управлять себестоимостью машин.

«Самое важное, что с точки зрения точности, производительности и размеров рабочей камеры мы находимся на уровне лучших зарубежных компаний, а по цене доступнее — в полтора-два раза дешевле. Наша машина с расширенными возможностями по стоимости соответствует западной в базовой комплектации», — утверждает Алексей Дуб.

В НПО «Центротех» в Свердловской области создается опытно-промышленная установка по производству порошков из сплавов цветных металлов и нержавеющей стали. «Эти порошки будут иметь размер фракций от десяти до ста микрон, а полезный выход — не менее 55 процентов. Непростая задача, ведь машины ведущих мировых производителей постоянно развиваются и зачастую имеют превосходящие параметры», — говорит Андрей Андрианов.

Есть и другие конкурентные преимущества. Как объясняет Алексей Дуб, трехмерная печать — это задача в первую очередь материаловедческая. Созданная на таком принтере деталь имеет очень мало общего с порошком, с которым работает машина, со всеми его свойствами. Фактически свойства детали «выращиваются» прямо из порошка. «А поскольку мы в “Росатоме” знаем, что происходит с материалом и как управлять этим процессом, а не просто механически что-то “печатать”, то будем конкурировать в мире прежде всего за счет уникальных свойств изделий», — утверждает Алексей Дуб.

На российском рынке к принтерам «Росатома» уже появился устойчивый интерес, в частности со стороны автомобилестроителей. В мировом автомобилестроении аддитивная печать активно используется: по словам Алексея Дуба, BMW за последние пять лет напечатала миллион деталей. В целом договоренности о сотрудничестве у «Росатома» есть более чем с 70 крупными промышленными предприятиями — это в том числе предприятия «Роскосмоса», РЖД, энергетической сферы.

Как рассказал Андрей Андрианов, сформирована «дорожная карта» взаимодействия с «Ростехом» (где создан собственный центр аддитивных технологий). «Мы хотим стать для “Ростеха” важным партнером, что позволит применять наши знания и компетенции не только в атомной отрасли, но и в машиностроении», — говорит г-н Андрианов.

Андрей Андрианов: новые технологии стали заметным направлением бизнеса в «Росатоме», претендующим на самостоятельность. Фото Олег Сердечников

От челюстей до крыльчаток

Упомянутый выше проект по печати имплантов «Росатом» ведет совместно с научно-исследовательским центром Первого московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова.

Как рассказывает Игорь Решетов, руководитель Центра онкологии Сеченовского университета, 3D-печать в медицине имеет глубокие корни — все началось еще в 1990-е годы, когда делались первые попытки использования массивов информации, получаемой при помощи спиральной компьютерной томографии. Таким образом появилась возможность «достраивать» в 3D-масштабе органы и ткани человека, а затем планировать восстановление дефектов с помощью различных типов заместительных материалов, в том числе имплантов, и собственных тканей. В 2000-е годы были предприняты попытки печати разными материалами: полимерами, металлами и др. — и даже пошли разговоры о клеточном принтинге. Появились технологические линии, где получали индивидуальные импланты, содержащие опорные элементы из мономатериалов — титана, полимера или их гибридов. По словам Игоря Решетова, Сеченовский институт имеет более пятнадцати лет опыта применения аддитивных технологий в разных видах — от планирования до литья индивидуальных имплантов. «Здесь наш опыт и интерес “Росатома” в развитии медицинского бизнеса сошлись вместе, и мы предприняли усилия, чтобы создать отечественную технологическую цепочку по производству индивидуальных имплантов», — говорит Игорь Решетов.

Игорь Решетов считает, что производство челюстнолицевых имплантов на аддитивном принтере может начаться в 2020 году. Фото Олег Сердечников

В первую очередь стали делать именно импланты для челюстно-лицевой хирургии, потому что в этой области особо важна «подгонка» изделия под индивидуальные особенности строения лица человека, чтобы после операции максимально сохранить индивидуальность его облика. Например, при изготовлении имплантов для тазобедренной области вопрос в большинстве случаев удается решить при помощи типоразмерных, шаблонных протезов.

Альтернатива «цифре» — изготовление импланта путем примитивной обработки грубыми инструментами прямо во время операции. Но это касается только пластика: металл таким образом не обработаешь.

Первые образцы имплантов уже прошли этап доклинических испытаний. Сейчас специалисты приступают к первой фазе клинического применения, которая должна завершиться к началу следующего года. А серийное производство, если все пойдет по плану, начнется в 2020 году.

Специально под потребности медиков в «Росатоме» сейчас создают новые вариации принтеров, которые будут компактными, чтобы при выпуске небольших изделий не происходило перерасхода металлического порошка. Такие машины можно будет размещать даже в медицинских учреждениях. «Неизбежно будут возникать вопросы, связанные с повышением скорости, нужны будут подгонки с целью минимизации размеров камер. Это уже вопрос технологии, который будет актуален, когда начнет формироваться серийное производство», — объясняет Игорь Решетов.

Кроме имплантов готовые изделия, произведенные с помощью аддитивной технологии, у «Росатома» уже есть и в других областях.

Андрей Андрианов приводит в пример напечатанные экземпляры малогабаритных газотурбинных установок для беспилотных летательных аппаратов либо для малой энергетики: «Главный эффект состоит в том, что аддитивная технология позволила нам кратчайшим путем решить изначальную задачу создания устройства с максимальной топливной эффективностью. Сегодня это одна из немногих высокотехнологичных энергетических установок, которая на 80 процентов массы будет состоять из деталей, произведенных аддитивным способом». Кроме того, напечатан элемент антидебризного фильтра — он устанавливается в атомный реактор, а также крыльчатка насоса для атомных станций — это довольно сложное изделие с многомерной структурой. Производство крыльчатки традиционным способом требует большого количества времени и энергоресурсов, а также большого расхода исходного материала. Аддитивная печать позволила ускорить производственный процесс и обойтись без множества корректировок. «Мы уже готовы серийно печатать элементы насосов, но пока ждем результатов испытаний, — говорит Андрей Андрианов. — Что же касается более сложных изделий, то, как показывает опыт, сертификационные испытания на серьезных энергетических объектах могут длиться до трех–пяти лет».

Разумеется, на рынке есть факторы, ограничивающие развитие 3D-печати. «Если отвечать на вопрос о препятствиях формально, то это отсутствие отраслевых стандартов, — говорит Алексей Дуб. — Хотя на самом деле это, скорее, нежелание производителей рисковать, отходя от привычных стандартов производства. Главным препятствием сегодня является консерватизм генеральных конструкторов, которым всегда проще выбрать некие референтные решения. Все говорят: мы лучше сделаем деталь попроще, но зато это будет надежно. Но при этом вперед прорываются компании с совсем другим, инновационным типом мышления». «Росатом» в этом ряду исключение, в госкорпорации главные конструкторы рассматривают направление аддитивных технологий как основное.

За год работы интегратора в видении дальнейшего развития произошли значительные изменения, рассказывает Алексей Дуб: «Если год назад в нашей стратегии предполагалось, что главной задачей будет продажа оборудования и порошков, то сегодня мы точно понимаем, что должны прежде всего оказывать услуги печати изделий и изготовления такого оборудования, которое нужно нашим потенциальным клиентам. Это и будет нашим основным источником дохода. Дело в том, что только комплексное решение позволит нам реализовать все свои преимущества и избежать большой конкуренции в поставках аддитивного оборудования и материалов для печати».

Уже в следующем году «РусАТ» должен получить выручку от нового аддитивного направления в размере нескольких сотен миллионов рублей — за счет работы аддитивных центров, продаж принтеров и порошков. К 2030 году она должна вырасти уже до 60 млрд рублей, а «Росатом» — занять 1,5% на мировом рынке аддитивных технологий.

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Игра вдолгую Игра вдолгую

Миллиардер Роман Троценко затевает новые масштабные проекты

Forbes
Кристалл Кристалл

Ученица Дмитрия Брусникина, жена Хаски и арт-акционистка Алина Насибуллина

Собака.ru
Токсичность на миллиард Токсичность на миллиард

Санкции вывели противостояние Москвы и Вашингтона на новый уровень

Forbes
Верность доллару. Что мешает рублю укреплять позиции в России и за рубежом Верность доллару. Что мешает рублю укреплять позиции в России и за рубежом

Возможна ли дедолларизация российской экономики?

Forbes
Правильная девочка: как Тейлор Свифт попала в список самых влиятельных женщин мира Правильная девочка: как Тейлор Свифт попала в список самых влиятельных женщин мира

Певица Тейлор Свифт — одна из самых молодых и влиятельных женщин в мире

Forbes
Открывая аптечку императора Открывая аптечку императора

Современные исследователи пытаются раскрыть секреты восточной медицины

National Geographic
Здравствуй, Дедушка Мороз! Здравствуй, Дедушка Мороз!

Что заставило трех взрослых девушек поверить в чудеса

Grazia
Один за всех и все за одного: видео о героизме пингвинов Один за всех и все за одного: видео о героизме пингвинов

Видео о героизме пингвинов

National Geographic
Как работать с начальником-микроменеджером и не сойти с ума Как работать с начальником-микроменеджером и не сойти с ума

«Микробосс» отбирает автономию, убивает мотивацию и веру в себя?

Forbes
«Цифровой» ребенок: как развиваются репродуктивные технологии «Цифровой» ребенок: как развиваются репродуктивные технологии

Как ученые решают проблему

Forbes
Падающий в реку слон и еще 4 неожиданные ретрофотографии Падающий в реку слон и еще 4 неожиданные ретрофотографии

Падающий в реку слон и еще 4 неожиданные ретрофотографии

Maxim
Страховой случай Страховой случай

Как Данил Хачатуров обрел и потерял «Росгосстрах»

Forbes
Чем обернется налог на Facebook для российской экономики Чем обернется налог на Facebook для российской экономики

Чем обернется налог на Facebook для российской экономики

Forbes
Американские горки Американские горки

Динамический тест-драйв самого ожидаемого внедорожника Rolls-Royce Сullinan

Robb Report
Крест Варфоломея и русские в Стамбуле Крест Варфоломея и русские в Стамбуле

Как в колыбели православной цивилизации переживают ее раскол

Русский репортер
Германия в поиске новых идейных установок Германия в поиске новых идейных установок

Кто после Ангелы Меркель будет искать компромисс с Россией и США?

Эксперт
Руперт Гринт объяснил, почему хотел уйти из «Гарри Поттера» Руперт Гринт объяснил, почему хотел уйти из «Гарри Поттера»

Руперт Гринт стал известен после роли Рона Уизли в кинофраншизе о Гарри Поттере

Cosmopolitan
В хорошие руки В хорошие руки

Истории трёх успешных наследников семейных компаний

Robb Report
«Изобретатели становятся героями грустных историй». Правила бизнеса Ларри Пейджа «Изобретатели становятся героями грустных историй». Правила бизнеса Ларри Пейджа

Сооснователь Google о философии компании и спорах со Стивом Джобсом

Forbes
На ошибках не учатся: Германия выбирает мини-Меркель На ошибках не учатся: Германия выбирает мини-Меркель

Аннегрет Крамп-Карренбауэр должна вернуть партии доверие электората

Эксперт
Город везения Город везения

Почувствовать себя хозяином собственных желаний легче всего в Италии

Psychologies
Столица Ирана продолжает погружаться под землю Столица Ирана продолжает погружаться под землю

Столица Ирана продолжает погружаться под землю

National Geographic
Как избежать измены: 3 эффективные техники и 5 весомых причин Как избежать измены: 3 эффективные техники и 5 весомых причин

К каким рискам приводит роман на стороне и мимолетный флирт

Psychologies
«Рассчитывать на импорт рискованно и ненадежно» «Рассчитывать на импорт рискованно и ненадежно»

Президент ТК «Мистраль-трейдинг» Беслан Агрба

РБК
Животные их люди: как наладить отношения Животные их люди: как наладить отношения

Животные и их люди, люди и их животные — кто же в этих отношениях главный

Cosmopolitan
«Цифра» бьет по кнопкам «Цифра» бьет по кнопкам

Прогноз развития технологий: кнопочные телефоны исчезнут, интернет ускорится

РБК
«Я родился в великой стране» «Я родился в великой стране»

Челябинский предприниматель Глеб Белич возвращает в Россию забытые технологии

Эксперт
Итоги 2018 года Итоги 2018 года

Вспоминаем события, тренды и героев, о которых мы говорили, писали и спорили

Glamour
Зоозащитники из PETA призвали отказаться от “жестоких” поговорок про животных Зоозащитники из PETA призвали отказаться от “жестоких” поговорок про животных

Зоозащитники из PETA призвали отказаться от “жестоких” поговорок про животных

Maxim
Миллиардер Клячин купил производителя плавленых сырков «Дружба» Миллиардер Клячин купил производителя плавленых сырков «Дружба»

Компания Gleden Invest стала владельцем Московского завода плавленых сыров

Forbes
Открыть в приложении