Аддитивные технологии недавно были включены в перечень приоритетов кластера ядерных технологий фонда «Сколково». В интервью журналу «Нефтехимия РФ» директор по науке кластера Александр Фертман рассказал, можно ли ждать появления отечественных систем 3D-печати и материалов для них.
- Почему аддитивные технологии стали для фонда «Сколково» приоритетом?
- Плазменные лазерные и пучковые технологии активно используются современной промышленностью, это одна из горячих тем. Мы занимаемся этим несколько лет и неплохо знаем ситуацию. Поэтому включить аддитивные технологии и разработку порошков для них в список приоритетов было естественно.
- Но направление открыто сейчас, в не самый благоприятный с точки зрения экономики период.
- В России сформировалась потребность технологического обновления. Если такая задача есть, то каково бы ни было время, она не исчезнет. Дополнительно стимулируют процесс уже возникшие и потенциально возможные ограничения поставок оборудования и материалов из-за рубежа. Вместе с тем во время кризиса многие страны стараются эффективно вложить средства в НИОКР, чтобы потом иметь технологическое преимущество на отыгрывающих отложенный спрос рынках. Это нормальная практика. Поэтому тут нет противоречий. Кроме того, работы по этому направлению в стране начались не вчера. Просто сейчас их общественное обсуждение активизировалось. Например, НПО «Сатурн» использует аддитивные технологии уже около десяти лет.
- Есть ли шанс догнать мировых лидеров, ведь сейчас доля России на этом рынке крайне мала?
- Если говорить о массовых продуктах, то определяющим является объем отраслей потребления. И здесь никто не может сравниться с США, где уже сформирован огромный спрос – как на сами аддитивные технологии, так и на их продукцию (от спортинвентаря до моделирования деталей). А если говорить о штучных высокотехнологичных задачах, то стран, которые, например, запускают космические корабли, в мире мало. И в этой сфере Россия может составить конкуренцию лидерам. Я думаю, что у нас есть шанс найти свою нишу. Но важно с самого начала смотреть на проблему с точки зрения потребителя, только тогда можно создать что-то нужное. При этом нельзя говорить, что мы начинаем с нуля. В работе с инструментами аддитивных технологий уже есть достаточно серьезные компетенции в отдельных компонентах. Лазерные системы ИРЭ «Полюс» или разрабатываемые в Томске электронные пушки могут стать инструментами в новых системах аддитивного производства. Есть наработки в области стереолитографии у Института проблем лазерных и информационных технологий РАН.
- Где еще могут быть наши преимущества?
- Вопросы промышленного дизайна деталей, создаваемых с помощью аддитивных технологий, сегодня никем в мире, по-моему, системно не решены. Что происходит? Берутся детали, которые спроектированы для производства на фрезерном станке либо методом литья. И они просто дублируются с помощью той или иной аддитивной технологии. Хотя сама она позволяет большее! Например, возможно снижение веса детали благодаря созданию внутренних полостей, изменение ее свойств в плане адаптации к различным температурным режимам. Однако специализированного проектирования деталей для аддитивных технологий пока нет. Тема дизайна перспективна, у нас много молодых ребят, которые занимаются этим, я думаю, что есть шанс преуспеть. Тем более что моделирование термодинамических, гидродинамических, механических и других процессов хорошо в России развито.
- А с созданием отечественных материалов для 3D-печати какие перспективы?
- Я никогда не видел списка запрещенной для импорта в Россию продукции такого рода. Но на самом деле ограничения были всегда. Ведь для того чтобы заказать тот или иной порошок, нужно отправить в страну-производитель объяснительное письмо о том, для каких целей планируется использовать материалы. И ждать заключение. Сейчас, когда уровень доверия к российским компаниям не очень высок, контролирующие органы западных стран сомневаются в правдивости того, что мы пишем. Коллеги утверждают, что возникают реальные трудности. Причем не только с закупкой металлических порошков, которые, очевидно, могут использоваться в системах двойного назначения, но и с полимерными материалами, которые в основном сейчас применяются для прототипирования (то есть изготовления прототипов изделий, для этого используются методы стереолитографии и селективного лазерного спекания). Поэтому неудивительно, что один из сформулированных государством приоритетов в области аддитивных технологий – это производство собственных высококачественных материалов. Правда, технологии получения полимерных порошков уже довольно давно разработаны в Шатуре совместно с коллегами из Ярославля, но пока они не получили широкого распространения.
- Такая работа идет?
- По словам гендиректора Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) Евгения Каблова, серийного производства порошковых материалов для аддитивных технологий в России нет. Мне известно о большом числе попыток наладить процесс, но нужную чистоту и стабильность размеров частиц порошка достичь сложно. А эти параметры влияют на качество деталей. Впрочем, исследования продолжаются. О достижениях в этой области недавно сообщала компания Netzsch, которая разрабатывает технологию производства ультрадисперсных порошков на высокоинтенсивных центробежных мельницах, резидент кластера ядерных технологий «ИСМ-технолоджис», а также курская компания «Ультрамол», занимающаяся созданием мельничного оборудования для получения сверхтонких порошков различных моноили композитных материалов. Более распространенными являются установки для получения порошков на основе методов газовой, плазменной, а также центробежной атомизации. Последний метод развивается на базе Уральского электрохимического комбината (УЭХК). Известно также о больших усилиях ВИАМа по разработке технологий производства порошков. Это неудивительно, ведь именно авиационная отрасль является одним из лидеров внедрения деталей, изготовленных с использованием аддитивных технологий.
- Создаются только материалы или оборудование для печати тоже?
- Этим сегодня грезят многие. В данной области проводится много исследований и разработок, например, в Московском государственном техническом университете им. Баумана и Нижегородском государственном университете им. Лобачевского. Большие средства были потрачены на то, чтобы сделать центр компетенций в университете «Станкин». Перспективный проект есть в Санкт-Петербурге, в Политехническом университете. Здесь разрабатывают технологию лазерного спекания, позволяющую избежать высокой пористости структуры материала готовых деталей. Могу отметить еще центр на базе Уральского федерального университета, который тоже ведет разработку таких технологий.
Когда-то каждый второй хотел сделать русский томограф, сегодня каждый второй хочет сделать русский 3D-принтер. Но как с первым, так и со вторым – не факт, что создание универсальных систем – это наилучший путь. Возможно, стоит оглядеться и поискать нишу, где мы могли бы стать лучшими.
В свете задачи замещения импорта открываются ли новые возможности для российских предприятий и институтов, связанных с нефтехимией?
Может ли отрасль что-то дать для развития аддитивных технологий? Конечно, да. Доля полимерных материалов сейчас на рынке весьма существенна. Это связано, например, с тем, что прототипирование с помощью 3D-принтеров и полимеров – бизнес, уже доказавший эффективность. Второе: в нефтехимической отрасли есть большой опыт создания реакторов, способных удовлетворять различные технологические запросы. А реактор – один из ключевых элементов аддитивных технологий как при производстве порошков, так и при производстве деталей. И еще один момент, пока недостаточно реализованный: это возможность создания деталей из нескольких разных материалов. Если от одной детали вы ждете разнородных свойств, то никакое литье не сможет решить задачу. А аддитивные технологии могут сработать. Возможно, интерес к таким деталям появится и у самих производителей нефтехимических комплексов.
Расскажите о проектах фонда «Сколково», которые уже удалось запустить.
Есть интересный проект, связанный с 3D-биопринтингом. Это печать биологических тканей, органов, специальных сфероидов из стволовых клеток. Это проект репатриации знаний. Его технологическим основателем является профессор Владимир Миронов, много лет назад уехавший за границу. Инвестором стала компания Invitro.
- Также есть роботизированный комплекс для формирования деталей большого размера. У нас есть команда в Томске, которая занимается разработкой и производством электронных пушек для 3D-систем. Есть команды, которые работают над созданием порошков.
- Мы разбираемся с тем, кто же в России лучший не на словах, а на деле, и пытаемся этих людей привлечь к работе. Много лестных слов слышали о команде Воронежсельмаша, об инвестициях в совместное предприятие с ними недавно объявил фонд инфраструктурных и образовательных программ «Роснано». Есть еще сильная команда в Нижнем Новгороде, которая работает над созданием системы, позволяющей производить детали из нескольких материалов.
С какими сложностями придется столкнуться при активном внедрении аддитивных технологий в России?
Многие перечисленные мною центры базируются в университетах и работают не первый день. Это значит, что подготовка кадров началась. Однако внедрение технологии в промышленности идет пока медленно. Трудно совмещать старые линии производства с новыми и старые методы проектирования с новыми. Надо продумать, как правильно встроить аддитивные технологии в существующие процессы, как научиться максимально точно оценивать экономическую эффективность от применения аддитивных технологий. И это пока наиболее сложные проблемы, решение которых ускорит распространение аддитивных технологий в промышленности.