Промышленные применения AT & 3D решений для профессионалов

Основные тенденции российского рынка металлических порошков для аддитивных технологий

29.01.2019 Время чтения: 10 мин.
Сложность:
108 7

Как известно, мировой рынок аддитивных технологий развивается стремительными темпами — за последние 5 лет он вырос более, чем в 3,5 раза. Объем рынка в 2017 г. оценивается в 7 млрд долл., рост к предыдущему году составил 21%.

Подавляющее большинство 3D-принтеров работает с полимерами и композициями пластиков. Доля металлических порошков составляет в настоящее время 20%, однако этот сегмент увеличивается чрезвычайно активно.

По данным Wohlers Associates, в 2017 г. реализовано 1768 единиц оборудования, работающего на металлических порошках, это на 80% (!) выше уровня предыдущего года (рис. 1).


Рис. 1. Динамика продаж в мире 3D-принтеров для металлических порошков в 2010–2017 гг., единиц

Интенсивное использование аддитивных технологий в России сдерживается отсутствием отечественных 3D-принтеров. Хотя имеются уже опытные образцы и целый ряд организаций занимается разработкой подобного рода аппаратов.
По данным ИГ «Инфомайн» на основе детального анализа таможенной статистики, за период с 2009 г. — 1 полугодие 2018 г. Россия импортировала 51 установку для аддитивных технологий на металлических порошках (на сумму около 21 млн долл.).
При этом характерен волнообразный характер поставок, максимальным уровнем характеризовался 2015 г., когда импорт достиг 12 единиц данного оборудования. В 1‑м полугодии 2018 г. было поставлено 8 принтеров, не исключено, что по итогам текущего года будет установлена новая планка.
Всего в Россию осуществлялись поставки оборудования 11 компаний, среди них лидируют две компании — Concept Laser и EOS. Доли этих компаний составили соответственно 40% и 30%.Общим требованием к порошкам для 3D-принтеров является сферическая форма частиц. Это связано с необходимостью компактного укладывания в определённый объем и обеспечения текучести порошковой композиции в системах подачи материала с минимальным сопротивлением.
В разных машинах используются порошки различного фракционного состава. В частности, для машин Consept Laser дисперсность порошка лежит чаще всего в пределах 25–52 мкм при d50 (средний диаметр частиц), равном 27 мкм.
Развитие аддитивных технологий привело к существенному расширению номенклатуры металлических порошковых материалов. В настоящее время предлагаются десятки видов разнообразных композиций: от обычных конструкционных сталей до жаропрочных сплавов и драгметаллов. При этом, по оценкам западных экспертов, в настоящее время по объёму использования превалируют порошки легированной и нержавеющей стали (около 50%).
Разные компании — производители 3D-принтеров предписывают работу с определённым перечнем материалов, обычно поставляемых самой этой компанией. Хотя надо отметить, что на текущий момент не существует общих требований к металлопорошковым композициям, применяемым в аддитивных технологиях.

Рис. 2. Структура импортных поставок металлических порошков для аддитивных технологий по видам в 2009 — 1 полугодие 2018 гг., %

В настоящее время российские предприятия используют во многом импортные порошки, поставляемые, главным образом, компаниями — производителями установок. По данным «Инфомайн», за период с 2009 г. по 1 полугодие 2018 г. Россия импортировала около 18 т металлических порошков для использования в аддитивных технологиях (на сумму около 2,4 млн долл.). При этом характерным является тренд на рост импортных поставок порошков, в 2017 г. они выросли до 5,3 т, в 2018 г., исходя из уровня 1‑го полугодия, импорт может составить до 6 т.
Характерной тенденцией является достаточно резкое колебание поставок различных видов порошков в течение данного рассматриваемого периода. В частности, в 2017 г. основной объем поставок пришёлся на кобальтовый порошок (свыше 40%).
В сводной структуре преимущественные поставки в натуральном выражении пришлись на железные порошки (около 52%). В структуре импорта в стоимостном выражении превалируют титановые порошки — 38%.
Следует сделать оговорку, что импортируются в основном порошки сплавов (в частности, титан—алюминий—ванадий, кобальт—хром и т. д.), но в данном случае речь идёт об основном компоненте порошка.
География поставок импортных металлических порошков ограничена небольшим количеством стран, среди которых по объёму превалируют Германия и Великобритания, суммарная доля которых составляет 77%. Лидирует три компании — EOS, LPW Technology и Concept Laser. Суммарно на их долю в рассматриваемый период пришлось около 78% всех поставленных в Россию порошков.

Рис. 3. Цены на отдельные марки импортируемых порошков для 3D печати, долл/кг

Средние импортные цены на импортируемые порошки для 3D сильно колеблются в зависимости от объеёма партии, условий поставки, состава порошка и его крупности. В частности, для титановых порошков этот диапазон составлял от 265 до 1543 долл./кг, для никелевых порошков — от 48 до 256 долл./кг.
Цены одних и тех же производителей на одинаковые марки порошков, наоборот, характеризуются довольно стабильным уровнем. В частности, цена порошка титанового сплава TiAl6V4 производства Concept Laser около 500 долл./кг, порошок легированной стали EOS 123–129 долл./кг, порошок алюминиевого сплава Al-Si-Mg Concept Laser — от 87 до 99 долл./кг.
Среди импортёров металлических порошков для аддитивных технологий 29 российских компаний, среди них много торговых фирм. По объёмам поставок следует выделить московские компании — Инженерная фирма «АБ Универсал», «Нисса Диджиспейс» (дистрибьютор Concept Laser), «СпецМеталлМастер» и «Неовейтус».
Среди промышленных предприятий — «Новомет—Пермь» (Пермь), «ОДК-Сатурн», «ОДК-Авиадвигатель» (Пермь). Правда, «ОДК-Авиадвигатель» в последние годы напрямую порошки не импортирует.
«Новомет—Пермь» является единственным промышленным предприятием, которое регулярно закупает импортные порошки (из легированной стали компании EOS). На предприятии действует 3 установки прямого лазерного спекания этой компании, с их помощью изготавливают объёмные модели основных частей погружных насосов.
По нашим оценкам и расчётам, доля импортных порошков для 3D-печати в 2017 г. составила 67% и имеет тенденцию к снижению. Это связано с активизацией ряда российских производителей.
Крупномасштабное производство металлических порошков для аддитивных технологий имеет только ОАО «Полема» (Тульская область). Предприятие ведёт работы по адаптации своих технологий получения металлического порошка под требования аддитивных технологий (морфология, фракционный состав и т. д.) и производит порошки для аддитивных технологий с 2014 г. По нашим данным, предприятие производит для 3D кобальт-хромовые и хром-никелевые порошки, а также порошки из нержавеющей стали.
Среди реальных производителей также следует отметить, конечно, ВИАМ (порошки жаропрочных сплавов), установка по выпуску железных порошков запущена на Ашинском металлургическом заводе, есть мощности по выпуску титановых порошков компании «Нормин», также имеются установки титановых гранул методом распыления на ОАО «Композит» и ВИЛС. Часть компаний находится на стадии получения опытных образцов порошков, целый ряд заявил о своих планах и намерениях.
Среди основных потребителей порошков — «ОДК-Авиадвигатель», «ОДК-Сатурн» и ВИАМ, имеющие уже по 3–5 аддитивных аппаратов. В частности, ОАО «Авиадвигатель» с 2011 г. использует для ремонта деталей метод лазерной наплавки (LMD), также освоено выращивание металлических деталей по технологии селективного лазерного плавления (SLM). Предприятие использует титановые, никелевые, стальные, кобальт-хромовые порошки, при этом для лазерного плавления требуется порошок диаметром 10–63 мкм, для наплавки — 40–80 мкм.
Таким образом, вышесказанное убедительно свидетельствует о том, что российский рынок порошков для аддитивных технологий стремительно формируется и развивается, и это внушает определённый оптимизм. 

И.М. Петров, доктор технических наук, генеральный директор ООО «Исследовательская группа «Инфомайн»

Источник: журнал «Аддитивные технологии» № 1-2019