Интервью на форуме «Аддитивных технологий&3D-решений INDUSTRY3D 2023» с Берюховым Андреем Владимировичем

Прошедший форум привлек участников из различных сфер аддитивной отрасли. В предыдущих интервью мы уже представили производителей металлических и пластиковых 3D-принтеров, инжиниринговую компанию. Сегодня мы публикуем интервью с Берюхововым Андреем Владимировичем, Директором бизнес-направления Аддитивное Производство, к.т.н. компании ООО «Горизонт Покрытий», которая занимается адаптацией металлических порошковых материалов российского производства.

Берюхов Андрей Владимирович, Директор бизнес-направления Аддитивное Производство, к.т.н. компании ООО «Горизонт Покрытий»

 1.Вопрос: Какие аддитивные технологии использует ваша компания? Как вы думаете, что мешает вашей компании использовать основные преимущества аддитивных технологий по сравнению с традиционными методами производства?

 Одним из направлений деятельности нашей компании является аддитивное производство. Наша текущая производственная площадка оснащена 3D-принтером, который работает по технологии СЛП (SLM). Установка немецкого производства компании Trumpf, которая имеет достаточно редкий для российского парка аналогичного оборудования размер рабочего цилиндра построения 300 мм в диаметре и 420 мм по высоте.

Ещё одним направлением, которое мы сейчас активно развиваем, является разработка мобильных комплексов аддитивного производства. Сейчас эта разработка базируется на технологии 3D-печати полимерными материалами осаждением расплавленной нити (FDM/FFF). Комплексы оборудованы серийными отечественными 3D-принтерами, которые адаптированы для использования в мобильном варианте.

Главный барьер, который мешает нам использовать все преимущества аддитивных технологий в полной мере, по-моему мнению, заключается в специфике российского рынка аддитивных технологий. В первую очередь, у клиентов сформировалось неверное представление о преимуществах и особенностях аддитивных технологий, которое нужно менять в правильную сторону, помогая клиентам пройти путь познания нюансов этого направления инновационных технологий, а это очень трудоемкий процесс. Поэтому достаточно много времени нужно потратить, чтобы сфокусировать внимание клиента на тех направлениях, где есть возможность получить нужные эффекты от внедрения АТ, а также какие аспекты отрицательно влияют на процесс. Зачастую, у клиентов, которые приходят на рынок АТ, нет базовых знаний и понимания, как эта технология работает, поэтому основным барьером я сейчас могу назвать даже не трудности с доступностью оборудования или материалов, а именно отсутствие правильного подхода к реализации проектов в области внедрения АТ со стороны потребителей.

 2.Вопрос:  Как вы думаете, какие отрасли являются основными игроками по применению аддитивных технологий сегодня?

По поводу основных игроков, где происходит активное внедрение АТ сегодня, на мой взгляд картина сейчас меняется. Раньше это была авиакосмическая промышленность, где получали максимальный эффект в виде снижения массы изделия, сокращения сроков разработки за счет создания прототипов для быстрого выхода на готовое изделие или организации мелкосерийного производства в ракетостроении. Эта отрасль была главным драйвером развития. Сейчас аддитивные технологии за счет появления сильных игроков рынка оборудования для полимерной и керамической 3D-печати (технологии FDM, SLA, SLS) становятся более доступны широкому кругу производственных компаний из различных отраслей. Это позволяет компаниям изготавливать функциональные изделия или оснастку достаточно оперативно и дешевле традиционных технологий, поэтому здесь есть большой потенциал дальнейшего развития отрасли АТ, а не только в аэрокосмической отрасли. Так, литье по выжигаемым моделям, 3D-печать полимерно-композитных форм, различные элементы технологической оснастки и т.п. уже сейчас массово применяются в различных отраслях промышленности.

Ранее сегмент массового производства был недоступен для АТ в виду малой маржинальности производственных процессов при крупносерийном выпуске, как например в автомобильной промышленности, где производители объективно идут по пути использования более дешевых технологий массового производства. Однако с появлением технологий струйного нанесения связующего (BJ) в литейном производстве или 3D-печати полимерными гранулами (FGF) для изготовления штамповой оснастки, методы аддитивного производства теперь способны составить достаточно сильную конкуренцию традиционным методам серийного производства.

 3.Вопрос:  Проводит ли ваша компания научные исследования в области аддитивных технологий?

Бизнес-направление «Аддитивное производство» нашей компании достаточно глубоко интегрировано в структуру технологического университета «Сколтех» (как бывшая в недавнем прошлом совместная лаборатория АТ «Oerlikon-Сколтех»), поэтому мы максимально погружены в процесс обучения магистров и аспирантов, являясь в настоящий момент индустриальным партнером Центра технологий материалов «Сколтех».

Поэтому, мы видим актуальные направления развития науки и техники, а также можем влиять на образовательные и исследовательские проекты по тематикам, которые в настоящий момент наиболее востребованы в производстве. На текущий момент, важным направлением является разработка отечественного программного обеспечения для подготовки управляющих программ процессов 3D-печати с учетом компенсации деформаций различной природы, слайсинга и т.п. Я считаю, что в этом направлении надо работать сообща всем участникам отечественного рынка АТ.

Другое направление, по которому мы сейчас работаем, это создание мобильных комплексов аддитивного производства, где должны применяться не только технологии полимерной 3D-печати, но и 3D-печать металлами. Как показывает международный опыт, технология SLM плохо адаптируется для использования в мобильных комплексах, поэтому мы исследуем технологию проволочной наплавки и 3D-печати деталей. Сейчас отечественных разработок в этой области практически нет, я очень надеюсь, что в ближайшее время появятся отечественные разработки в этом сегменте.

 4.Вопрос: Какие материалы используются в процессе 3D-печати в вашей компании?

У нас два направления с точки зрения практики использования материалов для 3D-печати по технологии СЛП (SLM). С одной стороны, мы широко используем материалы производства нашей бывшей материнской компании OC Oerlikon Corporation AG, так как достаточно широкая номенклатура материалов для 3D-печати этой компании нам до сих пор доступна. С другой стороны, так как мы достаточно плотно сотрудничаем со «Сколтех», нам доступен широкий спектр лабораторного оборудования для проведения различных материаловедческих исследований. Это помогает нам реализовывать серию проектов в области технологических НИР, направленных на отработку режимов плавления с использованием отечественной номенклатуры металло-порошковых композиций (МПК) для 3D-печати по технологии СЛП. Мы заинтересованы в этих работах, понимая их важность, поэтому выполняем серию работ с использованием МПК жаропрочных никелевых сплавов производства компании «Микрон». В наследство от СССР в России досталось большое количество производственных мощностей по порошковой металлургии. Наша задача, как участника рынка промышленной 3D-печати металлами, сформировать правильный запрос на разработку и производство нужного нам порошкового материала с необходимыми параметрами гранулометрического и химического состава. В рамках этих работ важно иметь доступ к лабораториям, которые оснащены не только исследовательским оборудованием, но также и оборудованием для тестовой 3D-печати, на котором можно осуществлять процесс валидации разработанных отечественных МПК. Подобные проекты мы можем выполнять, используя научно-технологический потенциал сотрудничества со «Сколтех».

В последнее время растет число запросов на 3D-печать от отраслей, не связанных со специальными сферами применениями, как например аэрокосмическая отрасль. Можно говорить об увеличении спроса на 3D-печать со стороны компаний в сфере нефте- и газодобычи, в том числе в рамках импортозамещения, с широким использованием технологий реверс-инжиниринга. Например, к нам обратилась компания с запросом на изготовление серии изделий с реинжинирингом под возможность изготовления аддитивным способом и которые изначально были спроектированы под традиционные технологии изготовления из жаропрочных никелевых сплавов марки Inconel. Как оказалось у нефтегазовой отрасли есть направления, где они используют такие специальные материалы характерные в первую очередь для аэрокосмической отрасли. Сейчас мы активно работаем над этим проектом и можем максимально широко использовать доступные нам материалы, соответствующие европейским и американским стандартам, как того требует документация на эти изделия. Однако, мы понимаем необходимость работы с отечественными производителями материалов с целью получения в ближайшей перспективе необходимой номенклатуры МПК для использования в производстве 3D-печати.

 5.Вопрос: Какими продуктами программного обеспечения вы пользуетесь для конструирования/дизайна для аддитивного производства?

Сейчас мы выполняем ряд заказов по реинжинирингу изделий для 3D-печати, в том числе с применением методов топологической оптимизации. К сожалению, программное обеспечение, которое мы сейчас используем, практически на 90% зарубежное. Вот эту проблему нужно как-то оперативно решать всем сообща.

Мы готовы работать с отечественными разработчиками программного обеспечения, участвуя в процессах формирования ТЗ на разработку профильного ПО и давая обратную связь по результатам реальной эксплуатации. В ближайшее время, например, возникнет потребность в технологическом ПО для процессов проволочной наплавки/выращивания, где, по сути, отечественные разработчики начинают с нуля.  

 6.Вопрос: Как вы думаете, какие ограничения существуют при использовании аддитивных технологий?

На самом деле барьеров достаточно много. Это актуально и для общемирового рынка АТ, но в России во многом эти барьеры гипертрофированы в виду как относительно слабого развития отрасли, так и текущих санкционных реалий. В общем случае, любая технология производства опирается на четыре основных «кита»: оборудование, материалы, технологические режимы и кадры. Если с отечественным оборудованием и материалами для самых популярных технологий 3D-печати ситуация постепенно улучшается, то с наработкой «лучших практик» на реальных производствах, наличием базы знаний по технологическим режимам 3D-печати и процессом подготовки квалифицированных кадров, которые бы освоили эти технологии, есть проблемы.

7.Вопрос: Используете ли вы на производстве обратное проектирование или используете 3D-сканеры для контроля геометрии?

В рамках бизнес-направления «Аддитивное производство» нашей компании развивается отдельное направление «реверс -инжиниринг». На рынке данных услуг достаточно много решений, которые реализуют относительно простой подход: «если у вас есть 3D-сканер, то вы можете заниматься реверс-инжинирингом». Однако, если понимать этот процесс не только как процесс получения 3D-модели, то необходимо реализовывать уже некий комплексный мини-ОКР (к тому же ограниченный по времени), в рамках которого необходимо произвести полную диагностику характеристик изделия. Например: тип материала, твердость, тип покрытия, параметры режимов эксплуатации изделия, вид термообработки, точности и параметры мест сопряжения с другими элементами конструкции и т.д. Для определения этих характеристик требуется уже целый комплекс оборудования и работ, таких как 3D-сканер, КИМ, томограф, приборы для измерения твердости, шероховатости, анализа химического состава и т.д. Такой обширный арсенал методов диагностики должен быть в распоряжении подразделения, занятого процессами реверс-инжиниринга, поэтому мы опять же активно сотрудничаем со «Сколтех» в рамках выполнения работ по обратному проектированию изделий, не забывая при этом про дальнейшие этапы разработки КД для организации серийного выпуска изделий.

8.Вопрос: Как вы думаете, обучение и обучающие программы помогают компаниям эффективно внедрять и использовать аддитивные технологии?

Я попробую разделить ответ на две части. Первая часть-запрос от нас, как производственников, на переподготовку кадров, которые уже работают в отрасли и имеют какие-то знания, в основном эмпирические. Работая в сфере аддитивного производства, мы стремимся дать персоналу комплексные знания в области металловедения, которые важны, например, в процессе отработки режимов 3D-печати металлами. Инженер-технолог должен знать, как ведет себя материал в процессе послойного синтеза, например для технологии СЛП (SLM). Требования к такого рода специалисту мы можем адресовать учебному заведению. На российском рынке есть определенный дефицит образовательных программ такого рода и, если мы сможем сделать такие курсы с привлечением представителей реальных аддитивных производств, которые смогут обеспечить более глубокое погружение в нюансы технологий, это позволит значительно ускорить процессы внедрения АТ в отраслях.

Вторая часть ответа заключается в необходимости широкого вовлечения студентов ВУЗов и колледжей в работы, которые мы выполняем в рамках повседневного функционирования аддитивного производства. У нас уже есть достаточно успешная практика взаимодействия, например с такими ВУЗами, как МГТУ им. Н.Э. Баумана и Московский политехнический университет, студентов которых проходят у нас практику, в процессе которой они работают в качестве операторов 3D-принтеров, а мы обеспечиваем себе приток новых квалифицированных кадров в перспективе.

Спасибо Андрею Владимировичу за интервью и его взгляд на состояние аддитивных технологий в нашей стране. Вопросы, которые были подняты в интервью, мы надеемся, что будут услышаны благодаря нашей публикации.