Пять осей на службе промышленности
Российская компания разработала и серийно производит пятиосевой 3D-принтер, который позволяет быстрее и дешевле печатать необходимые промышленным компаниям изделия. В ее планах — продажа своих аддитивных машин по всему миру
Из-за ухода с российского рынка иностранных компаний многие отечественные производители столкнулись с нехваткой запчастей для своего оборудования. Одни детали сильно выросли в цене, другие приходится слишком долго ждать из-за усложнившейся логистики, некоторые запчасти и вовсе не найти. Выходом из ситуации могут стать аддитивные технологии, считают в волгоградской компании «Стереотек», которая впервые в России начала серийное производство 3D-принтеров с пятиосевой печатью. Детали, произведенные на так называемых 5D-принтерах, обходятся в разы дешевле оригинальных запчастей. При стоимости принтера 1,2–1,7 млн рублей его покупка окупится на крупном предприятии всего за несколько месяцев, уверяют в компании.
«5D значит 5 Degrees of Freedom — пять степеней свободы. И одна из наших задач — сделать название 5D нарицательным по всему миру. Такой принтер должен ассоциироваться с компанией “Стереотек” и с Россией», — говорит сооснователь и руководитель по развитию компании «Стереотек» Анатолий Тулаев.
История «Стереотека» берет начало в 2012 году, когда студенты ВолгГТУ Артем Авдеев и Андрей Швец во главе со своим научным руководителем Алексеем Дроботовым начали писать бакалаврскую дипломную работу на тему 3D-печати. «Проанализировав недостатки существующих технологий, мы пришли к выводу, что нам нужно разработать пятиосевую печать, чтобы их устранить, — рассказывает Артем Авдеев, ставший генеральным директором “Стереотека”, — Долгое время мы занимались созданием первого опытного образца и разрабатывали собственное программное обеспечение. В 2019 году мы представили первый образец принтера, ориентированный на промышленное производство». В начале 2022 года «Стереотек» развернул производственную площадку мощностью 30 принтеров в месяц, а уже в октябре этого года нарастил проектную мощность до 960 принтеров в год.
Новые возможности
В отличие от привычных 3D-принтеров машина «Стереотек» дает возможность не только перемещать печатающую головку и стол в трех направлениях, но также поворачивать объект в двух осях в процессе печати. Таким образом удается строить деталь не из плоских слоев, как в обычном 3D-принтере, а по сложным пространственным траекториям. За счет переплетения слоев можно добиться более высокой прочности деталей. «При использовании одинаковых материалов деталь на пятиосевом принтере получится в четыре раза прочнее, чем если бы ее изготавливали на 3D-принтере. Это обусловлено тем, что прочность полимеров зависит от того, каким образом мы их укладываем. Здесь можно привести такое сравнение: дрова колют вдоль волокон, потому что колоть поперек очень сложно. При помощи наших принтеров мы создаем внутри изготавливаемой детали такую структуру, что, как ее ни коли, все равно будет “поперек”», — поясняет Артем Авдеев.
Кроме того, прочность изделия можно увеличить за счет армирования непрерывным углеволокном. Это позволяет создавать детали прочнее алюминиевых и в три раза легче их, говорят в компании. В то же время при помощи других добавок можно делать эластичные изделия.
Оборудование «Стереотек» позволяет создавать металлические и керамические детали. В таком случае принтер выступает первым звеном в цепочке производства металлических деталей по технологии MIM. Сначала печатается изделие из филамента, содержащего металлический порошок с полимерным связующим. Далее полимеры полностью вытравляются из детали в ацетоновой ванне, после чего она отправляется в специальную камеру, где под высокой температурой и давлением получается металлическое изделие.
В отличие от классических 3D-принтеров машина «Стереотек» способна изготавливать изделия без поддержек, которые увеличивают расход материала и время печати. Кроме того, тратится время на их удаление и постобработку детали. Таким образом, 5D-принтер экономит до 59% сырья. Новая технология также позволила сразу печатать детали на закладных элементах: осях, втулках, подшипниках. В то же время в зависимости от задачи принтеры легко превращаются из 5D в 3D.
Машины «Стереотек» на 80% состоят из отечественных деталей, говорят в компании. Причем значительную часть комплектующих выпускают волгоградские подрядчики. Кроме того, на 5D-принтерах печатается около 60 деталей для них же — это порядка четверти всех комплектующих. Для печати изделий — как для собственных нужд, так и на заказ — в основном используются полимерные материалы, производство которых также локализовано в России. В принтере используются микросхемы и электроника китайского производства, так как в России нет их аналогов. В последнее время остро стоит задача найти поставщиков инновационных филаментов для технологии MIM, которые оказались недоступны.
Успешное применение
«Миссия компании: в каждом промышленном предприятии на Земле должен эффективно эксплуатироваться 5D-принтер», — говорит Артем Авдеев. С момента своего создания «Стереотек» произвел уже свыше 200 машин, они применяются в разных отраслях промышленности. Их используют такие предприятия, как «Северсталь», «Сады Придонья», «Сильвамо Корпорейшн Рус», «Волгограднефтемаш». Например, компании «Северсталь» нужно было изготовить крыльчатки насоса. В 2021 году такое оригинальное двухсотграммовое изделие стоило 52 тыс. рублей. Себестоимость детали, напечатанной на пятиосевом принтере, составила всего 2500 рублей.
Промышленные предприятия используют аддитивные технологии, чтобы произвести запчасти, которые невозможно найти на рынке. Так, Русской элеваторной компании нужны были ролики для ленты транспортера элеватора, а готовых оригинальных деталей для линии советской постройки не было в продаже. А производитель сэндвич-панелей Isopan на фоне ухода из России иностранных компаний не мог приобрести расходники к оборудованию итальянского производства. В обоих случаях удалось произвести подходящие запчасти на пятиосевых принтерах.
«Стереотек» не только продает свои принтеры, но также оказывает услуги по изготовлению деталей. В будущем компания намерена развивать и другие направления. Одно из них — продажи принтеров и услуги печати через сеть франчайзи. В компании полагают, что спрос на аддитивные технологии будет такой, что франчайзи смогут окупить вложения в ферму 5D-принтеров и лицензию на использование ПО менее чем за год.
Другое предполагаемое направление — создание маркетплейса индустриальных деталей. Сейчас «Стереотек» добавляет все произведенные изделия в свою цифровую библиотеку деталей, и любая компания, которая приобрела принтер и установила соответствующее ПО, может создать деталь из этой базы на своем производстве. Библиотека уже насчитывает около полумиллиона изделий. В будущем планируется коммерциализировать использование этих наработок компании.
Отметим, что «Стереотек» за время своего существования не раз получал грантовую поддержку. В частности, в 2013 году компания получила средства от Фонда содействия инновациям (ФСИ), в 2016-м и 2018-м выиграла гранты по программе «Старт» ФСИ, в 2020 году получила грант после победы в конкурсе «Бизнес-старт». В начале 2022 года венчурный фонд Национальной технологической инициативы (НТИ) под управлением Kama Flow инвестировал в «Стереотек» 100 млн рублей.
«Мы ожидаем, что проект выйдет на самоокупаемость к марту. Но в то же время мы понимаем, что, поскольку он действительно необходим многим промышленным предприятиям, и не только в нашей стране, потребуется еще больше средств для его продвижения», — говорит Артем Авдеев.
Предложение рождает спрос
Россия, согласно статистике GlobalData, в 2021 году находилась на 11-м месте в мире по производству и внедрению аддитивных технологий. На нее приходилось лишь 1,5–2% мирового рынка. Летом прошлого года правительство России утвердило «Стратегию развития аддитивных технологий на период до 2030 года». Документ предполагает рост рынка 3D-печати с 3,5 млрд рублей в 2021 году до 11,9 млрд в 2030-м при консервативном сценарии или до 58 млрд при инновационном.
«Российский рынок аддитивных технологий объемом три с половиной миллиарда рублей в год делится на оборудование для 3D-печати, а также на услуги и материалы. На оборудование приходится 57 процентов, то есть порядка двух миллиардов рублей. В масштабах страны это не так много. Мощность нашего производства — почти тысяча принтеров в год стоимостью в среднем по полтора миллиона рублей. Мы работаем не на полную мощность, потому что Россия такой спрос пока не может обеспечить», — говорит Анатолий Тулаев.
В начале 2021 года «Стереотек» оформил сертификат соответствия европейским стандартам качества (СЕ) на всю линейку своей продукции и экспортировал первые партии 5D-принтеров в Бельгию, Китай и Латвию для проведения испытаний. Сейчас взаимодействие с Европой остановлено, но в этом году «Стереотек» уже продемонстрировал машины потенциальным потребителям в Узбекистане, Азербайджане, ОАЭ и старается защитить свои разработки международными патентами.
В последние годы в мире растет интерес к пятиосевой 3D-печати. Над этими модификациями принтеров работают технологические институты Китая, Нидерландов, Канады, Германии. Пятиосевые принтеры создали в том числе японская Mitsubishi Electric, американская Stratasys, польская Vshaper.
Подобное оборудование востребовано на рынке, однако рост аддитивных технологий сдерживает недостаточная осведомленность промышленников о таких инновациях и неготовность к обновлению производств. «Многие наши клиенты никогда раньше не задумывались о 3D-оборудовании, пока не ознакомились с нашими машинами. Можно сказать, что в этом случае предложение рождает спрос», — говорит Артем Авдеев.
Еще лет пять назад 3D-принтеры рассматривались скорее как инструмент для быстрого создания прототипов и опытных образцов, но с течением времени предприятия все больше осваивают возможности аддитивных технологий для изготовления функциональных деталей, считает Сергей Сарапулов, директор российского стартапа «Воплощение», который также разработал пятиосевой принтер Epit 5.1 (в отличие от принтеров «Стереотек», это пока штучный товар). «Сегодня 3D-печать становится все более востребована для изготовления запчастей в промышленности, потому что это быстро, дешево и локально. Она также хорошо подходит для мелкосерийного производства, когда объем продукции недостаточно большой для применения традиционных технологий», — говорит он.
Фотографии Татьяны Мастеровой
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