Порошок, приходи!
Эксперты сходятся во мнении, что ключевая проблема отечественной аддитивной промышленности —отсутствие собственного производства порошков. До некоторых пор острой необходимости в изготовлении порошков не возникало — покупали иностранные. Но западные санкции заставили российских потребителей задуматься. Любые ограничения поставок порошка в будущем — и все, производство остановилось. Кроме того, после падения курса рубля остро встала проблема дороговизны расходных материалов. К тому же цены на порошки для российских покупателей существенно выше, чем для европейских.
«Мы оказались в импортной зависимости, при этом цены на порошки из нержавеющей стали и сталей на основе никеля и хрома за рубежом — порядка 100‒150 евро, а у нас — в два раза дороже. Как можно напечатать дешевую деталь, когда такая стоимость сырья?»— возмущается Олег Елистратов, заместитель генерального директора УЭХК по развитию неядерного бизнеса.
На разницу европейских и российских цен обращает внимание и директор центра «Современные производственные технологии» при Томском политехническом институте Василий Федоров. По его данным, цена за килограмм титанового порошка для российского потребителя — порядка 520 евро, а в Европе он стоит 230 евро (минимальная загрузка устройства — 20 кг). . Эта разница объясняется просто: в 22 странах мира созданы национальные ассоциации по аддитивным технологиям, объединенные в альянс Global Alliance of Rapid Prototyping Associations (GARPA)
Этот альянс создал специальный международный комитет. Внутри GARPA действует продвинутая кооперация между участниками, в частности, есть возможность покупать порошки дешевле, чем на рынке. России, чтобы вступить в альянс, требуется создать промышленное производство в этой сфере.
Эта разница объясняется просто: в 22 странах мира созданы национальные ассоциации по аддитивным технологиям, объединенные в альянс Global Alliance of Rapid Prototyping Associations (GARPA). Этот альянс создал специальный международный комитет. Внутри GARPA действует продвинутая кооперация между участниками, в частности, есть возможность покупать порошки дешевле, чем на рынке. России, чтобы вступить в альянс, требуется создать промышленное производство в этой сфере.
Дальше всех продвинулся в разработке отечественных порошков и порошковых композиций ВИАМ. Некоторые их виды уже применяются в промышленности. К примеру, пермский «Авиадвигатель» заказывает институту порошок для восстановления гребешков бандажных полок лопаток.
Определенных успехов в направлении изготовления металлического порошка добился и Всероссийский институт легких сплавов (ВИЛС). Разработки ведут различные инжиниринговые центры по всей России (см. подробнее «кейсы» на стр. XXX – Прим. ред.). Проект производства порошка реализуется в рамках титанового кластера, в который входят Ростех, Уральское отделение РАН, УрФУ, а также целый ряд малых и средних промышленных и инновационных компаний.
Однако пока речь идет о разработках и об установках лабораторного масштаба, которыми не закрыть даже существующий, небольшой по сравнению с другими странами спрос (по оценке ВИАМ, это около 20 тонн порошков в год). А парк 3D-принтеров для производства металлических изделий в России стремительно растет. Создание в РФ собственных установок промышленного масштаба собьет цену и иностранным поставщикам порошков, убежден В. Федоров.
* без учета предприятий ЯОК; ТВЭЛ и АО «НИИ» ведут разработки параллельно
Когда начинается специальность?
– Эта программа действует в Московском Политехе уже без малого шесть лет. Первый выпуск состоялся в 2018 году, в 2021-м мы выпускаем уже четвертый набор и готовимся к новой приемной кампании. Сейчас у нас студенты учатся на 4, 3, 2, и 1 курсе.
Бакалавриат по аддитивным технологиям рассчитан на 4 года обучения (8 семестров), специализация начинается с первого курса.
Рис. 1. Образовательная программа бакалавриата «Аддитивные технологии»: в каком процентном соотношении специализация распределена по учебным семестрам
В середине обучения, где-то к 6-му семестру, студенты на 100% погружены в специализированные дисциплины. Начиная с 5-6 семестров предполагается, что студенты уже начинают прорабатывать материал для своей основной работы, которая так или иначе связана с аддитивными технологиями, с их практическим применением, с разработками каких-то новых концепций и интересных решений для усовершенствования существующих технологий или повышения их эффективности. Либо предлагают что-то новое и свежее.
– Какая концепция лежит в основе обучения будущих бакалавров?
– Основные смысловые блоки программы (см. рис. 2) связаны с изучением материалов, проектов, проектного управления и интеллектуальной собственности, обратным инжинирингом, аддитивными технологиями и инструментами, которые позволяют выйти на разработку новых концепций для существующих решений.
Рис. 2. Основные смысловые блоки программы бакалавриата «Аддитивные технологии»
Здесь речь идет о методах и инструментах теории решения изобретательских задач, которой уделяется достаточно много внимания, поскольку в этом инструментарии видится достаточно много полезного в части анализа текущего состояния рынка (в частности, рынка патента) и уровня развития технологий.
Соответственно анализ, переходящий в синтез, позволяет привить студентам определенные навыки. А они, в свою очередь, дают возможность не только применять технологии для получения каких-то изделий, но также и размышлять о том, каким образом можно повысить эффективность существующих технологий.
На втором уровне можно выделить с большей детализацией те группы дисциплин, которые вложены в образовательную программу. Как видите, здесь появляются и базовые инженерные дисциплины, и экономические, и общекультурные, повышающие уровень коммуникабельности студентов.
Безусловно, только лишь реализацией образовательной программы мы не ограничиваемся. Все, что сейчас есть в дисциплинах программы «Аддитивные технологии», так или иначе связано с научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими проектами, которые в разное время реализовывались в стенах Московского Политеха. Получается некий симбиоз. Реализация сложных проектов, проведение исследований – как прикладных, так и фундаментальных – и синтез этих знаний используются при реализации отдельно взятых дисциплин в образовательной программе.
В лаборатории инжиниринга и прототипирования Московского политехнического университета old.mospolytech.ru
Самые успешные применения
Игорь Волков, заместитель генерального директора ООО НИИИТ, входящего в группу компаний Ostec, одно из основных направлений работы которого — внедрение аддитивных технологий в производство, отмечает, что первым и до сих пор самым распространенным применением АТ является прототипирование, то есть изготовление макета изделия на стадии его конструирования. «Это дает возможность очень быстро получить габаритный прототип любой детали или целой конструкции, опробовать эргономические решения. И тем самым серьезно сократить время на поиск того или иного технического решения».
Второе по распространенности — применение АТ для получения моделей для литья по выплавляемым моделям и литья в формы. «Это применение сыграло революционную роль в этих технологиях, в которых изготовление моделей традиционно было самым сложным и трудоемким процессом, требовавшим использования высококвалифицированного труда. В зависимости от размеров и сложности модели сроки ее изготовления могли составлять недели или даже месяцы. Причем аддитивная технология обеспечивает очень хорошую повторяемость модели по геометрии и лучшее качество ее поверхности», — объясняет Юрий Денисов, генеральный директор компании «РТБ-консалтинг», недавно издавшей обширный обзор «Перспективы развития аддитивных технологий».
Аддитивные технологии уменьшают отходы и экономят материалы
Например, для изготовления первого опытного образца блока цилиндров традиционными методами требуется не менее шести месяцев, при этом основные временные затраты приходятся на создание модельной оснастки для литья. Использование для этой цели АТ — выращивание литейной модели из фотополимера — сократило срок получения первой отливки до двух недель.
Третье применение аддитивных технологий, где получены серьезные достижения, — производство кастомизированной продукции, то есть возможность создания изделий по индивидуальным заказам, например для изготовления самых разных протезов: зубных, суставов, костей, черепных имплантатов. С помощью 3D-снимка органа пациента, нуждающегося в протезировании, получают цифровую 3D-модель протеза и затем на установке 3D-печати изготавливают его.
Таким же образом можно изготавливать подогнанные под конкретного человека кресла, что особенно важно в космонавтике и авиации, но возможно и в автомобиле, ручки управления, рукоятки спортивного оружия и т. д.. Аддитивные технологии позволяют изготавливать изделия особо сложной геометрической формы
Как говорят эксперты, АТ позволяют реализовать принцип «за сложность не нужно платить» (complexity for free). Изготовление простого куба или цилиндра занимает практически столько же времени и состоит из такого же количества операций, как и производство, например, сложного анатомического объекта такого же объема. Этот факт кардинально отличает аддитивное производство от большинства обычных производственных процессов, при которых количество необходимых операций существенно увеличивается по мере роста сложности геометрической формы детали.
Аддитивные технологии позволяют изготавливать изделия особо сложной геометрической формы. Как говорят эксперты, АТ позволяют реализовать принцип «за сложность не нужно платить» (complexity for free). Изготовление простого куба или цилиндра занимает практически столько же времени и состоит из такого же количества операций, как и производство, например, сложного анатомического объекта такого же объема. Этот факт кардинально отличает аддитивное производство от большинства обычных производственных процессов, при которых количество необходимых операций существенно увеличивается по мере роста сложности геометрической формы детали.
По данным Wohlers Associates, мировой рынок АТ в 2014 году составил около 3 млрд долларов, при этом средние темпы его роста составляют 20–30%
Алексей Рыжов, генеральный директор по России и СНГ Dassault Systèmes, компании — одного из мировых лидеров в области инженерного программного обеспечения, отмечает, что при изготовлении деталей с помощью аддитивной технологии соотношение массы готового изделия и необходимого материала составляет 1:1,5. При изготовлении деталей стандартным способом соотношение массы готового изделия к заготовке — 1:15. Кроме того, использование АТ и соответствующего программного обеспечения позволяет сократить массу детали на 60%, при этом обеспечивая необходимые жесткость, надежность и прочность.
Недостатки аддитивных технологий
Несмотря на все видимые преимущества у 3Д-принтинга есть и свои недостатки. Поэтому применять эту технологию можно не всегда:
- Высокая стоимость. Если необходимо изготовить первичные образцы изделий, то использование этой технологии обойдется дешевле традиционных методов. Но когда нужно запустить массовое производство, применение 3Д-принтера обойдется намного дороже.
- Качество поверхности. На поверхности изделий, выращенных на 3Д-принтере, всегда есть шероховатости из-за используемой технологии процесса.
- Ограниченный список материалов. Спектр материалов значительно увеличился за последние годы, но использовать некоторые материалы по-прежнему нельзя.
- Трещины на изделии. При применении некоторых методов печати на изделии могут образоваться трещины.
- Ограниченный размер изделий. Размер продукции всегда ограничен размерами камеры 3Д-принтера.
- Качество и прочность продукции уступают традиционным литью и фрезеровке.
Дан сигнал объединить усилия
В сентябре прошлого года развитие новых производственных технологий обсуждали на заседании Совета при президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию России. В протоколе заседания сформулирован целый ряд поручений как по расширению исследований, так и по ускорению технологического развития и внедрению перспективных технологий в производство. В частности, до 31 августа Минобрнауки совместно с Минэкономразвития, Минпромторгом, Минкомсвязью, ФАНО, РАН, Роскосмосом, Росатомом, Росстандартом, институтами развития и участниками соответствующих технологических платформ было поручено сформировать и утвердить скоординированную программу исследований и разработок. Минфину, МЭРу и Минпромторгу необходимо до 30 ноября представить в правительство РФ предложения по дополнительным бюджетным ассигнованиям на финансирование проектов, а также проработать возможность софинансирования проектов в области новых производственных технологий за счет средств ФНБ на возвратной основе и других источников. А РВК, фонду «Сколково», Роснано, Внешэкономбанку, экспортному агентству ЭКСАР и другим фондам рекомендовано предусмотреть поддержку новых производственных технологий, в том числе аддитивных. В свою очередь государство, видимо, представит свою программу поддержки в 2016 году: Минпромторгу поручено подготовить соответствующий раздел госпрограммы по развитию промышленности и повышению ее конкурентоспособности
Разработок в России немало, важно их собрать, оценить, систематизировать и оказать поддержку тем, кто уже далеко продвинулся. Дорожной картой развития аддитивных технологий занимается специальная межведомственная рабочая группа, которую возглавил руководитель ВИАМ Евгений Каблов.
Господдержка господдержкой, но, чтобы двигаться дальше, необходимо разработать систему сертификации и стандартизации аддитивных изделий, технологических процессов, порошков и композиций — тогда разработчикам можно будет спускать стандартные требования. Для решения этих вопросов при Росстандарте был сформирован технический комитет, который ведет работу по созданию нормативной документации в сфере аддитивных технологий; его сопредседатели — генеральный директор АО «Наука и инновации» Алексей Дуб и начальник НИО ВИАМ Ольга Оспенникова.
«Созданные на основе “цифровых фабрик” новые технологии сборочного производства, производственные линии, технологии программного обеспечения, роботизированного управления должны через пять, максимум —десять лет заработать как в военных, так и в гражданских целях», — такие сроки обрисовал на первой конференции по аддитивным технологиям вице-премьер РФ Дмитрий Рогозин, отвечающий в правительстве за ВПК.
Российский парк 3D-машин
Ориентация на западных поставщиков лишает российских потребителей возможности искать новые пути применения аддитивных технологий. Ведь продавая аддитивную машину, производитель предлагает покупателю и определенный набор порошков, и подробную инструкцию для настройки параметров машины под каждый из материалов. При этом в большинстве случаев использовать другой порошок на этих машинах нельзя — их снимут с гарантии. Наличие же российской машины, которая будет работать с разными порошками, позволит инженерам экспериментировать.
Серию учебно-бытовых отечественных 3D-принтеров «Альфа», работающих на основе пластика-ABS, разработал и успешно продает «Воронежсельмаш». Парк машин высокого класса в России насчитывает десятки единиц, но все они импортные; опыта создания установки не лабораторного масштаба у нас в стране пока нет.
Разработки ведутся в целом ряде исследовательских центров. В Лазерном центре МГТУ им. Баумана работают над созданием установки для аддитивных технологий; работы в этом направлении ведутся и в университете «Станкин». Лазерный центр действует в Политехническом университете Петербурга — там исследователи изучают вопросы пористости формируемых деталей. Работает Инжиниринговый центр «Лазерные и аддитивные технологии» в Екатеринбурге на базе Уральского федерального университета. «Воронежсельмаш» намерен создать отечественный промышленный аддитивный аппарат по металлу. Свои разработки ведет и Росатом.
ПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Аддитивные технологии используются не только для того, чтобы напечатать елочную игрушку из термопластика.
3D-печать сегодня пришла в самые разные сферы.
ОДЕЖДА
3D-печатное производство используется для профессиональной спортивной обуви.
Примеры — бренды Vapor Laser Talon для футболистов и New Balance для легкоатлетов.
МЕДИЦИНА
Изготовление медицинских изделий, таких, например, как имплантаты из титана, созданные с помощью технологии спекания порошка.
Сегодня методом стереолитографии успешно создаются персональные сердечные клапаны, искусственные челюсти, части коленного сустава, акриловые краниопластические имплантаты и так далее.
Еще более впечатляет 3D-биопечать — использование струйной/капельной 3D-печати в тканевой инженерии для создания искусственных органов. Нанесение живых клеток слоями, с постепенным наращиванием для создания трехмерных структур, включая сосудистые системы.
ХИМИЯ И ФАРМАКОЛОГИЯ
Печатаются сосуды для хранения химических реагентов, в которые с помощью аддитивных установок впрыскиваются «химические чернила» с последующей реакцией.
Это позволяет создавать индивидуальные медицинские препараты.
КОСМОС
Изготовление уникальных сложных деталей для космической техники на земле и создание необходимых предметов прямо в космосе — это выгоднее, чем поднимать их ракетами на орбиту.
ОГНЕСТРЕЛЬНОЕ ОРУЖИЕ
Американская компания Defense Distributed разработала 3D-печатную версию ствольной коробки для винтовки AR-15, способную выдерживать более 650 выстрелов, магазина на 30 патронов для винтовки M-16, а также рабочие чертежи для производства пластикового оружия прямо дома.
Применение аддитивных технологий
Аддитивные технологии 3d моделирования применяются при производстве бытовых изделий, медицинских инструментов, запчастей для автомобилей и другой продукции. АМ делает процесс разработки любой продукции проще и быстрее. Трехмерная визуализация проектов с помощью печати помогает быстро просчитать вероятность создания дефектных изделий. Области применения аддитивных лазерных высокоточных технологий:
- строительство домов (производство панелей, материалов для декоративной отделки);
- создание прототипов автомобилей, поездов, спецтехники;
- производство сувениров (фигурок, кружек, наборов посуды, игрушек);
- изготовление рекламных щитков, вывесок;
- выпуск обуви, одежды;
- производство запасных деталей для смартфонов, компьютеров, крупной бытовой техники.
В медицине 3D-печать используют для получения искусственной человеческой кожи, биосовместимой хрящевой ткани, стоматологических имплантов, изучения влияния лекарств на опухоли, печати органов, подверженных онкологии. Специализированные принтеры позволяют изготавливать ортопедические протезы, слуховые аппараты, капсулы для препаратов.
Онлайн-обучение как современная технология в образовании
Раньше ребята из регионов стремились уехать учиться в крупные города. Теперь качественное образование потеряло привязку к месту и обучение не по прописке реально — можно заниматься с педагогом любого ранга и национальности, даже если он живёт в другом часовом поясе и говорит на иностранном языке.
Онлайн-образование развивается с невероятной скоростью. Скоро будут применяться не только дистанционные уроки с живыми людьми, но и учёба под руководством искусственного интеллекта. Например, Microsoft уже выпустил обучающее приложение для изучения китайского языка. В нём ученик отвечает на короткие печатные и аудиосообщения преподавателя-бота в чате. Искусственный интеллект анализирует ответы и подбирает нужную нагрузку.
<<Форма демодоступа>>
Современные технологии онлайн-обучения делают образование доступным каждому, у кого есть доступ в интернет, и возможно, в будущем традиционные очные занятия полностью изживут себя.
Диагностика и лечение аддиктивного поведения в ОН КЛИНИК
Основным методом лечения зависимого поведения является психотерапия. При обращении к специалисту устанавливается степень вовлеченности пациента в пагубные влечения. Во врачебной практике встречаются как редкие эпизоды, мало влияющие на повседневную жизнь, так и тяжелые зависимости, которые сопровождаются изменениями в психическом и физическом состоянии.
Психотерапевты, работающие в Международном медицинском центре ОН КЛИНИК, являются профессионалами своего дела и за время своей практики тщательно исследовали все встречающиеся типы зависимостей с выявлением их общих и характерных черт. Это позволяет врачам применять индивидуальный подход к лечению каждого пациента, с учетом особенностей его психики, формы зависимости, возраста и других особенностей. Мы предлагаем не только стандартные и не во всех случаях эффективные схемы лечения, а именно ту помощь, которая актуальна для Вас либо Вашего близкого человека в конкретной сложившейся ситуации.
В процессе коррекции зависимого поведения больному также может потребоваться курс дезинтоксикации для выведения из организма накопленных психоактивных веществ.
Специалисты нашей клиники помогут избавиться от стремления к уходу от реальности, страха перед жизнью и склонности к поиску сильных эмоциональных переживаний путем приобретения аддикции. Обратившись к нам, пациент забудет о пристрастии к алкогольным напиткам, курению, наркотикам, избавится от игровой и интернет-зависимости, затяжной депрессии, анорексии, булимии и других зависимостей.
Главное – сделать первый шаг, позвонить нам и записаться на прием к психотерапевту.
Выздоровление и возвращение к новой, счастливой жизни начинаются у нас, в ОН КЛИНИК!
Остались вопросы? Хотите узнать больше и уточнить цены?
Вы можете связаться с нами по телефону+7 (910) 123-45-67 или Закажите звонок
Описание направления
Аддитивные технологии – это инновационный способ производства товаров разных промышленных групп методом послойного наращивания сырья. 3D принтер – самый известный пример устройства, работающего по описываемому принципу.
Материалы, способы нанесения могут отличаться, но в каждом случае продукция производится по единому принципу – послойному наращиванию. За основу технологи берут пластик, поликарбонат, бетон, металл, живые клетки – любые материалы.
Начало использования аддитивных технологий стало прорывом для современной промышленности, открыло дополнительные возможности. Сегодня они применяются в разных отраслях:
- строительство;
- дизайн и архитектура;
- медицина;
- машиностроение;
- научно-исследовательская работа;
- энергетика;
- электротехника;
- авиационная промышленность.
Самый известный пример применения – 3D принтер. Потенциал у этого направления мощный: с годами его популярность будет набирать обороты, а сферы применения расширяться. Эксперты рынка труда прогнозируют высокий спрос на специалистов по аддитивным технологиям.
Причина растущей популярности кроется в их особенностях: внедрение послойного наращивания сокращает себестоимость изготовления товара и ускоряет процесс его производства. При этом качество конечной продукции не только не теряется, а и повышается.
Периодически в средствах массовой информации публикуются новости о создании бионических протезов, человеческих органов для пересадки, одежды, предметов быта, которые объединяет одно – все они напечатаны на 3D принтерах. В перспективе массовым станет печать автомобилей, жилых домов и других объектов капитального строительства.
Инновации требуют хорошего технического и практического знания предмета, поэтому программы подготовки студентов включают максимум прикладных дисциплин.
Обязательные навыки и компетенции
Будущий инженер по аддитивным технологиям должен:
- знать материаловедение;
- в совершенстве владеть специализированным ПО и использовать его функционал в полном объеме;
- знать основы бизнес-планирования;
- уметь презентовать свой проект, четко сформулировав конечную цель, просчитав расходы и себестоимость производства;
- креативно мыслить, искать новые интересные решения;
- мысленно выстраивать всю технологическую цепочку;
- уметь точно и быстро подбирать материалы, инструменты, другие ресурсы для реализации проекта.
Технолог должен быть готов к тому, что его инновационные проекты, идеи не на всех производствах востребованы. В России это направление только набирает обороты – удельный вес отечественных предприятий, использующих его, не превышает 1,5% в общем объеме мирового рынка. Эксперты прогнозируют ему дальнейшее развитие.
Мировое лидерство удерживают Германия, Америка и Китай. Бизнесмены и инвесторы из этих государств охотно сотрудничают с перспективными российскими специалистами, предлагая им достойные условия и оплату труда.
