Аддитивные технологии в России

Российский рынок аддитивных технологий демонстрирует значительный рост: 18 млрд рублей в 2024 году против 12 млрд в 2023-м.

Целевой план развития рынка аддитивных технологий до 2030 года

Источник: Стратегия развития аддитивных технологий на период до 2030 года

Принятие ГОСТа стандартизирует данные для машинного обучения в 3D-печати, закладывая основу для регулирования отрасли. Бизнес активно наращивает производство материалов в области аддитивных технологий: в Набережных Челнах запущен гигантский 3D-принтер Robotech SandMax 1200 для литейных форм, в Москве компания «Аддитивный инжиниринг» открыла завод с инвестициями 180 млн рублей для выпуска деталей для автомобилестроения и строительства (Cnews). В Зеленограде налажено производство нового материала, предназначенного для 3D-печати, а учёные НИЯУ МИФИ и Сколтеха разработали технологию печати изделий из аморфных циркониевых сплавов («Научная Россия»).

Как создаются изделия с помощью аддитивных технологий

Суть аддитивных технологий в том, что продукт создают послойно: устройство, называемое принтер, наносит материал пласт за пластом. Это позволяет формировать геометрические формы любой сложности.

Основных этапов производства четыре: 

• 3D-моделирование. Инженер создаёт трёхмерное изображение, где задаются точные размеры, форма и внутренняя структура объекта. 
• Подготовка файла. Модель экспортируется в формат STL или 3MF, понятный 3D-принтеру. Затем специальная программа — слайсер — «нарезает» её на тонкие горизонтальные слои, определяя траекторию печатающей головки и устанавливая параметры, по которым будет работать печать, а также скорость, температуру и толщину слоя. Подготовленный файл с подробными инструкциями загружается в 3D-принтер.
• 3D-печать. Принтер послойно наносит материал, трансформируя цифровую модель в физический объект. 
• Постобработка. Дополнительная обработка — удаление поддержек, шлифовка, полировка, покраска и иные операции.

Отрасли применения аддитивных технологий

Аддитивные технологии благодаря возможности создавать сложные геометрические объекты быстро проникают в различные отрасли.

Промышленность

Примеры применения 

• Прототипирование и разработка. Компании тестируют новые идеи и конструкторские решения, сокращая сроки и ускоряя вывод продукции на рынок («Коммерсант»). 
• Производство оснастки и инструментов. Изготовление оснастки, литейных форм, кондукторов и других инструментов позволяет оптимизировать производство. Например, компания «Свеза» из Санкт-Петербурга внедряет аддитивные технологии для деталей-шаблонов и готовой продукции из фанеры («Леспром»).
• Изготовление конечных деталей и компонентов. В промышленности аддитивные технологии востребованы для функциональных составных частей оборудования (РБК). 
• Ремонт и восстановление. Технологии прямого подвода энергии и материала, такие как проволочная наплавка, эффективны при ремонте и восстановлении дорогих деталей, например турбинных лопаток и пресс-форм.

Медицина

В медицине с помощью аддитивных технологий можно получать персонализированные решения в для лечения пациентов.

Примеры применения 

• Биопечать. Российская компания разрабатывает технологии для создания искусственных органов и тканей, открывая перспективы для трансплантации, разработки новых лекарств и изучения заболеваний (журнал «Большие идеи»).
• Изготовление имплантатов и протезов. 3D-печать создаёт персонализированные имплантаты и протезы, соответствующие анатомическим особенностям конкретного человека. Это важно в челюстно-лицевой хирургии, ортопедии и стоматологии, где требуется высокая точность и индивидуальный подход (РБК).
• Стоматология. Технологии аддитивной печати применяются для хирургических шаблонов, моделей челюстей, коронок, мостов и элайнеров. Компания Align Technology, например, улучшила миллионы улыбок благодаря прозрачным элайнерам, изготовленным с использованием аддитивных технологий.

Строительство

Аддитивные технологии в строительстве обеспечивают высокую скорость и экономичность при реализации сложных архитектурных проектов.

Компания AMT Spetsavia известна масштабными принтерами и проектами, среди которых 3D-печатные дома и реставрация исторических фонтанов. 

В Подмосковье компания «Лабромед» установила одну из самых крупных в России роботизированных систем для 3D-печати зданий.

Образование

Интеграция аддитивных технологий в образовательный процесс делает обучение наглядным, что помогает быстрее понять и усвоить материал. 

Примеры применения 

• Использование 3D-принтеров в учебном процессе в школах, колледжах и университетах. Они позволяют студентам и школьникам получить практические навыки в 3D-моделировании, печати и инженерном деле.
• Создание образовательных программ и центров. В России растёт количество образовательных программ и курсов по технологиям аддитивной печати. В Казанском федеральном университете открыта лаборатория инженерной школы «Кибер Авто Тех», оснащённая промышленным 3D-принтером для печати литейных форм.

Другие отрасли аддитивных технологий

3D-печать активно проникает в различные сектора экономики, предлагая инновации и трансформируя производство. 

Ведущие отрасли аддитивных технологии в России

• Топливно-энергетический комплекс. Производство компонентов для энергетического оборудования, включая атомную энергетику, нефтегазовую промышленность и энергетическое машиностроение («Российская газета»).
• Аэрокосмическая промышленность. Производство лёгких и прочных деталей для самолётов, ракет и космических аппаратов, а также создание сложных геометрических форм.
• Автомобилестроение. Изготовление прототипов, оснастки и кастомизированных решений для автомобилей, включая гоночные автомобили.
• Мебельное производство. В сфере мебельной индустрии наблюдается инновационное использование технологий 3D-печати для создания мебели из переработанных материалов. 
• Производство потребительских товаров. Кастомизация и мелкосерийное производство потребительских товаров: обуви, очков, часов, носимой электроники. Компания Adidas, например, использует 3D-печать для производства промежуточных подошв кроссовок.

Государственная поддержка: стимул для развития рынка

Государство активно содействует рынку аддитивных технологий, считая эту область одной из ключевых для экономики. С принятием «Стратегии развития аддитивных технологий до 2030 года» это направление стало приоритетным. Документ предусматривает шаги по укреплению научной базы и подготовке специалистов, модернизации производства и оптимизации законодательства.

Для стимулирования роста рынка и упрощения доступа к технологиям государство реализует программы, которые включают субсидии, гранты и инициативы по подготовке кадров. Среди них — специализированные технопарки и центры инженерных разработок (ТАСС).

Преимущества и недостатки аддитивного производства

3D-аддитивные технологии обладают не только преимуществами, но и недостатками, которые важно учитывать при внедрении.

Преимущества аддитивного производства:

• Ускоренное и экономичное производство. Аддитивные технологии значительно сокращают время производственного цикла, ускоряя прототипирование и выпуск в 10—15 раз. Исключаются затраты ресурсов на оснастку и промежуточные этапы.
• Сложные и кастомизированные формы. Возможность создания изделий любой геометрии, включая сложные внутренние структуры и продукты. Это открывает новые конструктивные и дизайнерские возможности.
• Экономия материалов и снижение отходов. Материал используется таким образом, который минимизирует отходы и снижает себестоимость. Топологическая оптимизация позволяет создавать лёгкие и прочные детали.
• Интеграция этапов и автоматизация. Аддитивные технологии объединяют производственные этапы, снижая трудозатраты и повышая автоматизацию. Коэффициент использования материала (КИМ) достигает 0,8—1, минимизируя потери.

Недостатки аддитивного производства:

• Высокая стоимость. Промышленное оборудование и материалы остаются дорогими, ограничивая доступность для малого и среднего бизнеса и массового производства;
• Ограничения по скорости и масштабу. Скорость печати всё ещё невысока для крупносерийного производства. Размер изделий ограничен рабочей камерой принтера;
• Кадры. Требуются специалисты высокой квалификации для проектирования, эксплуатации и обслуживания оборудования;
• Постобработка и анизотропия. Изделия часто требуют постобработки, увеличивая время и стоимость. Возможна анизотропия свойств;
• Недостаток стандартизации. Отсутствие единых стандартов затрудняет промышленное внедрение, требует разработки нормативной базы.

Количество отраслей аддитивных технологий будет увеличиваться. Драйверы не только в наработке успешного опыта, но и в росте доверия со стороны потенциальных пользователей («Энергетика и промышленность России»).

• Чтобы быть в курсе важных трендов и мнений ведущих экспертов, следите за нами в телеграм-канале. О развитии навыков управления, личностном росте пишем в «Дзене». Про технологии и развитие в IT — в блоге на VC.