Аддитивные технологии: всероссийский охват и микронная точность
Гендиректор «РусАТ» Илья Кавелашвили — о перспективах развития отечественного аддитивного рынка
О том, как обеспечивается технологическая независимость страны в освоении 3D-печати, «Вестнику атомпрома» рассказывает генеральный директор отраслевого интегратора «Русатом — Аддитивные технологии» («РусАТ») Илья Кавелашвили.
― Илья Владимирович, компания-интегратор в области аддитивных технологий создана пять лет назад, вы возглавили ее в начале прошлого года. Что удалось сделать?
— Главное достижение в том, что бизнес-интегратор состоялся: собрана качественная научная, инженерная и производственная команда, обеспечены все критически важные составляющие для развития новой отрасли. Сегодня мы оцениваем нашу долю на рынке аддитивных технологий в стране от четверти до трети общероссийского объема: это неудивительно, поскольку отрасль только создается. Напомню, ответственность за выполнение дорожной карты по развитию аддитивных технологий в стране Росатому доверило правительство — в 2019 году был подписан документ, согласно которому на госкорпорацию была возложена ответственность за формирование ключевых элементов новой отрасли. Хотя аддитивные технологии в России начали развиваться лишь недавно, собранная команда «РусАТ» объединила усилия отраслевых предприятий и координирует освоение 3D-печати в других технологически развитых компаниях, в системе образования. Созданы современные и конкурентоспособные принтеры, налажено производство материалов. Мы первыми изготовили в стране принтер с размером рабочей поверхности 600 на 600 мм — RusMelt 600М — и переходим к освоению серийного производства RusMelt 610М. Таким образом, решена главная задача, ради которой был создан интегратор «РусАТ», — заложена основа технологического ландшафта для дальнейшего развития аддитивных технологий.
Команду непосредственно бизнес-интегратора нам пришлось формировать через подбор состоявшихся специалистов разных предприятий, которые оказались готовы включиться в новую сферу. Но мы объединяем усилия более 20 отраслевых предприятий, четырех дивизионов Росатома. Одни предприятия занимаются научными разработками, другие — производством оборудования, третьи — выпуском материалов. Есть и отраслевые предприятия, ставшие заказчиками, они уже осваивают или ведут печать нужных изделий. Такие внутренние отраслевые клиенты нам особенно ценны: их появление говорит, что в аддитивные технологии начинают верить даже в такой ответственной отрасли, как атомная промышленность. Буквально на днях было принято решение, что 3D-печать надо внедрять не только на задачах без сложных разрешительных процедур, но и в атомном машиностроении — когда напечатанные изделия будут работать в условиях излучений или обеспечивать безопасность эксплуатации. Рабочую группу, которая будет координировать эту задачу, по распоряжению главы отрасли возглавил Андрей Шевченко: ему поручена проработка отраслевой дорожной карты.
― Федеральная карта была сформирована до значимых изменений в российской внешней торговле. Каким образом новые условия повлияли на работу?
— Необходимость достижения технологической независимости, особенно по критически важным направлениям, была очевидна еще до 2022 года. Мы заблаговременно начали ориентироваться на технологии и оборудование, которые имели наибольший потенциал для стратегически важных отраслей. Это печать металлом — селективное лазерное сплавление, прямое лазерное выращивание. Значительные усилия были направлены на самообеспечение материалами — металлическими порошками, проволокой. Работа с металлом стала приоритетной, остальные направления — печать полимерами и другими востребованными в промышленности материалами — отнесены ко второй волне развития. Нам важно и нужно, учитывая коммерческий аспект деятельности, обладать широкими компетенциями, чтобы предлагать заказчику весь спектр решений. Но многие позиции сегодня представлены зарубежными поставками из дружественных стран, критической ситуации с поставками оборудования и материалов для полимерной печати нет: эта техника появляется даже в быту. Таким образом, конкретные действия по реализации федеральной дорожной карты были уточнены исходя из приоритета технологической независимости.
Выступая бизнес-интегратором, мы не только объединили отраслевые возможности, но и привлекаем научные, конструкторские институты других отраслей, расположенные в Москве, Санкт-Петербурге, Казани, других городах. Хотя аддитивная отрасль только формируется, в стране местами были собраны начальные компетенции. Частично эта работа дублировалась, не носила системного скоординированного характера. Мы смогли обеспечить ее координацию. Это упорядочило процессы, дало возможность сконцентрировать силы и средства на востребованных задачах. На самых актуальных направлениях мы помогли сосредоточиться на получении практического результата: например, сегодня актуальна разработка 3D-принтера для печати электронных плат. В стране были отдельные наработки и понимание задачи, но чтобы придать этой работе направленность, потребовались дополнительные коммуникации, организационные усилия, вложения. Теперь проект, уже нацеленный на практические результаты, набирает зрелость и скоро начнет функционировать.
― Каковы узкие места развития технологии?
— Главная сложность сегодня — это нехватка специалистов, более того, в проблеме кадрового голода есть целый ряд аспектов. Нужно работать и с системой образования, и с лицами, ответственными за внедрение технологии на предприятиях. Нет избытка и тех, кто способен производить и налаживать оборудование. Появляются качественные инженерные идеи, есть финансовые возможности, но формирование полноценной команды под проект, с грамотными и нацеленными на результат специалистами, занимает время. А снимать специалистов с освоенных направлений мы не можем, поскольку ослабим эти участки.
Важнейшая задача — это донесение возможностей 3D-печати до тех, кто сегодня управляет развитием предприятий. Даже в контуре предприятий Росатома, где с инновациями традиционно умеют работать, мы должны показать возможности аддитивных технологий и то, каким образом данные технологии могут быть применимы на конкретном предприятии, донести эту информацию до главного технолога, генерального директора, до тех, от кого зависит производство. Ведь их предприятия работают, выпускают продукцию мирового класса, опираясь на традиционные технологии. Мы же предлагаем и затраты, и переосмысление процессов, зачастую перепроектирование изделий.
Наш опыт показывает, что технологии 3D приживаются, только если нас поддерживают и генеральный директор, и главный технолог: если один из них настроен скептически, внедрение не состоится. Ведь в чем проблема внедрения аддитивных технологий? В стране существует традиционная производственная инфраструктура, она «поглощает» станки. Если бы мы изготавливали станки, то предлагали бы их сотням предприятий, где есть и такие станки, и станочники, и училище, которое их готовит. Где-то спишут старые станки, где-то решат развиваться и так далее — рынок сформирован. А мы предложили 3D-машины, которых почти нигде нет и благодаря которым можно будет отказаться от множества уже действующих станков и привычных процессов, нужно будет переучить специалистов. Причем аддитивная машина, на первоначальном этапе, и сама по себе недешевая, но это лишь примерно четверть вложений в запуск аддитивного производства. К ней надо добавить вспомогательное оборудование, научиться работать с материалами, найти специалистов, поменять конструкцию детали и технологию, встроить все это в технологическую цепочку производства. Разумеется, пройти все испытания изделий. Мы понимаем, что не все к этому готовы (даже если есть возможность использовать 3D) и потребуются годы.
― Каким образом можно преодолевать этот консерватизм?
— Во-первых, мы много и системно работаем с вузами. Молодежь, которая завтра придет на предприятия, знакомится с 3D-производством уже со студенческой скамьи, и завтра выпускники будут нашими союзниками. В ведущих технических вузах, как и в науке и промышленности, занимались аддитивными технологиями тоже разрозненно: где-то, самостоятельно или при поддержке шефских предприятий, покупали первые принтеры, формировали программы обучения. «РусАТ» стал точкой объединения этих усилий, чтобы вузы не бежали каждый своим путем. Первая волна вузов, с которыми мы начали работать, — это ведущие технологические университеты сильнейших отраслей: НИЯУ МИФИ, МИСиС, КНИТУ-КАИ, МИРЭА и другие. Сегодня мы взаимодействуем с 14 вузами, как правило опорными техническими университетами. Но уже возникает новая волна: технологией интересуются и медики, и сельское хозяйство, и строители, и добывающие компании. Я сам удивился недавно, почему ректор сельскохозяйственного вуза активно интересуется 3D, а ответ был простой: закупленная импортная техника, любая веялка и культиватор, нуждаются в запчастях, а экспорт затруднен. Наши технологии и реверс-инжиниринг позволяют эту зависимость преодолеть.
Во-вторых, во взаимодействии с вузами развиваются и наши Центры аддитивных технологий общего доступа (ЦАТОД), концепцию которых мы реализовали и тиражируем. Это не только возможность осуществлять на местах услугу обратного инжиниринга, но и демонстрация аддитивных технологий для руководителей, инженеров, студентов. Свои «экскурсионные программы» есть и для школьника, и для студента, и для конструктора действующего предприятия. Для школьника это станет профориентацией, студента мотивирует выбрать тему проекта, а с конструктором мы договоримся о НИОКР, пробном изделии, даже постановке на производство серии изделий. С вузами мы заключаем соглашения, в рамках которых они в такие центры вносят компетенции, иногда оборудование, а главное, обязуются вместе с нами разработать учебные программы по всем уровням. В том числе такие программы и профстандарты, чтобы студенты могли перемещаться между образовательными площадками, используя гибкие форматы образования. Вовлекаются в эту работу и представители региональных предприятий. Таким образом мы формируем центры будущих промышленных кластеров, которые изначально учитывают экономику и потребности территорий и отраслей. Что касается нас, то «РусАТ» вкладывается в эту работу компетенциями в области аддитивных технологий по выстраиванию процессов организации аддитивного производства и реинжиниринга; мы готовы помогать в коммерциализации. Такие кластеры формируются во Владивостоке, Томске, Перми, Казани, Белгороде, Астрахани, Екатеринбурге, Нижнем Новгороде, и этот список все время пополняется. Именно эти центры общего пользования, ставшие учебно-демонстрационными площадками, через какое-то время должны стать «воронкой», которая начнет привлекать в регионы оборудование и материалы. Это не быстрый путь с точки зрения возврата инвестиций, но масштаб работы в этом случае — не дилерство станков, а смена технологического уклада.
В-третьих, мы формируем основу 3D-отрасли внутри Росатома, и в этом очень помогает позиция руководства госкорпорации. Уже сегодня на уровне Росатома 3D-технологию готовятся внедрять для ответственных задач. Демонстрационный экземпляр напечатанной детали выгородки реактора ВВЭР-1200, который мы показываем на выставках, был изготовлен на самом большом DMD-принтере в России, созданном по инициативе Алексея Лихачева. В феврале этого года мы провели важную бизнес-миссию в Нижнем Новгороде — открыли центр аддитивных технологий в «ОКБМ Африкантов», а затем провели конференцию для более чем сотни руководителей производственных предприятий. Сейчас мы видим, что внедрение 3D становится понемногу вопросом престижа руководителей — и это внедрение не как самоцель, а как инструмент для решения задач. Появляются ответственные за развитие аддитивных технологий, формируются КПЭ и так далее.
То, как мы развиваем 3D внутри атомной отрасли, поможет нам и в освоении других направлений. Начав с простых деталей и демонстрационных экземпляров, мы дали возможность принимающим решение лицам потрогать результаты — в прямом смысле слова. Переходя от простых изделий к более сложным, мы давали возможность последовательно убедиться и в качестве получаемой поверхности, и в прочности структуры материала, проводили испытания механических свойств. В абсолютном большинстве случаев детали, полученные аддитивным методом, не уступают традиционным. В случае с применением в Росатоме, нам предстоят реакторные испытания. И когда свойства изделий будут подтверждены (а мы в этом не сомневаемся), то службы госкорпорации и Ростехнадзора, ответственные за ядерную безопасность, смогут рекомендовать эту технологию в серийное производство (хотя реакторы даже при сегодняшнем объеме экспорта сложно считать серийным производством). Пройдя эту просветительскую работу за три-четыре года в Росатоме, мы сможем на нашем примере убеждать и другие отрасли.
― То есть после освоения задач Росатома предстоит повторение этого же пути для других отраслей?
— Освоение технологических задач Росатома станет большим заделом для выхода на потребности всей промышленности. Мы участвуем в формировании сводного отраслевого перечня, который охватит спектр востребованных материалов с указанием их свойств. Эта работа практически выполнена, сейчас идет систематизация. Подобная работа, разрозненно и в разном объеме, проводилась и в других отраслях, и предстоит объединить, насколько возможно, эти базы данных. В Росатоме сосредоточились на нержавеющих сталях, титане, жаропрочных сталях, так как большинство предприятий испытывают необходимость в различной номенклатуре сплавов по этим материалам. Оценив консолидированную потребность в материалах, мы в рамках рабочей группы сможем по всем позициям изучить возможность изготовления таких материалов, обеспечить производственную линейку и затем отпечатать опытные образцы, провести испытания.
Но при этом понятно, что часть информации, касающаяся критически важных технологий для ключевых корпораций, останется под грифом государственной и коммерческой тайны, и такие направления будут прорабатываться внутри отраслей. Тем не менее, опираясь и на общедоступные базы данных, и на ведомственные проработки, конструкторы смогут принимать решение об использовании аддитивных технологий для своих задач. Главное — понимать, что напечатанный материал обеспечит все требования не хуже, чем изготовленный традиционным методом.
Таким образом, тот факт, что отрасль ориентирует нас, как бизнес-интегратора, на внутренние задачи Росатома, — это не отмена усилий по реализации федеральной дорожной карты, а важный шаг для ее реализации. Лучшая возможность убедить других приобрести наши технологии — это освоить их у себя и продемонстрировать результаты. Кроме того, поскольку технология сложна и требует больших вложений, то и ряд шагов по освоению производства изделий мы можем выполнить на наших площадках, с нашим оборудованием. Если машиностроительное предприятие рассчитывает научиться печатать двигатель, ему логичнее обратиться вначале туда, где уже умеют печатать сложные изделия, а мы, пройдя (на коммерческой основе) все первоначальные этапы отработки технологии, сможем предоставить заказчику и опытный образец, и решение по оборудованию. Таким образом мы будем зарабатывать на рынке, чтобы вкладываться в дальнейшее развитие технологий. И это заставляет нас не только действовать в русле стратегических задач Росатома, но и придерживаться коммерческой логики, делая проекты коммерчески конкурентоспособными. И взаимодействие с заказчиками внешних отраслей мы планируем выстраивать на рыночной основе.
Самый сложный, но необходимый клиент для нас — это предприятия, где традиционно предъявляются очень жесткие требования к оборудованию и материалам. Например, это авиационные, реактивные двигатели. Лишь пройдя серию испытаний, сертификаций, опытную эксплуатацию, можно «прописаться» в соответствующих технических условиях и стандартах. Но поскольку мы осваиваем технологию, которая должна прижиться в Росатоме с его сложнейшими и специфическими требованиями, то и подобные корпорации мы видим как наших потенциальных клиентов. Поэтому при разработке нашей первой печатной машины мы отталкивались от требований ключевых потребителей, таких как «Роскосмос», «Ростех» и других. Причем эти требования ничем не уступают зарубежным решениям ведущих производителей.
― Актуально ли для технологий «РусАТ» присутствие на внешних рынках и есть ли давление внешнего рынка на внутрироссийский?
— Даже работая в сегодняшних непростых условиях закрытых границ и со стратегически значимыми компаниями, мы не рассчитываем на длительное сохранение такой ситуации и не намерены закрываться лоббизмом, секретностью отрасли и так далее. Бизнес-интегратор ориентирован именно на коммерческую деятельность, и мы обеспечиваем конкурентоспособность нашего принтера с пониманием всех аспектов конкуренции в мире и достигнутых возможностей по качеству и по ценам.
Добавлю, что нам предстоит не только убедить другие отрасли в перспективах аддитивных технологий. Мы активно идем на рынки дружественных стран — в Индию, Китай, Латинскую Америку. Сложность в том, что в большинстве из них отрасль 3D-печати тоже лишь формируется и объемы невелики, но в этом же и плюс: заходя с нашими решениями, мы можем начинать осваивать расширяющийся рынок. Это еще один мотив делать проект именно как коммерческий.
― В какой мере принтеры «РусАТ» обрели технологическую независимость?
— Ключевые элементы машины — лазер, коллиматор и сканатор (оптическая система, которая направляет лазерное излучение в нужную точку) и система управления, которая манипулирует всеми элементами. Российские лазер и сканатор уже разработаны в Росатоме, и мы планируем в 2023 году установить первые изделия на наши машины. Переходя к серийному производству принтеров, мы рассчитываем до 50% изделий оснастить лазерами и сканаторами, произведенными (собранными) в Росатоме. Можно было бы закрыть и все 100%, но некоторые заказчики примут работу, только если уже есть наработанный референс. Мы сами заинтересованы, чтобы российских комплектующих было больше, поскольку благодаря масштабу это приведет к снижению цены. Но, разумеется, предстоит пройти испытания, опытную эксплуатацию — и я надеюсь на оперативную и лояльную обратную связь разработчиков, чтобы мы совместно довели эти комплектующие до совершенства.
Что касается системы управления, на сегодняшний день все принтеры производства «РусАТ» оснащаются программным обеспечением собственной разработки. На данный момент ведутся работы по улучшению функционала и оптимизации. Основная задача разработчиков — сделать стабильный и простой в управлении принтер, не уступающий по качеству иностранным, а также российским внеотраслевым (вне контура Росатома) конкурентам.
Говоря об импортозамещении, добавлю, что и в этой работе важно учитывать коммерческую составляющую. У нас нет самоцели добиться исключительно российского изделия, нужно подстраиваться под требования заказчика и оперировать набором элементов, чтобы обеспечивать требования под разную специфику. С одной стороны, чем больше мы будем покупать российских лазеров и сканаторов, тем дешевле они будут становиться. С другой стороны, сложно конкурировать с доступными мировыми образцами, тем более что внешнеэкономическая работа с развитыми в технологическом отношении и при этом дружественными странами только разворачивается.
― Когда спрос на 3D-принтеры вырастет, в какой мере вы сможете опираться на возможности Росатома? Потребуется ли расширять кооперацию?
— У нас сегодня ведущая производственная площадка — это НПО «Центротех» в Новоуральске; в ближайшее время к производству принтеров подключится и ФГУП «Приборостроительный завод» в ЗАТО Трехгорный. По большому счету, для изготовления 3D-принтера надо качественно собрать раму и камеру шахты построения — для этого достаточно иметь заготовительную технологию, сварку, фрезерное оборудование. В условиях этих производств принтеры собираются и проходят первоначальную наладку и диагностику. Окончательная комплектация и наладка осуществляется уже в Москве, на площадке Московского завода полиметаллов, который входит в состав Топливной компании «ТВЭЛ». Для такого распределения задач есть ряд причин. Для качественной работы лазерных элементов и сканаторов необходима их настройка с микронной точностью. Заказчик желает присутствовать на процессах наладки, испытаний и сдачи, выращивания первых деталей, а Новоуральск и Трехгорный далеко и не рассчитаны на регулярные визиты гостей. Пока оборудование не вышло в серию, специалисты финальной наладки в дефиците, поэтому ключевой процесс сборки и наладки лучше контролировать непосредственно.
То есть собственно в производственных площадках проблемы нет. Но нам предстоит непростая задача по формированию своей сервисной службы, поскольку скоро наши изделия окажутся в условиях действующих производств у заказчиков. У нас уже четыре принтера на гарантийном обслуживании, а скоро добавятся еще семь. Сервисным инженерам предстоит ездить по стране, обеспечивать работоспособность машин в гарантийный и постгарантийный период. При этом подготовленный сервисник должен досконально разбираться в машине, а для этого лучший способ — предоставить ему возможность собрать несколько принтеров, вначале на площадках в наших ЦАТОД, а затем пройти процесс финальной отладки уже в Москве. Такая подготовка займет до полугода, но именно она позволит нам вырастить нужных сервисников, способных обеспечить быстроту обслуживания и работающих самостоятельно. Возможность организовать качественный сервис, в том числе для стратегических предприятий, — одно из наших конкурентных преимуществ.
― Каковы востребованные направления, не связанные с металлом? В контексте задач Росатома говорят и о биотехнологиях, и о задачах по строительству, и о других задачах.
— Я уже упоминал направление по печати электронных плат. Интерес, наряду с металлическим направлением, представляет работа с керамикой. Технология очень сложная, изделия требуют существенной постобработки, но и возможности таковы, что потенциальные заказчики глубоко заинтересованы в освоении аддитивного метода. Ежегодно в мире пока продается значительно меньше таких машин, по сравнению с машинами по металлу, но интерес к направлению большой.
Строительное направление тоже может быть востребовано, и мы изучаем несколько вариантов партнерства. В частности, приглашали на нашу конференцию в Нижнем Новгороде представителей фирмы-стартапа, которые в демонстрационных целях уже напечатали здание на Черноморском побережье, а теперь сосредоточены на малых архитектурных формах (для них не требуется прохождение сложной строительной экспертизы). Видим, что эта технология активно развивается за рубежом; там тоже видны проблемы с сертификацией зданий, поэтому активного платежеспособного спроса, такого как в машиностроении, у этого направления нет.
Есть и другие задачи, в том числе актуальные для атомной отрасли, которые можно реализовать с использованием аддитивных технологий. Например, из зарубежных источников мы знаем, что есть опыт печати даже изделий из урана. Многие из таких направлений подхватывают в других отраслях: например, биопринтинг — печать органов — интересует ученых МИСиС, хотя это институт стали и сплавов.
― В заключение хотел бы вернуться к вашему опыту управления НПО «Центротех», где формировалась основа проекта аддитивных технологий. В какой мере этой работе помог режим ТОР — экономических преференций, которые действуют в большинстве ЗАТО и моногородов присутствия Росатома?
— Режим территории опережающего развития позволяет повысить эффективность бизнеса за счет налоговых льгот: легче создавать рабочие места, расширять производство, и это, безусловно, плюс. Но при работе на уровне бизнес-интегратора надо учитывать, что эта помощь не должна оставаться только на уровне предприятия — важно снижение стоимости изделий. Предприятия, которые пользуются льготами, должны рассматривать себя в симбиозе с отраслью. Тогда и вся отрасль будет получать максимальный эффект от льготных режимов, будь то промышленные кластеры, ТОР или индустриальные парки.
Фото: ООО «Русатом — Аддитивные технологии»
