Рынок аддитивных технологий в России

 

Аддитивные технологии есть нечто иное, как наукообразный синоним всем ныне знакомой 3D печати, процесс изготовления изделий путем послойного добавления материалов.

Практическое применение трехмерной печати началось не столь уж давно. 3D печать быстро завоевала популярность как на уровне крупных предприятий, так и в быту – семейный 3D принтер по распространенности наступают на пятки самобеглому пылесосу.

Рынок аддитивных технологий вполне себе сформировался и растет быстрыми темпами, хотя рост постепенно замедляется в силу объективных и субъективных факторов. В 2023 г. объем глобального рынка в денежном исчислении составлял, по данным компании «Research and Markets», 16,1 млрд. долл. США, в 2024 г. – уже 19,7 млрд. долл., рост составил 19,7%. Средний годовой рост на период до 2030 г. прогнозируется на уровне 20–21%.

В 2023–2024 гг. отмечались тенденции на снижение объемов продаж сложного технологического оборудования на фоне увеличения спроса на бытовые 3D принтеры и сервисных услуг, таких разработка ПО под выполнение конкретных задач.

Среди основных мировых производителей аддитивных технологий можно выделить: 3D Systems (США), EOS Gmbh (Германия), SLM Solutions (Германия), Stratasys (США), Objet Geometries (США-Израиль), Envisiontec (США-Германия), ExOne (США), Voxeljet (Германия), Arcam AB (Швеция), Shimoda Iron Works (Япония). Фирмы «3D Systems», «EOS Gmbh», «SLM Solutions» успешно работали в России, но ушли с отечественного рынка в 2022 г.

Определенная эйфория, вызванная широким внедрением в промышленное производство аддитивных технологий, постепенно проходит. Пришло осознание невозможности полностью заменить традиционные литье и механическую обработку 3D печатью. К основным недостатками 3D печати относят:

– более низкую скорость производства серийных изделий;

– использование более дорогостоящих материалов, стабильность характеристик которых во времени недостаточно предсказуема;

– сложность и дороговизна промышленных принтеров;

– необходимость кардинальной перестройки производственных процессов изготовления сложных изделий;

– кадровый дефицит.

                      

Доля России в мировом рынке аддитивных технологий не превышает 1%, в ближнесрочной перспективе 1% порог вряд ли удастся преодолеть. Российский рынок растет значительно быстрее мирового – на 35–30% в год, но общемировая тенденция к замедлению сказывается, так в 2023 г. объем рынка в сравнении с 2022 г. вырос на 60%. Структура российского рынка существенно отличается от мирового. В структуре мирового рынка доминирует спрос на сервисные услуги и материалы, в структуре российского рынка – спрос на оборудование и материалы.

Основные российские потребители аддитивных технологий сконцентрированы в авиационной и космической отраслях, ОПК, на которые приходится почти половина всего российского рынка, а также в медицине и машиностроении. Доля атомной отрасли составляет около 13% всего рынка 3D‑печати, нефтегазового и энергетического машиностроения – около 20%.

Структура российского рынка 3D печати в 2023–2024 гг., согласно отчету НИИ «Аддитивные технологии», выглядела следующим образом:

– SLM/DMLS печать (селективное лазерное сплавление металлических порошков/ Прямое лазерное спекание металлов) – 43%; наиболее востребована в аэрокосмической и медицинской отраслях, обеспечивает получение деталей с точностью до ±20 мкм, в том числе из титана;

– FDM печать (технология послойного направления термопластическими материалами) – 22%; наиболее доступная технология, применяется для прототипирования и изготовления оснастки, востребована малым бизнесом;

– SLS печать (селективное лазерное спекание) – 18%; изготовление деталей из гранулированных термопластичных полимеров и модифицированных (стекло, керамика) порошков, в основном для мелкосерийного производства;

– Binder Jetting (струйная печать связующим веществом) – 12%; применяется в автомобилестроении и энергетике для печати высокоточных литейных форм под литье, в качестве расходных материалов могут использоваться песок, гипс, полимеры, металлы, керамика;

– DМD (прямая лазерная наплавка) – 8%; применяется для ремонта крупногабаритных деталей, таких как турбины и насосы.

– SLA/DLP/LCD (лазерная стереолитография/стереолитография а использованием проектора в качестве источника света/стереолитография с использованием ЖК экрана) – 5%; нишевые технологии, используемые в стоматологии и ювелирном производстве.

            

Доля SLM/DMLS печати устойчиво растет из года в год, что не удивительно, поскольку в данной технологии в наибольшей степени заинтересованы крупные предприятия фирмы, находящие на передовой научно-технического прогресса и не испытывающие серьезных проблем с финансированием, в том числе из госбюджета.

Популярность FDM печати, наоборот, снижается. Малые предприятия отказываются от FDM в пользу SLS, как более экономичной. Ниша SLA/DLP/LCD пребывает в стагнации, поскольку 85–90% фотополимерных смол, необходимых для этого вида печати, импортируются.

К ключевым материалам, применяемыми в промышленной 3D печати, помимо фотополимерных смол, относят мелкодисперсные металлические порошки высокой чистоты – титановые, никелевые, алюминиевые (включая сплавы), стальные, кобальт-хромовые, никелевые и др. Важным направлением в материаловедении является развитие композитных материалов для 3D-печати.

Россия до февраля 2022 г. импортировала примерно 60% оборудования, необходимого для промышленной 3D печати. Большего всего аддитивной техники ввозилось из Германии, США и Великобритании. После 2022 г. основным поставщиком оборудования стал Китай. По состоянию на конец 2024 г. примерно 85% работающих в России промышленных 3D принтеров изготовлены за пределами нашей страны.

В России постепенно разворачивается индустрия производства оборудования для 3D печати, однако масштабы производства весьма скромны, а характеристики отечественного оборудования не всегда отвечают требованиям промышленности. Для аэрокосмической отрасли необходимы принтеры, обеспечивающие печать с допуском порядка +/– 10 мкм, в то время как точностной порог российских аналогов +/–20 мкм.

Ситуация с расходными материалами для 3D печати не сильно лучше – импорт металлических порошков составляет около 70%, а полимеров по отдельным позициям достигает 100%. Отечественные порошки в сравнении с импортными обладают большей зернистостью – 15-45 мкм против 5–25 мкм.

Доля импортного программного обеспечения достигает 90%.

Развитие российских аддитивных технологий сдерживается отсутствием единых утвержденных государством стандартов на оборудование и материалы.

Руководство страны осознает необходимость развития аддитивных технологий и принимает соответствующие меры по их развитию. Самой главной мерой, скрепой, стало принятие в июле 2021 г. «Стратегии развития аддитивных технологий в Российской Федерации на период до 2030 года». Стратегия «направлена на создание конкурентоспособной отрасли на основе развития научно-технического и кадрового потенциала, оптимизации производственных мощностей, их модернизации и технического перевооружения, создания новых направлений и технологий, освоения приоритетных технологий, а также совершенствования правовой базы. Актуальность разработки аддитивных технологий обусловлена возможностью с их помощью существенно сокращать время от разработки изделия до выпуска готовой продукции, материалоемкость продукции потребление энергоресурсов, а также возможностью изготовления изделий с улучшенными свойствами и сложных конструкций, которые ранее не представлялось возможным производить из-за технологических ограничений.» Также, в полном согласии с дорожными картами, будут преумножаться компетенции в новой для страны отрасли науки и техники. Стратегия реализуется в три этапа, на третьем этапе (2026–2030 гг.) поставлена цель обеспечить «глобальное технологическое лидерство с акцентом на приоритетных аспектах развития». Отвечает за реализацию стратегии министерство промышленности и торговле РФ.

Стратегия, несомненно, вещь нужная и полезная, особенно для кармана тех, кто ее подготовил. Если бы российский рынок аддитивных технологий зависел только от Стратегии и стратегов из Минпромторга, то количество отечественных 3D не превышало бы числа серийных авиалайнеров МС-21, при этом реально существующие достижения отечественной промышленности отлично укладываются в обозначенный Стратегией курс на преобразование хорошего в лучшее.

              

Достижения, реальные, имеются. На российском рынке присутствует более 50 компаний, занимающихся разработкой оборудования, более половины из них подтвердили статус российских. В составе госкорпорации «Росатом» (в данную госкорпорацию давно пора в качестве отдела включить Минпромторг РФ – может чего-то изменится к лучшему в деятельности профильного министерства) функционируют четыре центра аддитивных технологий: ООО «РосАТ» (Росатом Аддитивные Технологии, Москва; образовано в 2014 г.), НПО «Центротех», ОКБМ им. Африкантова (Опытное конструкторское бюро машиностроения имени И. И. Африкантова, Нижний Новгород) и ТРИНИТИ (Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований, г. Подольск). «РосАТ» занимается исключительно аддитивными технологиями во всех их проявлениях, от разработки оборудования и ПО до изготовления. Для трех других центров 3D печать – важное, но далеко не единственное направление работы.

ООО «РосАТ» разработало и освоило четыре промышленных технологии 3D-печати:

– селективное лазерное сплавление металлических порошков (SLM) на 3D-принтеры модификаций RusMelt 300М и RusMelt 600М, позволяет получать конструктивно сложные изделия из алюминия, титана, никеля, кобальт-хрома, меди, нержавеющих сталей;

– прямой подвод энергии и материала (прямое лазерное выращивание; DMD), позволяет изготавливать крупногабаритные изделия диаметром 1,5–2 м и массой до 6 тонн из металлопорошковых композиций нержавеющих сталей, никелевых, титановых, алюминиевых и бронзовых сплавов, в том числе жаропрочных и коррозионностойких;

– электронно-лучевая установка наплавки проволоки (ЕВАМ), предназначена для крупногабаритной печати металлических изделий сложной формы размером до 1,5 м в вакуумной камере из большинства металлургических сплавов, в том числе тугоплавких;

– технология послойного направления термопластическими материалами (FDM), максимальный размер готовых изделий 300х300-300 мм.

Доля импортных комплектующих в оборудовании от «РосАТ» сведена к минимуму.

ООО «НПО 3Д-Интеграция» («i3D», Москва) выпускает 3D-принтеры на базе технологий SLM, EBM и MBJ в различных конфигурациях.

Компания «ONSINT» (Зеленоград) специализируется на производстве SLS- и SLM-принтеров, модельный ряд включает четыре модели 3D-принтеров (SM200, SM300, SM400, SM500) по технологии SLS и две машины (AM150, AM350) по технологии SLM.

Фирма «F2 Innovations» (Пермь) разработала и выпускает принтеры, работающие по технологиям FDM/FFF и FGF.

Принтеры и материалы для промышленной печати металлами выпускает компания «3DLam» из Санкт-Петербурга. Среди клиентов «3DLam» много крупных промышленных компаний, производители авиатехники и производственного оборудования, вузы и инженерные организации.

За последние годы число российских производителей промышленного 3D-оборудования заметно увеличилось. На отечественном рынке, при этом, практически отсутствуют производители керамических машин и машин для изготовления литьевых форм по технологии Binder Jetting.

Наиболее востребованными материалами на российском рынке 3D печати являются различные металлокомпозиции, которые находятся в стране на высоком уровне и в какой-то степени заменяют иностранные аналоги. Полимерные материалы востребованы примерно на треть меньше. Многие пластики (ABS, PLA, PETG) полностью создаются на отечественных предприятиях. Расширяется производство фотополимерных смол для SLA-печати. При производстве полимерных материалов, однако, часто используются зарубежные компоненты. На рынке практически не представлены компании, которые занимаются разработкой восковых материалов, связующих для песчаных принтеров, а также керамических материалов.

Российские компании и организации, связанные с аддитивными технологиями, ориентированы в основном на внутренний рынок, однако отечественная продукция постепенно выходит и на мировую арену за счет, увы, не качества, но цены. Технологии и продукция «made in Russia» пока могут быть конкурентоспособны на внешних рынках только за счет низкой себестоимости материалов, доступных энергоресурсов и относительно низких затрат на персонал.

Отечественные 3D-решения в среднем на 25–50% дешевле западных аналогов, что делает их привлекательными для стран с ограниченным бюджетом, вроде Ирана и Египта. Растет интерес к российским достижениям в области 3D печати в Индии и странах Африки. Впрочем, даже с учетом такого интереса, объем экспортных поставок не превысит 10% от объема внутрироссийского рынка, не сильно внушительного.

В какой-то степени исключением из общего экспортного правила служит «Русал», наращивающий поставки за рубеж алюминиевых порошков для 3D печати. За один 2023 г. «Русал» нарастил поставки таких материалов в КНР на 70%, а доля российского алюминиевого гиганта на ближневосточном рынке материалов для 3D печати достигла 12%.

Михаил Никольский