3D-технологии в России и мире: итоги 2018 года

Каковы наиболее важные тренды, разработки, события года в области профессиональной и промышленной 3D-печати и 3D-сканирования? Как складывалась ситуация на мировом и российском рынке и что изменилось в 3D-индустрии за год? Своими мнениями делятся технический эксперт, продакт-менеджеры и директор по стратегическому планированию компании iQB Technologies.

Революционный процесс идет, но революции не произошло

Алексей Чехович, главный технический эксперт iQB TechnologiesВ 2018 году мы продолжаем наблюдать тенденцию последних лет, а именно: каких-либо прорывных решений в области 3D-печати не появилось. Каждый производитель совершенствует технологию, улучшает функционал 3D-принтеров, борется за повышение скорости, за качество.

Подводя итоги 2017-го, мы говорили, что в SLM-технологии основной упор был сделан на автоматизацию процесса и защиту пользователя от нежелательных факторов, связанных с печатью металлическими порошками. В 2018-м появились новые материалы (к примеру, титановые сплавы) и продолжилась разработка модульных решений, когда помимо 3D-принтера предприятие может приобрести дополнительные модули в необходимой конфигурации. Однако год спустя я могу констатировать, что реально на рынке ничего нового не появилось.

С чем это связано? Селективное лазерное плавление – это своего рода данность: технология работает, но никто до конца не понимает, как управлять этим процессом, чтобы на выходе получить продукт с нужными свойствами. Пока что мы на стадии накопления базы данных. Процесс управления 3D-печатью включает порядка 160-200 параметров – представляете, какую базу данных нужно сформировать, чтобы понять, какой параметр на что влияет и как это затрагивает соседние параметры. В США, Европе, Китае сейчас идет активная работа с целью получить математическую модель процесса спекания, но поскольку параметров около 200, такую базу данных собрать очень тяжело.

Отдельный вопрос: почему в металлических 3D-принтерах не удается сделать большую камеру? Дело в том, что спекание происходит локально, за счет потока энергии от лазера. Процесс идет в среде инертного газа, и стандартная толщина слоя порошка – 30 микрон. Организовать ламинарный поток газа таким образом, чтобы он не сдувал порошок, очень сложно, поскольку чем больше камера, тем более мощный поток требуется. Поэтому сейчас камеры если и увеличивают, то в глубину.

Другие технологии 3D-печати также не предложили никаких прорывов. Совершенствуются лазеры и программное обеспечение, улучшаются функции, но процесс остается прежним.

Аналогично складывается ситуация и в области 3D-сканирования: все работают над улучшением существующих продуктов. Трендом 2018 года я бы назвал автоматизацию контроля качества на основе 3D-сканирования. Такие системы предлагают лидеры рынка – GOM и Creaform (Cube-R), подобное решение разрабатывает Solutionix.Производители стремятся не просто автоматизировать процесс сканирования, но выпускать комплексные решения: вы загружаете деталь в систему, запускаете программу, роботизированный сканер выполняет оцифровку изделия, данные тут же передаются в ПО контроля качества, которое их автоматически анализирует и в соответствии с заданными вами требованиями измеряет ключевые размеры, делает тепловую карту отклонений и т.д. Затем, так же в автоматическом режиме, программа выдает метрологический отчет. Сейчас есть решения, которые встраиваются в конвейер, и система, анализируя отчет, сама определяет годность той или иной детали.

Стремясь сделать решения комплексными, производители встраивают непосредственно в пользовательскую программу для сканирования какие-то элементы реверс-инжиниринга или контроля качества.

2018 год можно подытожить такой формулировкой: революции не произошло, пока идет революционный процесс.

3D-печать: стереолитография, вперед!

Никита Кудряшов, продакт-менеджер iQB Technologies по аддитивным установкамОбщемировые итоги в 3D-индустрии подводит выставка технологий производства нового поколения Formnext, которая проходит ежегодно в ноябре во Франкфурте-на-Майне. Внимательно ознакомившись с решениями, показанными компаниями со всего мира на Formnext 2018, команда iQB Technologies отметила три главных тренда в сфере 3D-печати:

• Большинство производителей делают упор на увеличение камеры построения, скорости печати, использование нескольких материалов либо новых материалов.
• Представлен огромный спектр решений по стереолитографической 3D-печати (технология SLA) – в первую очередь, небольшие принтеры, в том числе ювелирные, работающие с выжигаемыми материалами. Множество высококачественных SLA-принтеров предлагается китайскими компаниями (кстати, они все активнее выходят на российский рынок).
• Выпущена аддитивная установка 3D-печати металлами со сменными блоками для перехода на новый материал, что позволяет значительно сократить цикл загрузки материалов (DMG Mori Lasertec 30 SLM).
  
  

Говоря об успехах, достигнутых компанией iQB Technologies, прежде всего стоит упомянуть взрывной рост продаж восковых 3D-принтеров. Машина ProJet 2500W, представленная 3D Systems в конце прошлого года, великолепно зарекомендовала себя на рынке благодаря большой камере построения и высокой производительности. Особенно большим спросом 2500W пользуется у ювелиров. Мы ожидаем, что и в будущем году на этот 3D-принтер сохранится стабильно высокий спрос.

Также мы делаем ставку на новинку 3D Systems 2018 года – ProJet 2500 IC: это установка, печатающая новым 100% зеленым воском, которая позволяет создавать сложнейшие модели за считанные часы без применения оснастки и найдет применение в машиностроении.Добавлю, что в этом году значительно повысился спрос на металлические 3D-принтеры. Растет популярность и фотополимерной печати – в первую очередь, она востребована для проверки изделий на собираемость на машиностроительных предприятиях. Отмечается всплеск интереса к 3D-печати гипсом со стороны научных и образовательных учреждений.

3D-сканеры роботизируются

Илья Крупенников, продакт-менеджер iQB Technologies по 3D-сканерам и программному обеспечениюОбщемировая тенденция на рынке 3D-сканеров заключается в том, что лидеры индустрии не вносили значительных изменений в свои линейки (за исключением GOM, обновившей свой флагманский продукт Atos 5). Оборудование 3D-сканирования по-прежнему ориентировано на компании, располагающие большим бюджетом, – получить высокое качество моделей за малые деньги в 2018 году проблематично.

Как выше отметил Алексей Чехович, все сильнее проявляется тренд на создание роботизированных систем. Производители рассматривают 3D-сканер уже как самостоятельное устройство, работающее строго по заданному алгоритму. И если недавно такие решения были в портфеле только крупных игроков (GOM, Creaform, Zeiss, Hexagon), то сейчас к ним добавились компании среднего и даже нижнего сегмента. По нашей информации, на мировом рынке куплено рекордное количество систем автоматизированного контроля качества. В России внедрена пока только GOM Atos Box, но аналогичные решения все чаще демонстрируются на российских выставках, и я вижу в этом позитивную тенденцию.Creaform CUBE-R – координатно-измерительная машина на базе 3D-сканирования, полностью готовое решение с установкой под ключ

В этом году наша компания начала активно работать с предприятиями автомобилестроения и производителями подвижных составов. Новой для iQB Technologies отраслью стало образование: летом вышел комплект ACADEMIA от Creaform, который мы с большим успехом представили на форуме «Город образования». Это решение, включающее 3D-сканер и бесплатное ПО, специально предназначено для инженерных классов школ, для технических колледжей и вузов, и мы видим в нем большой потенциал для российских образовательных учреждений.

Отечественный рынок 3D-сканирования крупногабаритных объектов существенно вырос за счет появления задач по BIM-проектированию, так как российские предприятия перенимают опыт лучших зарубежных компаний. Немалую часть задач, решаемых iQB Technologies по сканированию больших объектов, выполняют промышленные 3D-сканеры Surphaser – они позволяют оцифровывать с субмиллиметровой точностью сложные конструкции, требующие минимальных допусков, грузовики, вагоны и пр. Общемировой тренд в этой категории оборудования – появление недорогих компактных лазерных систем в формате смартфона. Пример такого устройства – Leica BLK3D, рассчитанная на сканирование небольших помещений.

Аддитивные установки нового поколения уже здесь

Андрей Трофимов, директор по стратегическому планированию iQB TechnologiesВ уходящем году на российском рынке принципиальных изменений не произошло. Если мы говорим об аддитивных технологиях, по-прежнему применяются установки, предназначенные для создания оснастки (как правило, для литейных процессов). Металлические 3D-принтеры используются и будут использоваться в ближайшее время только для опытно-конструкторских работ, но не для решения конкретных производственных задач и выпуска конечных изделий.

На мировом рынке происходит процесс перехода к новому типу аддитивных машин, которые придут на место 3D-принтеров, изначально предназначавшихся для проведения экспериментов. Эти последние применяются и в промышленности, но вплоть до настоящего времени их достаточно непросто встроить в технологические процессы в силу большой дискретности самого производственного цикла. Сейчас предприятия, внедряющие аддитивное производство, предъявляют более высокие требования к встраиваемости этого оборудования в автоматизированный или полуавтоматизированный технологический процесс. Разработчики 3D-принтеров стремятся ответить на этот вызов, и в недавнее время появились решения, которые могут знаменовать появление аддитивных установок нового поколения.

• Это, в первую очередь, аддитивный комплекс печати металлами SLM 800 от SLM Solutions. Когда машина оснащена автоматизированным шлюзом для выгрузки изделий и есть автоматизированная камера, способная принять это изделие, очистить его от лишнего расходного материала и выдать в цех для последующей обработки, – это достаточно серьезный шаг по автоматизации самих процессов производства.
• Аналогичный подход, но пока без автоматизированной камеры очистки, мы видим у компании AddUp, оснастившей таким шлюзом свою модель FormUp 350, и у Concept Laser, входящей в состав General Electric Aviation.
• Решение другой важной задачи адаптации аддитивного оборудования к технологическим процессам производства продемонстрировала компания Realiser, входящая в концерн DMG Mori: модель Lasertec 30 SLM оснащена сменными модулями системы rePLUG для перехода с одного материала на другой в самый короткий срок за счет минимизации объемов регламентных работ.
• Подход к сокращению времени загрузки и выгрузки изделий в аддитивной машине был продемонстрирован на экспериментальной установке компании Trumpf, совмещающей в единое решение аддитивную установку и роботизированную систему манипулятора.
  
  

Появление подобных решений диктуется рынком тех стран, где аддитивное производство уже активно применяется.SLM 800 – аддитивная установка печати металлами, которая полностью интегрируется в автоматизированные производственные процессы

С внедрением 3D-сканирования в России дело обстоит несколько лучше, чем с аддитивным производством, поскольку контроль геометрии применим к любому изделию. Кроме того, 3D-сканеры – устройства мобильные, способные работать дистанционно. Мы видим по росту заказов, которые выполняет как iQB Technologies, так и наши конкуренты, что конечные клиенты в таких отраслях, как строительство, авиастроение и судостроение все активнее внедряют эту технологию.

Такая динамика зачастую связана с тем, что предприятия переходят на технологию проектирования в 3D. Если уже есть эталонная 3D-модель, то результат сканирования дает представление о положении вещей в реальном объекте, и его можно сравнить с эталонной моделью.

Что касается классического машиностроения, особенно точного, здесь ситуация несколько сложнее. 3D-сканирование еще ищет свое место в конкретных процессах, применительно к конкретным узлам и деталям – там, где оно будет эффективнее классических КИМ.3D-печать композитами. Фото: autodesk.com

Основные тенденции развития 3D-печати и 3D-сканирования в России:

• Продолжает увеличиваться драматическое отставание России от передовых стран Запада и Востока в промышленном развитии. По-прежнему у нас нет стандартов и ГОСТов, которые бы позволили модернизировать старые, соответствующие ГОСТам процессы и заменять старые материалы на новые.
• Подготовка кадров, необходимая для освоения новых технологий, явно отстает от потребностей промышленности. Многие дисциплины, ставшие де-факто стандартом при подготовке инженерно-конструкторских кадров в странах Запада и Востока, все еще являются передовым опытом для высшего образования в России. Подготовка таких специалистов сейчас возможна только на коммерческой основе в рамках второго образования или программ переподготовки. Компания iQB Technologies работает над тем, чтобы в одном из российских вузов появился курс по аддитивным технологиям.
  
  

Главные мировые тренды 2018 года в 3D-индустрии:

• Продолжается процесс поиска задач, которые было бы целесообразнее решать с помощью 3D-технологий, а не классических методов. Думаю, этот процесс будет достаточно долгим, и на него колоссально влияет разработка и создание новых материалов. Аддитивные технологии снимают многие ограничения традиционного производства (особенно с точки зрения материалов, подлежащих станочной обработке), поскольку позволяют воспроизвести любые формы. Появляются возможности по созданию материалов, которых раньше не было, – композитов. За ними будущее.
• В ближайшие года два ожидается очередной передел рынка 3D-оборудования. После продажи компаний Concept Laser, Arcam и Realiser в 2016-2017 годах крупных слияний или поглощений не было. Поскольку 3D-технологии уже доказали свою жизнеспособность, они внедряются в целом ряде технологических процессов. Соответственно, компании, которые оказываются передовиками с точки зрения либо технологии, либо объемов продаж, либо занятых нишевых рынков, становятся привлекательны для потенциальных инвесторов.
  
  

Итоги года: кратко

• Существенных прорывов не произошло. Производители совершенствуют существующие технологии, улучшают функционал 3D-принтеров и 3D-сканеров.
• Вместе с тем, передовые разработки в области селективного лазерного плавления (SLM 800, DMG Mori Lasertec 30 SLM) позволяют говорить о скором появлении 3D-принтеров нового поколения.
• Большие ожидания связаны с разработкой новых материалов для 3D-печати, в первую очередь композитных.
• Тренд года в 3D-печати: резкий рост производства SLA-принтеров.
• Тренд года в 3D-сканировании: автоматизированный контроль качества на базе 3D-сканера и робота-манипулятора.