В рамках промышленной революции 4.0 получает развитие цифровое производство, подразумевающее, в частности, широкое применение аддитивных технологий. В 2020 году этот сегмент мирового рынка составил $12 млрд. При прогнозируемом ежегодном росте на 20-30% к 2030 году он достигнет $60 млрд. Вопросы внедрения новых технологий и их интеграции с традиционным производством активно обсуждаются, но перспективность самого направления не вызывает сомнений.

Суть аддитивных технологий: прибавлять, а не вычитать

В традиционном производстве заготовки подвергаются механической обработке, деформациям. От них отсекается все лишнее. При применении аддитивных технологий материал не удаляется, а прибавляется. Происходит «выращивание» конструктивно сложного изделия из начальной бесформенной массы сырья

Широко известной разновидностью аддитивного производства является 3D-печать, при которой расходный материал также добавляется на платформу или к заготовке, в результате чего происходит послойное формирование изделия. Таким образом изготавливают детали двигателей и топливных систем, корпуса для механических и электронных устройств, медицинские импланты и т.д.

Актуальность и эффективность аддитивного производства

По мнению экспертов у аддитивного производства большое будущее. Даже несмотря на высокую стоимость оборудования, применение новых технологий экономически оправдано. Среди преимуществ выделяют:

• существенное сокращение издержек;
• мобильность и оперативность производства;
• изготовление изделий сложной геометрической формы;
• придание изделиям улучшенных свойств.

Оправданные потери сырья в традиционном производстве могут достигать 85%. При аддитивном производстве используется ровно то количество материала, которое необходимо для изготовления изделия. То есть потери сведены к минимуму. Это сокращает расходы предприятия, в том числе на транспортировку и хранение сырья.

При внедрении аддитивных технологий появляется возможность изготавливать изделия, которые невозможно изготовить другим способом. К таковым относятся детали, размещенные внутри других деталей, сетчатые конструкции и т.п.

Благодаря новым методам, уменьшается число составных частей в сложных деталях, что также значительно удешевляет производство. К примеру, при изготовлении традиционным способом топливной форсунки реактивного двигателя, нужно путем сварки соединить более 10 элементов. На 3D-принтере такие форсунки печатаются целиком без трудоемких сварочных процессов.

Аддитивное производство предусматривает создание цифровых производственных моделей. Виртуальная копия будущего изделия проходит весь технологический цикл, что позволяет заранее определить возможные проблемы, исключить брак, а вместе с ним непредвиденные издержки.

Цифровое моделирование также позволяет быстрее запускать в производство новые изделия и оперативно реагировать на потребительский спрос. Появляется возможность мгновенной передачи трехмерных моделей на производственные площадки, расположенные в любых точках мира.

Аддитивные технологии в контексте наукоемких производств

За счет послойного построения изделия могут приобретать уникальное сочетание свойств и улучшенные характеристики. К примеру, показатели плотности и остаточного напряжения у металлических деталей, полученных на SD-принтере, выше, чем у аналогов, полученных с помощью механической обработки или литья.

При уменьшении количества сборочных единиц уменьшается вес готового изделия, а прочность повышается. Это особенно важно в авиа- и автомобилестроении. Уже сейчас есть прототипы печатных автомобильных двигателей, вес которых уменьшен на 100–120 кг.

Одним из флагманов внедрения аддитивных технологий в авиастроение стало российское предприятие «Редуктор-ПМ». Здесь планируется серийное производство деталей трансмиссии для вертолетов «Ансат». На смену литью, штамповке и механообработке придет 3D-печать.

Востребованность аддитивных технологий растет, и сфера их применения стремительно расширяется. Происходит интеграция инноваций в уже существующие технологические процессы, что позволяет удешевить производство, снизить трудозатраты, сэкономить ресурсы предприятия и расширить номенклатуру производимой продукции.