Аддитивное производство и новая бизнес-модель прибыльного предприятия

Как 3D-технологии меняют структуру производства | От центров быстрого прототипирования к новой бизнес-модели | Разработка новых материалов для 3D-принтеров | Конкурентоспособность в области 3D-печати и 3D-сканирования | Стратегии для российских производителей

В продолжение темы эффективности внедрения 3D-технологий: директор по стратегическому планированию iQB Technologies Андрей Трофимов рассказывает о бизнес-модели, которая станет прорывом в контексте Индустрии 4.0, о разработке новых материалов для аддитивного производства и о проблемах конкурентоспособности производителей 3D-оборудования, в том числе российских.

– 3D-технологии уже всерьез меняют правила игры для производственных предприятий. Чего можно ждать в ближайшей перспективе?

– Произойдет изменение самой структуры производства. Уже сегодня мы наблюдаем рост числа предприятий нового типа. Компании, специализирующиеся на применении аддитивного производства для изготовления тех или иных узлов и деталей, расширяют свой функционал и предлагают конечному заказчику полный комплекс услуг – начиная с разработки конкретного проекта производства какой-либо детали новым способом до выпуска конечной продукции. Эти предприятия работают на условиях, близким к условиям аутсорсинга.

Такие компании берут на себя выполнение работ на следующих этапах:

1. проектирование;
2. адаптация модели к производству;
3. разработка самой технологии производства;
4. опытное производство с выдачей полного набора технической документации для своего заказчика, который затем организует серийное производство;
5. как вариант – выполнение заказов на серийное производство.

Предприятия с таким набором компетенций получают все больше и больше заказов, они растут, увеличивается их количество и доля в процессе производства. В ближайшее время мы увидим явную тенденцию к тому, что их вклад в национальное производство – в масштабах конкретных стран – будет все более и более существенным.

Эта тенденция не означает концентрацию аддитивного производства только в рамках такого типа предприятий, а указывает на увеличение разнообразия способов производства. Жизнеспособность производства как вида бизнеса все больше определяется гибкостью в адаптации технологических процессов к постоянно меняющимся запросам заказчиков и способностью монетизировать знания и опыт, отвечающие этим запросам.

– Компании нового типа будут занимать все большую долю рынка. А какие конкретно преимущества они предлагают партнерам?

– Вы можете обратиться к специалистам такого предприятия на разных стадиях зрелости проекта. Можно принести им голую идею – и они сделают все остальное. Можно прийти с готовой 3D-моделью – они организуют производство. Если вы придете с готовой моделью и с пониманием того, из какого материала и на каком оборудовании продукт может быть произведен, то сможете заказать и получить тестовый образец.

Дальнейшие формы сотрудничества определяются стратегией развития, принятой на каждом конкретном предприятии нового типа. Наиболее заметны сейчас три тенденции:

• стремление замкнуть на себя максимальное количество этапов жизненного цикла изделия от формулирования первоначальной идеи до выпуска конечной продукции;
• сконцентрировать усилия на разработке технологии производства, включая проведение всех необходимых научно-исследовательских и опытно конструкторских работ и стать, таким образом, поставщиком ноу-хау;
• совершенствовать компетенции в области внедрения аддитивного производства под заказ, то есть движение в сторону инжинирингового бизнеса c новым набором компетенций.

В результате уже сейчас предприятия, приближающие переход национальных экономик к тому, что принято называть Индустрия 4.0, демонстрируют заметную гибкость подходов к сотрудничеству и предлагают своим партнерам и заказчикам целый спектр возможных алгоритмов взаимодействия и разделения компетенций и функций в процессе организации производства.

– По сути дела, это совершенно новая бизнес-модель.

– Да, и она приходит на смену модели RP-центра, которая появилась на рубеже 1990-х – 2000-х. Центр быстрого прототипирования – предприятие, которое занимается только выпуском продукции по модели стороннего разработчика либо осуществляет полный цикл реверс-инжиниринга.

Происходит это следующим образом: объект сканируется, полученное облако точек преобразуется в 3D-модель, затем уже в параметрическую модель вносятся изменения, далее идет подготовка к производству и собственно изготовление изделия.

Со временем RP-центры стали накапливать больше компетенций и предлагать больший набор услуг предприятиям-заказчикам. Их деятельность уже включала не просто производство, но и довольно серьезную интеллектуальную составляющую в области проектирования и адаптации, вплоть до разработки конкретных рекомендаций по внедрению. Таким образом работает и воплощается в жизнь новая бизнес-модель.

И второй важный тренд – это разработка новых материалов, прежде всего композитных. Дело в том, что аддитивное производство не успевает за потребностью в узлах и деталях из композитных материалов, которые определяют потребительские свойства конечного изделия. Очень многие институты и предприятия сейчас заняты разработкой материалов, промышленное применение которых ранее было технически недоступно. Сейчас, с появлением новых способов производства, такая возможность стала реальностью, уже идут исследования материалов на микроуровне. Речь идет, например, о построении кристаллических решеток с включенными в них специфическими элементами, которые определят набор материалов индустрии будущего. 

Производство уже давно ожидает подобные материалы и оборудование, позволяющие строить изделия с новыми потребительскими свойствами. Однако пока остаются открытыми некоторые технологические вопросы, включая обеспечение равномерной текучести материалов и их неравномерную усадку по трем осям.

Существующие решения дают возможность проводить эксперименты для подбора уникальных настроек аппаратной части под каждую конкретную деталь методом проб и ошибок без возможности алгоритмического расчета на базе готовых настроек. Видимо, прорыв в этом направлении будет обусловлен рождением нового ноу-хау.

Жизнеспособность производства как вида бизнеса все больше определяется гибкостью в адаптации технологических процессов к запросам заказчиков и способностью монетизировать знания и опыт, отвечающие этим запросам.

 

– В связи с изменением бизнес-модели производители 3D-сканеров и 3D-принтеров столкнутся с новыми вызовами. Чем они должны руководствоваться, чтобы быть конкурентоспособными?

– В индустрии 3D-сканирования первоочередное значение имеет применение математических алгоритмов, позволяющих получать высокую точность при оцифровке объектов, и производить оборудование, работающее с объектами разного масштаба и формы на разных расстояниях.

Например, одна из задач макромасштаба – эффективное сканирование таких крупных объектов, как корабли и самолеты. В этом случае на этапе сборки и контроля геометрии важной задачей является минимизация затрат – как трудовых, так и временных, и такие задачи успешно решают 3D-сканеры, облегчающие труд инженеров и метрологов. Чем выше точность и скорость сканирования макрообъекта, чем выше качество программного обеспечения, которое позволяет находить принципиальные решения в плане совпадения или несовпадения геометрии изначальной цифровой модели, тем более конкурентоспособным будет производимый продукт.

Говоря об аддитивном производстве, мы сталкиваемся со следующими вопросами:

• скорость построения;
• размер камеры построения;
• набор расходных материалов;
• свойства материалов;
• точность производства (т.е. соответствие конечного изделия математической модели, построенной инженером).

Директор по стратегическому планированию компании iQB Technologies Андрей Трофимов

Очень важный параметр – это свойства материала, который стал частью изделия и определяется режимами печати (связывание, склеивание, сплавление или спекание), применяемыми в самом процессе производства. Умение построить этот процесс и управлять им таким образом, чтобы количество энергии, сообщаемое от источника к материалу, точно соответствовало свойствам материала на выходе, – это и является сейчас предметом основной конкуренции ведущих производителей. Мы говорим обо всех базовых технологиях аддитивного производства:

• селективном лазерном плавлении (SLM),
• селективном лазерном спекании (SLS),
• лазерной стереолитографии (SLA).

Чтобы научиться управлять этим процессом, нужна серьезная научная работа. Путь, который прошли ведущие производители, исчисляется десятками лет непрерывной научной работы. Фактически только с середины 1990-х годов основные технологии, которые сейчас применяются, стали пригодными для внедрения на промышленных предприятиях.

Полноцветная и многоструйная 3D-печать (CJP, MJP) стала доступна гораздо раньше, но она предполагает моделирование и макетирование, а не изготовление конечного изделия или оснастки для производства.

– Есть ли у российских производителей 3D-оборудования предпосылки конкуренции с лидерами мирового рынка?

– В России есть попытки создания собственных машин, но поскольку это проекты молодые, они пока не могут составить конкуренцию крупным мировым производителям. Для того чтобы российские компании вышли со своей продукцией на рынок, даже на российский, и были конкурентоспособны, им потребуется достаточно много времени. И это связано с возможностью не просто произвести оборудование, но и разработать соответствующую технологию.

– Какие стратегии могут использовать отечественные производители?

– Существует три возможности:

1. заниматься собственными разработками;
2. купить технологию и ее развивать;
3. купить носителей знаний и на основе их труда создать собственное ноу-хау.

Мы видим, что отечественные компании пытаются идти первым путем – ведут с нуля разработки, которые базируются на имеющемся в России интеллектуальном потенциале и достижениях российских институтов, вузов или производственных предприятий.

Встраивание в общемировой процесс займет немало времени, но общая тенденция, о которой я уже говорил, просматривается: это трансформация всей структуры производства в рамках модели, известной как Индустрия 4.0.

Закажите консультацию 3D-экспертов

Статья опубликована 28.02.2018 , обновлена 27.04.2021