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

Революционный процесс идет, но революции не произошло | 3D-печать: стереолитография, вперед! | 3D-сканеры роботизируются | Аддитивные установки нового поколения уже здесь | Главные тренды 3D-индустрии в России и в мире | Итоги года: кратко

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 Technologies

В 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.

Есть вопросы или нерешенные проблемы, связанные с применением 3D-технологий, покупкой или эксплуатацией оборудования и ПО? Хотите воспользоваться услугами 3D-печати или 3D-сканирования? Обращайтесь в iQB Technologies!

Задайте вопрос эксперту

3D-печать: стереолитография, вперед!

Никита Кудряшов, продакт-менеджер iQB Technologies по аддитивным установкам

Общемировые 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:

1. Большинство производителей делают упор на увеличение камеры построения, скорости печати, использование нескольких материалов либо новых материалов.
2. 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).
3. 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).

Эксперты iQB Technologies рекомендуют: 8 трендов развития аддитивных технологий: итоги Formnext 2018

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 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 обеспечению

Общемировая 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

Эксперты iQB Technologies рекомендуют: Как контролировать до 660 деталей в день с помощью 3D-сканера

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 Technologies

В 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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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

Эксперты iQB Technologies рекомендуют: Как руководителю предприятия оценить эффективность внедрения 3D-технологий

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

1. Существенных прорывов не произошло. Производители совершенствуют существующие технологии, улучшают функционал 3D-принтеров и 3D-сканеров.
2. 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.
3. Большие ожидания связаны с разработкой новых материалов для 3D-печати, в первую очередь композитных.
4. Тренд года в 3D-печати: резкий рост производства SLA-принтеров.
5. Тренд года в 3D-сканировании: автоматизированный контроль качества на базе 3D-сканера и робота-манипулятора.

Статья опубликована 25.12.2018 , обновлена 18.04.2022