Числом и умением

Бизнес-миссия, о которой мы расскажем, была организована на высшем уровне франко-российской торгово-промышленной палатой (CCI France Russie), а также её центром научно-технологической̆ кооперации Nauka Innov. Стоит отметить, что Nauka Innov является первым центром развития французских и российских высокотехнологичных проектов, в функции которого входит развитие сотрудничества двух стран.

Мы были любезно приглашены к участию в мероприятии, потому что 25-летний опыт и компетенции нашей компании в области инженерного консалтинга, который, как надеемся, стал большим вкладом в техническое перевооружение российских предприятий, известны не только в России, но и во Франции. Мы всегда готовы поделиться своими наработками с партнерами и предприятиями, ведь цель, которую мы всегда добиваемся — это повышение конкурентоспособности наших заказчиков на основе лучших мировых практик. Предлагаем вам ознакомиться с выдержками из отчета о посещении исследовательских центров и производственных объектов Франции, тем или иным образом ответственных за развитие отрасли так популярной сегодня трехмерной печати.

Ни для кого не секрет, что крупные и важные центры компетенций аддитивных технологий сегодня представлены двумя странами: Германией и США. Германия, благодаря Институту лазерных технологий Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Laser Technology), стала передовой страной в области лазерных технологий сплавления и спекания порошковых материалов. Более того, именно лазерные технологии имеют все шансы стать стандартом для оснащения цифровых производств Индустрии 4.0. Многочисленные разработчики из разных стран мира сегодня активно используют наработки института для создания своих систем лазерного отверждения материалов, предлагая, зачастую, очень интересные и доступные решения.

С другой стороны США предоставляют лучшие условия для развития бизнеса и активно инвестируют в стартапы с отличными от лазерных принципов построения моделей. Американские компании Stratasys и 3D Systems, известные своими принтерами для работы с термопластиками и фотополимерами, имеют львиную долю рынка аддитивных технологий, все больше концентрируясь на профессиональных и производственных решениях для изготовления оснастки и конечных изделий. Сложно сказать, на каких принципах будут основаны технологии, которым предстоит главенствовать в будущем. Сейчас же для инноваторов открыто широкое поле для деятельности: наиболее удачливым из них представляется шанс получить серьезные инвестиции и доверие заказчиков, а заводам — возможность опробовать трендовые технологии и технологии будущего.

До недавнего времени говорить о Франции, как о крупном игроке в аддитивных технологиях в определенном смысле не приходилось. Однако, три-четыре года назад СМИ, а также мировые выставки и конференции получили сигнал о становлении Франции как нового центра компетенций с широким рядом технологий, программных продуктов, а также сырья для осуществления полного цикла производства с помощью аддитивных технологий. И это неудивительно, ведь инженерная школа Франции является одной из самых сильных в мире — достаточно упомянуть таких промышленных лидеров, как Airbus, Dassault Systèmes, Schneider Electric, Air Liquide, Michelin, Safran, Alcatel-Lucent, Air France-KLM, Dassault Aviation, французские автозаводы и многие другие.

По словам генерального директора CCI France Russie Павла Шинского, а также Адриена Даньера, президента Nauka Innov, во Франции насчитывается около 120 компаний, занимающихся аддитивными технологиями, причем 57 из них — это исследовательские центры на базе вузов и корпораций. Помимо частных инвестиций в аддитивные технологии, государство уже инвестировало более 100 млн евро с целью вывода Франции в ряд ведущих поставщиков решений для аддитивного производства.

Начнем знакомство с лидерами аддитивного производства с разработчиков материалов для «металлических» 3D-принтеров. Компании Aubert & Duval и Erasteel (группа Eramet) известны не только во Франции, но и далеко за ее пределами, как производители широкого ассортимента высокопрочных металлических порошков для самых требовательных отраслей промышленности, таких как авиастроение, космическая промышленность, энергетика. Почти 140-летний опыт работы Eramet в области производства цветных металлов и сплавов, никелевых сплавов и суперсплавов, а также высокоэффективных специальных сталей, титановых порошков, порошков для HIP, быстрого производства и технологии MIM делает ее заметным мировым игроком. Порошки производства Eramet используются в производстве газовых турбин, двигателей для авиационной, автомобильной, космической промышленности, в инструментальном производстве, в медицинской промышленности. Наконец, стоит отметить, что все основные производители аддитивного оборудования в Европе используют порошки этих компаний.

Теперь о производителях оборудования. Ведущий производитель оборудования для аддитивного производства для работы с керамикой компания 3DCeram, была создана в 2001 году в Лиможе, центре «ноу-хау» по керамике. Технология SLA компании работает посредством сканирования лазерным лучом выровненной керамической пасты. После печати следует цикл удаления связующего вещества и спекание частиц керамики в печи с неизменной усадкой модели. Усадка моделей находится в пределах 15-21%и компенсируются благодаря фирменному программному обеспечению. Постобработка деталей может проводиться посредством виброгалтовки, шлифовки или ЧПУ-обработки. Технология позиционируется компанией уже для конечного применения, минуя научные исследования. Все чаще за керамическими моделями обращаются компании из авиационной, медицинской, энергетической, ювелирной промышленности. Будущее в компании видят в развитии линейки установок, использующих несколько моделирующих материалов в одном цикле печати.

Настоящей кузницей различных аддитивных технологий является компания Prodways — производитель оборудования для работы с пластиками, керамикой и полимерами по технологиям Plastic Laser Sintering, Plastic DLP Movinglight, Ceramic DLP Movinglight. Их решения применяются в авиационной, космической, автомобильной промышленности, в медицинской сфере и научно-исследовательских центрах.

Компания BeAM Machines SAS — ведущий европейский производитель оборудования для аддитивного производства с помощью осаждения металлопорошковых композиций LMD (другое название технологии — лазерная газопорошковая наплавка). Компания родом из научно-исследовательского центра IREPA LASER, где на протяжение 15 лет изучались вопросы в области лазерной̆ газопорошковой̆ наплавки. Итогом их деятельности стало образование в 2012 году компании BeAM Machines SAS (BeAM — сокр. от Be Additive Manufacturing, с англ. «быть аддитивным производством», а также от англ. «луч»). Компания выпускает ряд установок для промышленного производства.

На установках Modulo или Magic можно осуществлять достаточно сложные работы, выращивая детали «с нуля», либо добавлять материал к уже имеющимся деталям (изготовленным по традиционным технологиям, либо посредством технологии SLM), а также ремонтировать изношенные части узлов в рамках ТоИР техники на базе быстро разворачиваемых ремонтных площадкок. К слову, в г. Цинциннати (США) уже действует производственная площадка BeAM для расширения влияния на рынке и увеличения компетенций компании. До конца 2017 года планируется поставка новых установок Modulo 400 в исследовательский центр Safran, политехнический институт Антуана де Сент-Экзюпери (IRT Saint Exupéry) и компанию OPT’ALM группы Rossi Aero. В 2018 году будет произведена поставка установки Magic в Наньянский технологический университет в Сингапуре.

Что касается сложившихся отношений сотрудничества между Францией и Россией в плане развития технологий газопорошковой наплавки, то здесь хотелось бы отметить подписанный весной 2017 года Меморандум между компаниями BeAM Machines SAS и Санкт-Петербургским государственным морским техническим университетом (СПбГМТУ). Обе компании добились немалых успехов в инновационном аддитивном производстве и, объединив усилия, смогут усилить компетенции и эффективно развивать перспективную технологию. Подписание Меморандума говорит о признании российской инженерной школы и отечественных технологий за рубежом, что без сомнения будет полезно для развития отечественной промышленности. Перспективное взаимодействие компаний не только обеспечит расширение их компетенций, но и поднимет престиж российской науки и промышленности в мире, а также будет способствовать появлению и эффективному развитию нового оборудования на мировом рынке аддитивных технологий.

Компания AddUp (ранее Fives Michelin Additive Solutions), уже достаточно известная в России — это совместное предприятие двух французских компаний Fives Group и Michelin. В портфеле предложений компании пока одна установка FormUp 350 и гибко конфигурируемое комплексное решение AddUp Flex care System, в основе которых лежит технология SLM. В ближайших планах AddUp расширить линейку уникальными и востребованными системами, внеся серьезный вклад в мировую экспансию лазерных аддитивных технологий.

Одними из ключевых особенностей предложения AddUp можно назвать сопровождение клиентов на всех этапах аддитивного производства, начиная от консалтинговых услуг, обучения, разработки конструкции деталей, тестовых работ, а также поставки оборудования.

Двадцатилетний опыт Michelin доказал, что серийное промышленное производство металлических деталей для изготовления пресс-форм с производительностью около 1 млн деталей в год может быть экономически эффективным и организовано с помощью аддитивных технологий. Единственные в своем роде шины CrossClimate и CrossClimate + изготавливаются с помощью пресс-форм с напечатанными ламелями сложной геометрии, которые невозможно получить традиционными способами производства.

Цех аддитивного производства Michelin, ввиду строгой конфиденциальности, нам сфотографировать не удалось, однако читатель может поверить нам на слово —все в цехе оборудовано по последнему слову техники: аддитивные установки, периферийное оснащение для подготовки и подачи порошка, газа, мойки готовых деталей, постобработки, интегрированной системой контроля. Работа оборудования, как и полагается для серийного производства, происходит в режиме 24/7.

Большое значение в компании уделяют охране труда, безопасности и защите окружающей среды. Ввиду работы с мелкодисперсионными порошками с фракцией 6-8 мкм, каждый вход и выход из цеха сопровождается утомительным для посетителей, но привычным действием для штатного персонала — облачением в спецодежду.

Следующий важный игрок — промышленный кластер ViaMéca, в состав которого входят компании, выполняющие совместные проекты инновационного характера: компании и группы компаний, исследовательские институты — государственные или частные, учебные заведения. Основные направления деятельности кластера — инженерия услуг, аддитивные технологии, автоматизация и роботизация, а также процессы для повышения качества поверхностей изделий.

Сообщество RAFAM (аддитивное производство металлических изделий региона Рона-Альпы) объединяет шесть региональных лабораторий, специализирующихся на аддитивном производстве металлических изделий. RAFAM оказывает компаниям поддержку на всех этапах квалификации, производства и постобработки, связанных с инновационными технологиями.

Национальная высшая школа искусств и ремёсел, основанная еще в 1780 году, осуществляет подготовку инженеров, магистров и кандидатов наук в различных областях. Школа сотрудничает с ведущими университетами Москвы, Санкт-Петербурга и Томска. Специалисты вуза исследуют различные аддитивные технологии (преимущественно металлопорошковые), поведение материалов, разрабатывают программное обеспечение для симуляции процессов синтеза.

Софтверный гигант ESI, один из мировых лидеров в области программного обеспечения, широко известен в области изучения физики материалов и позволяет производителям оборудования заменить реальные испытания на компьютерные модели процессов. Компания разрабатывает программную среду для многочисленных виртуальных процессов, происходящие в производстве, включая создание виртуального двойника изделия — Hybrid Twin™, виртуальную реальность, BIG DATA, облачные вычисления, системное моделирование. Немаловажная роль отведена моделированию процессов аддитивного производства из металлического порошка. Разработанная компанией интегрированная вычислительная платформа проектирования материалов ESI-Additive Manufacturing включает также инструменты для оценки коробления, которые объективно и эффективно прогнозируют поведение обрабатываемого объекта во время процесса создания, а также после его снятия с подложки.

Среди пользователей продуктов ESI стоит отметить такие компании, как Volkswagen, Ford, Mazda, СГАУ, НИТУ «МИСиС», КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева, МГТУ «СТАНКИН», МАИ, Корпорация «Иркут», ФГУП «Салют», ФГУП «Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова», ФГУП «ЦАГИ», АО «НПО «ЦНИИТМАШ», ОК РУСАЛ, ПАО «ОДК-Сатурн» и другие.

Сотрудничество российских компаний и вузов с ESI и университетами Франции способствуют развитию научного потенциала обеих сторон. Интенсивный обмен опытом использования ПО, раскрытие некоторых ноу-хау, систематические конференции и симпозиумы поднимают уровень развития специалистов обеих стран. Обсуждаемые проблемы и предложения становятся частью стратегии развития софтверных гигантов и отечественных молодых, но перспективных продуктов, все чаще появляющихся, несмотря на факторы антироссийских санкций.

Всемирно известная группа Safran Tech занимается разработкой в области высоких технологий и является ключевым поставщиком предприятий авиационной, космической и обороной промышленности. Исследовательский центр Safran SMARTEC группы создан в 2001 году благодаря усилиям Safran Snecma (70% инвестиций) и НПО «Сатурн» (30% инвестиций). Центр занимается проектированием изделий для их изготовления с помощью аддитивных технологий, тем самым формируют облик авиационного производства будущего. Изучаются возможности и проблемы эксплуатации самого передового аддитивного оборудования, работающего на технологиях SLS, SLM, LMD, EBM. Инженеры центра большое значение уделяют сокращению веса деталей и стоимости их изготовления, используя возможности программного обеспечения с топологической оптимизацией, полным контролем параметров оборудования, входного и выходного контроля качества изделий. В штате центра трудится 150 экспертов. Safran Tech активно взаимодействуют со многими предприятиями и университетами в РФ.

Хотелось бы обратить внимание на консорциум Sofia 2016-2022 (бюджет более 50 млн евро), занимающегося разработкой аддитивного производства путем взаимодействия со всей производственно-сбытовой цепочкой (порошки, оборудование, технология). В проектную группу входят такие компании, как Aubert & Duval, ESI Group, FusiA, Michelin, Safran, VOLUM-e, Zodiac Aerospace, а также школы и университеты: Centrale Supelec, Centrale Nantes, Ecole Polytchnique, ENS Paris-Saclay (ENS Cachan), Université Paris Diderot, Université Paris-Sud, Université Pierre et Marie Curie — Paris VI. Инициатор консорциума — Fives Michelin Additive Solutions.

Также начала свою работу инициатива AFTER ALM 2017-2020, участники которой ставят цель исследование различных методов обработки для улучшения качества поверхности напечатанных деталей, сокращение количества легко отделяемых частиц порошка с поверхности, улучшение функциональных свойств деталей и многое другое.

Компании Комиссариата по атомной и альтернативной энергии CEA Tech и CETIM — это французские исследовательские центры, поддерживающие промышленные отрасли при помощи проектов технологического развития. Эти компании являются партнерами в рамках программы открытия хаба аддитивных технологий («Additive Factory Hub»). Цель программы — объединить наиболее эффективные практики и методы для ускорения процесса развития аддитивного производства в отрасли.

Основываясь на своем широко признанном опыте, CEA Tech активно участвует в совместных проектах с большим количеством академических и промышленных партнеров.

Во Франции имеется несколько крупных компаний, предоставляющих сервис позаказного производства. Одна из них — Volume-E, являющейся современным сервисным бюро с мощнейшей производственной базой, специализирующейся на высокоэффективном аддитивном производстве полного цикла. Компания основана в 1970-м году и принадлежит семейному холдингу 3DS GROUP через MMB Group. Группа компаний активно развивает как традиционные, так и инновационные подходы в изготовлении прототипов и серийной продукции. Основные отрасли промышленности, с которыми они активно работают, это ювелирная, автомобильная, авиационная, космическая, электронная и медицина. Среди их постоянных заказчиков можно отметить следующие компании: LVMH (Dior, Dom Pérignon), Puig (Paco Rabanne, JP Gaultier), Pernod Ricard, Peugeot-Citroën, Renault, Toyota, Faurecia, Safran (сертифицированные детали ready to fly), Thales, Zodiac Aerospace, Aptar Pharma, Pharma-technology.

Оборот Volume-E 2016 году составил 6,6 млн евро, включая 10% за пределами Франции. Парк оборудования включает 7 фрезерных ЧПУ станков, 4 установки для вакуумного литья в эластичные формы, печи, гальванический цех и камеру покраски. Аддитивное оборудование представлено более чем 20 установками, работающими по технологиям SLA, SLS и SLM!

Завершая рассказ хотелось бы сделать некоторые основные выводы.

1. Правительство Франции и частные компании активно инвестируют в отрасль аддитивных технологий. Осуществляется сильная поддержка малого и среднего бизнеса с ежегодными инвестициями 6 млн евро. Заинтересованность в развитии собственных аддитивных технологий выражают как предприятия ВПК Франции, так и такие мировые лидеры, как Airbus, Michelin, SAFRAN, 3DCERAM, Prodways и пр. Подтверждающим вектором развития аддитивных производств является развитие технологических инициатив на государственном уровне, например, Sofia и AFTER ALM. Все это говорит о серьезных планах стать полноправным участником рынка аддитивных технологий, составив конкуренцию Германии и США.
2. Франция имеет высокий научный и инженерный потенциал. Например, в стране имеется 57 исследовательских центров, некоторые из которых уже взаимодействуют с российскими учебными учреждениями и предприятиями в области развития аддитивных технологий. Во Франции отлично понимают, что очень важно формировать новое мышление как у конструкторско-технологического, так и управленческого состава предприятий с опорой на новые технологии производства.
3. Франция проявляет активность в разработке программного обеспечения для моделирования процессов аддитивного производства, позволяющее до фактического изготовления изделий провести анализ и верификацию как процесса построения (переспекание, не полное спекание, качество дорожек, моделирование опорных конструкций и т.п.), так и вспомогательных процессов по термообработке напечатанных изделий. Инженерное обеспечение для математического моделирования процессов аддитивного производства позволит оперативно и менее затратно оценивать качество и свойства деталей на этапе компьютерной конструкторской разработки.
4. Опыт Michelin показал, что серийное производство с помощью аддитивных технологий может быть выгодным как по стоимости, так и конкурентоспособным по срокам и сложности изготовления изделий, недоступной ранее.

В заключении автор хотел бы выразить особую благодарность команде CCI France Russie и Nauka Innov, благодаря усилиям которых мы смогли посетить крупнейшие инженерные и производственные компании Франции, наладить контакты и на деле убедится в большом потенциале нового и сильного европейского игрока в аддитивном производстве. Мы абсолютно убеждены в том, что в скором времени весь мир будет считать Францию страной передовых премиальных решений для 3D печати, что уже подтверждается соответствующими инвестициями и желанием правящих кругов, вузов и частных компаний соответствовать разработкам мирового класса.

С другой стороны, Россия тоже может предложить интересные и перспективные разработки как на уровне производственных аддитивных комплексов, так и в программных решениях. Объединение инженерных школ России и Франции — шанс обеих сторон заявить о себе как об элитарных разработчиках инновационных решений производства Индустрии 4.0.

Журнал «Умное производство», № 4 (40), декабрь 2017, Дмитрий Трубашевский, группа компаний «Солвер», ООО «Современное оборудование».

Скачать статью