РУСАЛ: экспертное мнение об отечественном рынке 3D печати

Например, 3D печать уже широко применяется для серийного производства. Сейчас рынок алюминиевых порошков заметно ниже объемов литейных и деформируемых алюминиевых сплавов, но уже в ближайшие 5 лет эта цифра уже будет исчисляться тысячами тонн. РУСАЛ производит около 25 тысяч тонн порошков, которые в том числе применяются для аддитивных технологий. Примерно половина идет на экспорт, половина на внутренний рынок.

Текущую стоимость технологий 3D печати определяют основные отрасли-потребители. В первую очередь - это авиационная и космическая. Они используют различные детали, которые изготавливаются в ограниченном количестве, и готовы потреблять дорогостоящие решения ради снижения массы. РУСАЛ уже наладил сотрудничество с компанией Моторика, для которой из алюминиевых порошков печатаются элементы экзопротезов, и каждая деталь в данном случае единична и уникальна и разработана с учетом особенностей строения тела конкретного человека. Существует положительный опыт печати элементов конструкции спутников, которые сейчас используются для исследований на орбите. Также у РУСАЛа есть несколько проектов с европейскими 3D центрами, которые тестируют новые сплавы, поэтому поставки отечественных порошков за рубеж и российским клиентам будут только расти. Достижению этой цели способствует созданный собственный 3D центр, представляющий собой полный цикл аддитивного производства. Он не только оказывает услуги по инжинирингу, но созданию под клиента порошков и отработке параметров его печати. Такой комплексный подход позволяет потребителям существенно ускорять процесс внедрения новых материалов, а производителям 3D принтеров - учитывать алюминиевые порошки в качестве базовых, что способствует их широкому распространению.

Для удовлетворения растущего спроса в ИЛМиТ работают четыре научных направления, связанных с разными материалами на основе алюминия, включая его оксиды. По каждому из них реализуются НИОКРы. В области деформируемых сплавов продолжается работа над созданием экономнолегированных скандием алюминиевых сплавов. Их преимуществом является сниженное содержание дорогостоящего скандия в сплаве без потери прочности. Скандий – добавка уникальная, при минимальном содержании она позволяет повысить характеристики прочности на 50-70%. Кроме того, скандий не влияет на коррозионную стойкость и может быть использован в судостроении.

Литейные сплавы очень востребованы автоконцернами. Развитие идет в двух основных областях – литейные сплавы с повышенной прочностью и сплавы не требующие закалки. Исторически сложилось, что основными литейными алюминиевыми сплавами являются силумины – сплавы алюминия с кремнием. Они применяются повсеместно для литья различных автокомпонентов, включая диски. Для литья под низким давлением РУСАЛом был создан сплав типа никалин, который обладает на 30% повышенными характеристиками прочности. В настоящее время тестируется его использование для литься дисков и различных элементов подвески. Для литья под высоким давлением разработана линейка сплавов, которые не требуют проведения термической обработки, в частности закалки. Это позволяет сократить производственный цикл и снизить вероятность барака, связанного с термическими поводками.

В целом, российские потребители в настоящее время еще находятся на этапе оценки применимости технологий металлической 3D печати. Есть примеры серийного применения в авиационном двигателестроении, но это касается жаропрочных материалов, также неплохо печатаются различные протезы из титана. В области алюминия компаниям еще предстоит пройти достаточно большой путь, хотя количество проектов по печати алюминием среди отечественных разработчиков уже значительно. Алюминиевые сплавы достаточно дешевы и технологичны. Тем не менее, самым перспективным из путей развития 3D технологий по-прежнему является создание и вывод на рынок новых материалов, которые создаются специально под технологии печати, и снижение себестоимости их производства. Последний аспект особенно важен и многие крупные зарубежные компании, которые начали свой путь в аддитивные технологии, имеют свои критерии оценки целесообразности использования технологии печати для изготовления деталей. Тенденции говорят о том, что печать серии в пару тысяч деталей со сложной геометрией в год может быть оправдано.

У 3D печати есть еще одно неоспоримое преимущество - возможность получения уникальных геометрий и форм, которые сложно или в принципе невозможно получить традиционными технологиями литья, деформации и механической обработки. Так называемый бионический дизайн и топологическая оптимизация – очень современный тренд, который позволяет конструктору создавать облегченные изделия, что незаменимо для авиакосмической отрасли. Кроме того, аддитивные технологии позволяют объединять несколько деталей в одну монолитную сборку, что экономит время и бюджет. Поэтому уже сейчас есть ниши, где 3D выгодно, а в будущем их станет еще больше. Поэтому основные проекты РУСАЛа в сфере аддитивных технологий в настоящее время направлены на расширение продуктового портфолио, рециклинг использованных порошков и их вовлечение в производство новых порошков, что позволит обеспечить дополнительное снижение себестоимости. В качестве перспективного направления выделяется внедрение технологии печати алюминиевой проволокой, которая позволяет печатать детали с высокой скоростью для последующей обработки.

Автор: Виктор Манн, технический директор РУСАЛа