Аддитивные технологии, как одно из направлений цифрового производства, являются мощнейшим инструментом для ускорения НИОКР и вывода новой продукции на рынок. Аддитивные технологии – процесс объединения материала с целью создания объекта из данных 3D-модели, в частности с помощью 3D-принтера. Данные технологии позволяют быстро конструировать и воспроизводить объекты с высокой трудоемкостью создания в условиях обычного традиционного производства (от мельчайших деталей, например в аэрокосмической отрасли и медицине, до крупных промышленных конструкций) [21].
Сравнение традиционного и аддитивного производства представлено на рисунке 1 (ПРИЛОЖЕНИЕ 3). Наиболее распространенными технологиями 3D-печати являются: FDM, SLM, SLS, SLA, DMD, таблица 1.
Таблица 1-Наиболее распространенные технологии 3D-печати[21]
| № п/п | Технологии 3D-печати | Описание |
| 1 | FDM (Fused Deposition Modeling) | Послойное построение изделия из расплавленной пластиковой нити. Это самый распространенный способ 3D-печати в мире, на основе которого работают миллионы 3D-принтеров – от самых дешевых до промышленных систем трехмерной печати. FDM-принтеры работают с различными типами пластиков. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят для тестирования продукции, прототипирования, а также для изготовления готовых к эксплуатации объектов. |
| 2 | SLM (Selective Laser Melting) | Селективное лазерное сплавление металлических порошков. Самый распространенный метод ЗD-печати металлом. С помощью этой технологии можно быстро изготавливать сложные по геометрии металлические изделия, которые по своим качествам превосходят литейное и прокатное производство. |
| 3 | SLS (Selective Laser Sintering) | Селективное лазерное спекание полимерных порошков. С помощью этой технологии можно получать большие изделия с различными физическими свойствами (повышенная прочность, гибкость, термостойкость и др.). |
| 4 | SLA (Stereolithography) | Лазерная стереолитография, отверждение жидкого фотополимерного материала под действием лазера. Эта технология аддитивного цифрового производства ориентирована на изготовление высокоточных изделий с различными свойствами. |
| 5 | DMD (Direct Metal Deposition) | Прямое или непосредственное осаждение (материала), то есть непосредственно в точку, куда подводится энергия, и где происходит в данный момент построение фрагмента детали. С помощью этой технологии возможно создание крупных изделий сразу из нескольких видов сплавов, а также производство ремонта таких дорогостоящих компонентов, как лопатки турбин авиадвигателей. |
Основными преимуществами внедрения аддитивных технологий в производство являются: гибкость в проектировании, при необходимости внесения изменений в конструкцию; оперативность изготовления прототипов по 3D-модели. (максимальный срок изготовления опытного прототипа 14 дней); снижение затрат на «единовременные» инструменты и оснастку; низкий уровень отходов (снижение вероятности появления неликвидного продукта); сокращение времени производственного цикла; более гибкая цепочка поставок; сокращение количества комплектующих (сборки); снижение стоимости жизненного цикла изделия; создание эксклюзивного продукта (детали со сложной конфигурацией и внутренней структурой, производство которых невозможно фрезерованием или методом литья). Индустриальные эффекты от внедрения аддитивных технологий представлены на рисунке 2 (ПРИЛОЖЕНИЕ 3).
В целом, говоря о достоинствах аддитивного метода, эксперты указывают на три основных преимущества использования аддитивных технологий.
Первое преимущество – экономическое. Применение аддитивных технологий позволяет сократить не нужные расходы. При традиционном производстве редко разработанная конструкция сразу отвечает всем требованиям – ее приходится дорабатывать, а это приводит к лишним расходам. Тут на помощь и приходят аддитивные технологии: деталь гораздо проще и дешевле сначала вырастить, испытать, при необходимости доработать и еще раз вырастить.
Второе преимущество -создание сложно-профильных деталей. В медицине это преимущество реализуется в виде кастомизированных протезов, которые, очевидно, подходят только одному человеку (в каждом отдельном случае они абсолютно уникальны по форме). Чтобы протез динамически соответствовал, он должен быть адаптирован под конкретного человека с учетом его физиологических особенностей.
Третье преимущество – применение аддитивных технологий позволяет использовать материалы, которые недоступны для традиционных формообразующих технологий, таких как литье и механическая обработка. Аддитивный метод открывает доступ к работе с материалами, которые практически не поддаются традиционным методам обработки. Так, до появления 3D-печати кобальт-хром практически не использовался для изготовления сложно-профильных деталей, так как он плохо льется. Из-за плохой жидкотекучести материала сложно пролить тонкие сечения из сплавов кобальта. Аддитивные технологии избавляют от этой проблемы. Благодаря им сегодня и западные, и отечественные предприятия делают детали горячего тракта газотурбинных двигателей из кобальт-хромовых сплавов. Возможность использования материалов с уникальными свойствами – один из критериев выбора аддитивных технологий для изготовления деталей. К слову, особенности аддитивных технологий позволяют использовать также уникальные алюминиевые сплавы с особыми свойствами, которые не могут быть получены и обработаны традиционными методами.
На 3D-принтере можно реализовать такие перспективные идеи: а) различные аксессуары: брелоки, шкатулки, чехлы для телефона и очков, подставки и т. п.; б) бюсты и фигурки реальных людей и знаменитостей, сказочных и «мультяшных» героев, кумиров; в)сувениры и эксклюзивные подарки; г) предметы бижутерии, пуговицы, заколки; д)обувь, в т. ч. оригинальные кроссовки и ортопедическая обувь; ж)разнообразные игрушки, модели машин, самолетов, кораблей и т. п.; з)фигурки для шахмат и других настольных игр; и) всевозможная посуда, подарочные кружки; к)мебельная фурнитура и элементы домашнего интерьера, рамы для картин и зеркал и т. п.; л) запасные части для велосипедов, мотоциклов, автомобилей, электроинструмента и бытовой техники, компьютерные детали; м) макеты различных архитектурных проектов; н)элементы выставочных стендов, витрин, учебные пособия и инструменты для обучения; п) стоматологические и ортопедические протезы и импланты; р) рекламная продукция; с) другие виды изделий.
Мировой рынок аддитивных технологий с 2014 по 2020 гг. рос со среднегодовыми темпами в 19,3%, достигнув к 2020 году объема почти 12 млрд.долл. США. По прогнозам GlobalData, к 2025 году глобальный рынок аддитивных технологий составит 33 млрд. долл. США, а к 2030 году -60 млрд. долл. США, рисунок 3.
Согласно отчету GlobalData, в настоящее время на долю рынка 3D-печати приходится менее 0,1% от общего мирового производственного рынка. Рынок аддитивных технологий складывается из сегментов оборудования, материалов, услуг и программного обеспечения: оборудование для 3D-печати – серийное изготовление станков и комплектующих; материалы для 3D-печати – универсальные порошки, в том числе для ответственных изделий; программное обеспечение для 3D-печати – единая цифровая платформа для разработки и производства; услуги 3D-печати – комплексное предложение по аутсорсингу изделий. Основной оборот отрасли дают услуги, быстро растут сегменты продажи материалов и оборудования.
Рассмотрим перспективы развития рынка 3D-печати. Прежде всего, как и в настоящее время, прогнозируется активный рост мировых разработок и внедрения аддитивных технологий в авиакосмической и оборонной отраслях, электронике и автомобильной промышленности, рисунок 4.
Прогнозируется также, что самыми крупными областями применения аддитивных технологий будут аэрокосмическая и оборонная промышленность. Следом активно будет развиваться аддитивное производство в сфере автомобильной промышленности, а также стоматологии и производстве медицинских имплантатов. В совокупности, все указанные отрасли будут занимать более 50,0% рынка.
Россия, находясь на данный момент на IV технологическом укладе (фактически, эпоха нефти и машиностроения), стремится выйти на VI, на котором уже находятся Европа и США. Однако, выход невозможен без внедрения аддитивных технологий, для чего государство последние годы создает условия во всех отраслях промышленности. В настоящее время, Россия находится на одиннадцатом месте в мире по производству и внедрению технологий 3D-печати. Доля отечественного рынка в этой сфере составляет всего 2,0%, но при этом российский рынок аддитивных технологий за последние восемь лет вырос в десять раз.
Прогнозируемый объем российского рынка АП к 2027 г. может достигнуть более 46 млрд. руб., рисунок 5. Данный прогноз, можно принять в качестве целевого, основан на ожидаемых темпах роста предприятий индустрии и отражает желаемые цели бизнеса.
Сценарии развития рынка АП в России на период до 2027 года представлены на рисунке 6.
По данным рисунка 6 видно, что прогнозируется развитие российского рынка АТ в трех сценариях: целевом (оптимистичном), консервативном и негативном. Оптимистичный целевой сценарий предполагает устойчивый среднегодовой темп роста рынка на уровне 31,5 % CAGR до 46,2 млрд. руб. к 2027 г. Компромиссный сценарий показывает более умеренный среднегодовой темп роста – 21,6 %, достигая 34,7 млрд. руб. к 2027 г. Согласно негативному сценарию, предполагается наиболее сдержанный рост на уровне 12,4 % в среднем в год с объемом рынка в 26,6 млрд. руб. к 2027 г. Итак, представленное выше исследование по рынку развития АТ можно объединить в PEST-матрицу, таблица 2.
Таблица 2-PEST-анализ рынка аддитивных технологий
| № | Факторы | Возможность | Угроза |
| 1 | Политико-правовые факторы |
Государственное стимулирование сбыта на внутреннем рынке. Создание условий на государственном уровне для развития производства. |
Недостаточные темпы принятия стандартов в области АТ. Развитие СВО негативно сказывается на спросе и предложении в различных отраслях, в т.ч. и в отрасли АТ. |
| 2 | Социокультурные факторы | Прогнозируемый рост рынка АТ позволит привлечь в отрасль кадры для производства. |
Сокращение численности отрицательно сказывается на спросе и производстве изделий АТ. Дефицит компетентных кадров и низкая квалификация конструкторов. |
| 3 | Экономические факторы |
Перспективы рынка АТ оптимистичные, у России имеется большой потенциал роста. Изделия , произведенные на на 3D принтере являются более экономичными в производстве, чем изделия, которые производятся по традиционной технологии. |
Россия занимает небольшую долю на рынке АТ. Существует конкуренция с импортом, включая китайские поставки и перспективы возвращения западных конкурентов. Существуют также барьеры для импорта. Экономическая ситуация в ключевых отраслях. |
| 4 | Технологические факторы |
Имеются возможности для производства принтеров российского производства. Изделия , произведенные на на 3D принтере- являются инновационными, пользующимися спросом во многих отраслях. |
Сложности с обслуживанием западных принтеров. Развитие технологий 3D-печати в зарубежных странах идет более быстрыми темпами, это снижает конкурентные позиции России на рынке АТ. |
Опираясь на результаты PEST-анализа (государство, экономика, соци-альная сфера, технологии), можно выделить следующие факторы, которые будут оказывать влияние на развитие российского рынка АТ в ближайшие несколько лет: дефицит компетентных кадров и низкая квалификация конструкторов; конкуренция с импортом, включая китайские поставки и перспективы возвращения западных конкурентов; недостаточные темпы принятия стандартов в области АТ; сложности с обслуживанием западных принтеров; экономическая ситуация в ключевых отраслях; государственное стимулирование сбыта на внутреннем рынке.
Однако, несмотря на наличие угроз, имеются не мало возможностей для развития рынка АТ в России. Таким образом, перспективы рынка АП (аддитивного производства) являются достаточно оптимистичными, как в России, так и в мире. Однако, для того, чтобы развиваться в данной отрасли, необходимо также изучить деятельность конкурентов. Для рассмотрения этого вопроса, перейдем к следующему параграфу курсового исследования.
