Виктор Манн рассказал о развитии аддитивных технологий в российской промышленности
Дата публикации: 28 мая 2021 года в 10:33.
Категория: Экономика.
Виктор Манн, Технический директор РУСАЛа
Кроме того, компания является крупнейшим российским производителем порошковой продукции из алюминия, которая востребована на предприятиях металлургической, химической, строительной, горнорудной промышленности и других. Продукция компании также широко используется в сфере аддитивных технологий. Именно об этом направлении мы решили поговорить с Виктором Христьяновичем Манном, техническим директором РУСАЛа.
3DPulse.ru: Виктор Христьянович, здравствуйте. Расскажите о линейке материалов для 3D-печати, которые производит компания.
Виктор Манн: В настоящее время РУСАЛ успешно освоил и вывел на рынок целую линейку алюминиевых решений для аддитивных технологий. Продуктовое портфолио компании делится на две группы: первая представляет собой порошки традиционных сплавов, таких как, например, AlSi10Mg. Эти сплавы широко известны в мире и используются повсеместно в силу того, что были первыми, которые были опробованы для аддитивного производства. Вторая группа - оригинальные инновационные материалы, которые были разработаны в Институте легких материалов и технологий, научном подразделении РУСАЛа. Эти материалы изначально создавались с учетом особенностей процесса 3D печати и требований различных отраслей. Их появление стало важным шагом в популяризации алюминиевых сплавов для 3D и позволило заметно расширить потребление алюминиевых решений.
Сегодня мы продаем порошки марок РС на основе сплавов различных систем легирования (как традиционных, так и новых, которые не применяются при классических технологиях), они обладают повышенными характеристиками прочности, либо высокими рабочими температурами. Большинство из созданных материалов успешно прошли опробование в различных 3D центрах как в РФ, так и за рубежом и некоторые сплавы уже стабильно покупаются нашими зарубежными партнерами.
Одна из наших последних разработок - сплав с повышенной теплопроводностью, который был создан для применения в теплообменных агрегатах. Аддитивные технологии позволили открыть для алюминия новые сферы применения, в том числе, с учетом важности дизайна материалов, и мы успешно пользуемся этими преимуществами и постоянно совершенствуем и обновляем нашу линейку для обеспечения максимальной эффективности. Все наши продукты серийно освоены на заводах компании и поставляются по техническим условиям.
3DPulse.ru: В апреле компания представила новый бренд ScAlution, в рамках которого будет представлена алюминиево-скандиевая продукция и, в частности, порошки для аддитивных технологий. Расскажите, в чем преимущество этих сплавов перед традиционными алюминиевыми, есть ли на рынке аналоги? Для каких отраслей промышленности предназначена эта продукция?
Виктор Манн: Данный бренд – это своего рода квинтэссенция того, что РУСАЛ наработал в области алюмоскандиевых материалов за последние 6 лет. Создание этой линейки явилось логичным воплощением систематических исследований в области алюминиевых сплавов, легированных скандием, в частности сплавов системы Al-Mg-Sc. И в России и в мире существуют подобные коммерческие сплавы, однако до недавнего времени они могли применяться только в виде эксклюзивных решений для космической отрасли.
Материалы, представленные в линейке ScAlution имеют общую черту – пониженное содержание скандия. Мы применили концепцию экономного легирования для того, чтобы сделать данные материалы доступными для рынка, параллельно мы продолжаем работы по созданию производства собственного оксида скандия, который мы извлекаем из красных шламов, являющихся отходами глиноземного производства. Это означает, что у РУСАЛа есть свободный доступ к скандийсодержащему дешевому сырью, поэтому наша технология и оксид нашего производства дешевле аналогов на рынке, что в свою очередь обеспечивает дополнительное снижение стоимости.
Возвращаясь к аддитивным технологиям, сейчас в линейке представлен порошок марки РС-553, мы зарегистрировали сплав в Американской Алюминиевой ассоциации под маркой 5А53, которая инициативно начала создание справочника марок алюминиевых материалов для 3D печати. По сравнению с зарубежными аналогами наш порошок имеет более чем в два раза сниженное количество скандия, и, соответственно, стоимость. Но мы смогли найти комплексную добавку-заменитель, которая позволяет сохранить высокий уровень прочности (предел текучести данного сплава после печати и отжига на 60% выше, чем у напечатанного сплава AlSi10Mg), благодаря чему этот материал может заменять не только литейные, но и деформируемые алюминиевые сплавы, которые сопоставимы по плотности с более дорогими аналогами.
С учетом высокой коррозионной стойкости сплава области его применения достаточно широкие: это не только космос, но и судостроение и автомобилестроение, мы даже печатали из него прототипы элементов спортивных товаров, ведь он позволяет существенно снизить вес изделий. Высокие качественные характеристики материала и технологичность при печати позволила нам начать поставки этого порошка за рубеж для европейских потребителей.
3DPulse.ru: Какие технологии производства алюминиевых порошков используются в РУСАЛЕ? Производственные площадки сосредоточены в РФ или есть зарубежные?
Виктор Манн: РУСАЛ – один из мировых лидеров порошковой металлургии, и наши российские заводы обладают всем необходимым оборудованием, как производственным, так и аналитическим, для выпуска аддитивных алюминиевых порошков из различных сплавов. Все порошки производятся по технологии газовой атомизации в условиях инертной атмосферы азота, ведь мировые стандарты на продукцию жестко ограничивают содержание газовых примесей, так как это один из залогов получения качественной структуры напечатанного изделия. Наши мощности порошковой металлургии находятся в России, как в Европейской части, так и в Сибири.
3DPulse.ru: Как сейчас выглядит рынок алюминиевых порошков для 3D-печати? Какие страны лидируют по потреблению?
Виктор Манн: Анализ рынка аддитивных материалов достаточно сложный процесс, так как помимо производителей на рынке существует несколько крупных вендоров, которые оказывают услуги по перепродаже и подготовке порошков для 3D печати. Кроме того, особенности процесса печати позволяют использовать порошки несколько раз, обеспечивая очень высокий коэффициент повторного использования металла. Поэтому на сегодняшний день многие аналитики показывают различные объемы потребления.
Несмотря на то, что рынок аддитивных технологий растет, и каждый год мы видим все большее количество серийного применения печати металлами, основная масса центров и компаний пока находятся в стадии оценки целесообразности перехода на использование новых материалов и технологий типа 3D и других стадиях НИОКР. Необходимо понимать, что алюминий достаточно дешевый металл, а 3D печать пока достаточно дорогая технология, поэтому напечатанные изделия из алюминия активно ищут свою нишу.
На текущий момент рынок алюминиевых порошков по различным оценкам находится на уровне нескольких сотен тонн, но еще 10 лет назад рынок составлял несколько килограмм, поэтому с учетом таких темпов роста мы ожидаем, что сотни тонн в среднесрочной перспективе превратятся в тысячи. В плане потребления картина более-менее понятная. Здесь лидерами является Северная Америка и Европа, но за последние годы огромный скачок сделал Китай, который по темпам обогнал некоторые страны ЕС, поэтому в ближайшее время он тоже станет существенным игроком на рынке 3D.
3DPulse.ru: Сколько всего сейчас производит РУСАЛ порошков для 3D-печати? Какую долю занимает компания на мировом и отечественном рынке?
Виктор Манн: Скажу так – у РУСАЛа есть мощности, которые позволяют удовлетворять потребности рынка не только в России, но и за рубежом. И хотя 3D технологии продолжают стремительно развиваться и проникают все в новые отрасли, но все-таки пока это не история про массовое производство и промышленные масштабы. Тут дело и в состоянии мировой промышленности, которая серьезно замедлила свой рост из-за COVIDа, и, как я сказал ранее, многие производители продолжают оценивать целесообразность перехода на новую технологию, на новые материалы.
3DPulse.ru: Как в РУСАЛе оценивают перспективы отечественного рынка алюминиевых порошков сейчас и на ближайшие годы?
Виктор Манн: В России аддитивное производство и аддитивные технологии являются одним из наиболее динамично развивающихся направлений промышленности. Большое количество компаний закупают себе оборудование для печати, это неизбежно приводит к росту рынка материалов в том числе. Россия идет в ногу с конкурентами по всему миру, и мы считаем, что рынок в России будет продолжать расти темпами на уровне мировых, поэтому РУСАЛ активно и расширяет портфолио алюминиевых материалов, ведь применение аддитивных технологий многогранно, и под разные требования мы готовы предложить свое алюминиевой решение.
3DPulse.ru: В конце прошлого года компания объявила о запуске полного цикла производства на базе ИЛМиТ - Института легких материалов и технологий. Сообщалось, что инвестиции в материальную базу составили 3,5 млн евро. Каким аддитивным оборудованием сейчас оснащен центр, какие компоненты он сможет производить?
Виктор Манн: Создание центра аддитивных технологий на базе ИЛМиТ было стратегически важным шагом для завоевания своих позиций на рынке. В стенах института смогли создать полную экосистему аддитивного производства: от распыления порошка и разработки сплавов, заканчивая 3D печатью и технологиями пост-обработки. Это все мы делаем на собственном оборудовании. Кроме того, центр оснащен 3D сканнером и программным обеспечением для проведения моделирования процесса печати, выполнения работ по реверс-инжинирингу и оптимизации деталей с учетом особенностей технологии печати. Таким образом, на базе центра есть возможность создавать и продвигать на рынок комплексный продукт: аддитивный порошок, который подтвердил свою технологичность при печати. При заказе промышленной партии мы поставляем наш порошок с уже разработанными под ключ режимами печати и термической обработки синтезированного материала, что позволяет клиентам ускорять внедрение новых материалов. Также мы проводим комплексные испытания на своей площадке напечатанного материала и делимся с потребителями своеобразной спецификацией на материал со свойствами, что позволяет конструкторам и разработчикам проводить первичную оценку областей применения.
Также в центре мы оказываем услуги по печати деталей и прототипов и выполняем работы, связанные с оптимизацией геометрии деталей. С использованием тандема бионического дизайна и новых материалов мы можем обеспечить снижение веса деталей на 30 – 40% без потери работоспособности, что подтверждено стендовыми испытаниями у наших партнеров. Помимо производства мы оказываем услуги технологического сопровождения при внедрении аддитивных технологий для алюминия на оборудовании и промышленных площадках наших клиентов, это касается как и наших новых материалов, так и традиционных, ведь от успешного запуска производства зависит и рост рынка сбыта материалов.
3DPulse.ru: Алюминий давно и широко применяется в промышленности и уже существует много сплавов с различными свойствами. С чем связана потребность в разработке новых материалов, кто формирует этот запрос, какие характеристики могут быть улучшены?
Виктор Манн: Несмотря на то, что материаловедение алюминия уже насчитывает более ста лет, марочник алюминиевых сплавов пополняется каждый год, ведь многообразие легирующих элементов и постоянно расширяющие области применения алюминия требуют создания материалов со все новыми свойствами. Помимо этого, аддитивные технологии существенно отличаются от традиционного литейного передела и, зачастую, традиционные материалы не могут быть использованы для печати, что связано с риском различных дефектов, например образования трещин и пр. То есть, далеко не каждый алюминиевый материал можно взять, распылить из него порошок и быть уверенным в том, что результат будет как минимум не хуже, чем в отливке или другом виде. Кроме того, простые сплавы, которые первыми использовались для 3D печати не обладали достаточно высокими свойствами, поэтому их применение было ограничено. Это и привело к необходимости создания материалов, которые могут по своим характеристикам превосходить литейные и деформируемые аналоги.
Для решения данной задачи были задействованы новые подходы к созданию самих сплавов с вовлечениемнетрадиционных систем легирования или использованием других соотношений легирующих элементов. Все это позволило получить опыт сразу на различных направлениях. Наряду с этим, благодаря сотрудничеству с различными промышленными корпорациями, научными институтами у нас есть возможность прогнозировать потребности рынка и разных отраслей в новых материалах.
Сейчас мы сосредоточены на создании высокопрочных материалов, которые могут использоваться взамен дюралей и группы высокопрочных цинксодержащих сплавов. Также, мы создали ряд сплавов, предназначенных для работы при температурах, превышающих 300°С, что было труднодостижимо для традиционных алюминиевых сплавов. Сейчас ИЛМиТ активно реализует проекты по созданию материалов с особыми физическими свойствами, а также интерметаллидных сплавов, которые востребованы на транспортном машиностроении, космической отрасли и других сферах, где аддитивные технологии в совокупности с алюминиевыми материалами могут быть эффективны.
3DPulse.ru: Ведутся ли в компании работы по развитию материалов для аддитивного производства кроме алюминиевых порошков, например, для аддитивного производства керамической продукции?
Виктор Манн: В настоящее время проекты, реализуемые РУСАЛом связаны в основном с алюминиевыми порошками и совершенствованием производственных технологий, тем не менее мы следим за трендами в мире 3D и рассматриваем участие в различных направлениях, как например MIM технологии. Надеемся, что в скором времени сможем похвастаться не только алюминиевыми порошками, но и другой продукцией, однако на это требуется время.
3DPulse.ru: Виктор Христьянович, спасибо за интервью! Желаем вам и компании РУСАЛ успехов в развитии отечественного производства сырья для аддитивных технологий!
Источник: 3DPulse.ru