Жги металлом: как настольный 3D-принтер будет печатать сплавы
Жги металлом: как настольный 3D-принтер будет печатать сплавы
Американская компания-владелец первого патента на 3D-принтер Desktop Metal готовит новую технологическую революцию. Осенью она начинает первые поставки систем 3D-печати металлом. Устройства должны помещаться на офисном столе
Desktop Metal в 2015 году основали четыре профессора MIT. Среди них Эмануил Сакс, который в 1989-м первым запатентовал устройство «3D-принтер». Индустрия 3D-печати ждет от Сакса и его коллег очередной очень важной инновации: уже этой осенью Desktop Metal запускает в производство системы 3D-печати металлом Studio, а в 2018-м — Production.
Первая система рассчитана на промышленных дизайнеров и инженеров, вторая — на производственников. Оба устройства претендуют на статус «подрывной» технологии, то есть могут изменить экономический уклад целой отрасли. Впервые в истории 3D-печати принтеры, которые печатают объекты из металла, будут умещаться на офисном столе. В комплект Studio ($120 тыс.) и Production ($420 тыс., корпоративные клиенты смогут платить в рассрочку по $3,2 тыс. в месяц) входят собственно 3D-принтер и миниатюрная плавильная печь, усиленная микроволнами (разогревается до 1400 градусов), для термической обработки металла. Системы используют аддитивные технологии, т.е. могут послойно «выращивать» объект из загруженного в принтер материала, и способны обрабатывать около 200 сплавов, включая сталь, алюминий и титан. Более мощная Production за час способна печатать 8,2 тыс. куб. см металлических изделий. Этот показатель минимум в 100 раз превосходит существующие на рынке решения, утверждают основатели Desktop Metal.
Принтер Metal X от Markforged по технологии похож на устройство от Desktop Metal: объекты печатаются из металлопластиковой смеси, но в процессе термообработки пластик из состава удаляется
В основе работы Studio — процесс, описанный в патенте Сакса 26-летней давности: на поверхность наносится тончайший слой из смеси металлического порошка и связующего расплавленного полимерного материала. Нитью из этой смеси и печатаются изделия. Во время обжига полимер исчезает, на выходе остается цельнометаллическое изделие. Довести технологию до рыночной целесообразности помогли инновационные методы печати, изобретенные в последние годы, объяснял изобретатель. В Production процесс печати выглядит по-другому. Сперва на области построения объекта площадью до 300x200x200 мм наносится слой металлического порошка толщиной с человеческий волос, затем принтер «распыляет» связующий полимер, после чего поверхность под воздействием высокой температуры сильно нагревается. Этот процесс повторяется до 1500 раз, после чего система помещает заготовку в печь.
Массачусетская компания привлекла около $100 млн венчурных инвестиций. В технологию вложились и промышленные гиганты: General Electric (GE), BMW, главный IT-холдинг планеты Alphabet и ведущий игрок рынка 3D-принтеров Stratasys. Именитые инвесторы — еще одно свидетельство высоких надежд, которые возлагаются на Desktop Metal. 3D-печать до сих пор не оправдывает ожиданий крупных игроков: материалы, с которыми принтеры работают в промышленных масштабах, недолговечны и ненадежны, говорил гендиректор компании Рик Фьюлоп в июньском интервью журналу MIT Technology Review. Редкие исключения, например удачное внедрение 3D-печати для производства зубных имплантов, лишь подтверждают общую несостоятельность технологии, подчеркнул он.
Поставки систем от Desktop Metal первым клиентам должны начаться уже через несколько месяцев. Однако пока нет ни одного полноценного коммерческого экземпляра устройства
Перевернуть рынок может удешевление и упрощение процесса «металлической» печати. Промышленники активно экспериментируют в этом направлении, но устройств, по характеристикам сходных со Studio и Production, рынок еще не видел. Тот же концерн GE в июне на авиасалоне в Ле-Бурже представил прототип крупнейшего в мире лазерного 3D-принтера Atlas для печати деталей реактивных двигателей и других комплектующих. По оценке GE, устройство позволит экономить на производстве одного самолета в среднем $2–3 млн. Но когда Atlas может быть внедрен в производственную цепочку, пока неизвестно: понадобятся миллиарды инвестиций — в изменение логистики, переоснащение заводов и переобучение кадров.
Металл в массы
Металл в массы
Есть у компании из MIT и конкуренты не среди промышленников — другие производители 3D-принтеров тоже готовят «революционные» устройства, работающие с металлом. Осенью принтер Metal X стоимостью около $100 тыс. представит компания Markforged. В его основе аддитивная технология атомной диффузии, разработанная компанией. Станет ли Metal X конкурентом для Studio и Production, станет известно после раскрытия производственных деталей.
С помощью Studio и Production можно будет оперативно создавать промышленный дизайн объектов, печатать прототипы, а затем использовать файл доработанной версии для производства коммерческого продукта. Теоретически устройства претендуют на долю даже не на рынке 3D-печати, а в обрабатывающей промышленности. «Производство металлических изделий — индустрия на триллион долларов, — говорит Фьюлоп. — Завоевать даже маленький ее сектор означает заработать миллиарды».
Массовое внедрение технологии от Desktop Metal позволит крупным производителям стать более гибкими в логистических и производственных стратегиях, быстрее вносить коррективы в продукт. «Производство будет распределяться — вместо больших фабрик, откуда товары доставляются по всему миру, появится сеть локальных площадок, при помощи 3D-печати оперативно реагирующих на спрос. Более конкретно говорить о применении технологии пока сложно. Должно пройти еще не одно десятилетие, чтобы мы сами ответили на вопрос, нужно ли нам реально такое изобретение», — рассказал еще один сооснователь Desktop Metal Джон Харт. Как ожидается, первым клиентом компании станет студия промышленного дизайна из Калифорнии Fathom.
«Главный вызов для индустрии 3D-печати сегодня — масштабирование, повышение эффективности. Промышленные компании должны сертифицировать и стандартизировать все производственные процессы, связанные с 3D-печатью. На это уйдет еще несколько лет минимум», — подтвердил в интервью журналу РБК Гил Перез, старший вице-президент SAP. В компании он курирует программу сотрудничества с компаниями, внедряющими в производственные цепочки 3D-печать. По мнению Переза, локомотивом перемен для технологии станет аэрокосмическая отрасль. Например, Boeing в апреле в альянсе с норвежской Norsk Titanium напечатал на 3D-принтере элементы из титанового сплава для лайнера B787 Dreamliner. В процессе использовался метод электронно-лучевой плавки из титановой проволоки.
