Жги металлом: как настольный 3D-принтер будет печатать сплавы
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.
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.
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.
