proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2017 год
  Агентство  ПРоАтом. 20 ЛЕТ с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Обсудим?!
Сроки строительства блоков АЭС в РФ выросли до 10 лет. Причины?
Спешка не требуется
Плохая организация на площадке
Слабый контроль со стороны Заказчика
Некачественный проект
Брак комплектующих в поставках
Другое

Результаты
Другие опросы
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
PRo Рекламу

[11/12/2012]     Новая технологическая революция проносится мимо нас

Александр Просвирнов

Все говорят о грядущей технологической революции, о новом технологическом укладе, но что это такое пока никто не сформулировал. Если исходить из идеала, то самый совершенный технологический уклад создала природа, и человек со всеми его наработками только пытается приблизиться к этому. Природа создала единообразный расходный материал (аминокислоты, белок) и матрицу информации, зашифрованной в ДНК, на базе которой формируется все разнообразие животного и растительного мира. При этом включены и процессы совершенствования в эволюции всего живого. Повторить подобное с неорганическими элементами – недосягаемая мечта всего человечества. 


Однако изобретение 3D принтеров приблизило человечество на шаг к этой мечте. По сути, в технологии 3D принтеров уже сейчас используется принцип матричного воспроизводства, подсмотренный у природы. Сначала создается 3D информационная модель изделия (аналогично набору генов живого организма), эта модель подается на вход принтера, который из нанопорошка или тонких пленок формирует требуемую деталь, используя информацию из 3D модели (аналогично процессу построения дубля молекулы ДНК клетки из белковых структур). Первыми эту технологию применили в электронной промышленности от печати плат, микросхем до сверхбольших интегральных схем (СБИС). Может поэтому мы наблюдаем инновационный бум именно в этой отрасли?   Новая технологическая революция проносится мимо нас
В мировой практике сложился термин AF (Additive Fabrication), который означает изготовление изделия путем “добавления” (add) материала, в отличие от традиционных технологий механообработки, в основе которых лежит принцип “вычитания” из заготовки (съема) лишнего материала. Аддитивные технологии предполагают формирование детали путем последовательного наращивания материала слой за слоем. В качестве модельных материалов используются жидкие, порошковые, нитевидные полимеры, литейные воски, металлические порошки, листовые материалы – металлопрокат, бумага, ПВХ-пленка, гипсовые композиции, плакированный литейный песок и ряд других. [2]


Пока почему-то у нас в стране все относятся к этому, как к игрушечной затее. Ну, делаете разные игрушки на 3D принтерах и хорошо. А в серьезную промышленность не суйтесь. А зря! В США один специалист купил официально 3D принтер, производящий детали из металла, и вот что у него получилось. «Член оружейного форума AR15 полагает, что ему удалось создать и успешно протестировать первое отпечатанное на 3D-принтере огнестрельное оружие. Точнее, речь идёт о нижней части ствольной коробки (Lower Receiver). Он использовал 3D-принтер Stratasys из середины 90-х для создания пистолета с калибром 22. Он также утверждает, что сделал более 200 выстрелов из этого оружия, и оно по-прежнему отлично работает. Вот как оно выглядит, см. рис. 1.» (http://www.3dnews.ru/news/633030)


Рис. 1 Первое отпечатанное на 3D-принтере огнестрельное оружие. (http://www.3dnews.ru/news/633030)



«Инженер немецкого сообщества изготовил на 3D-принтере ключ для отпирания наручников, причем в качестве образца он использовал всего лишь фотографию ключа, висящего на ремне голландского полицейского. На основе снимка он построил в компьютере 3D-модель. После этого опубликовал файл модели в Сети, чтобы любой желающий мог распечатать ее и испробовать на практике.» (http://www.3dnews.ru/news/618463)

Аспирант MIT напечатал в 2009 году часы настоящие трехмерные часы - восьмидюймовый в диаметре пластиковый хронометр с движущимися шестернями и колесами, стрелками и маятником. Когда он повесил часы на стену и толкнул маятник, часы начали тикать. (http://apetrochenkov.livejournal.com/318118.html)

В Японии открылась фотостудия Omote 3D, которая вместо традиционных фотографий производит раскрашенные миниатюрные фигурки клиентов. Можно сделать миниатюрную копию самого себя с потрясающей детализацией. Любой желающий может приобрести 3D-модель себя любимого в трех размерах: 10 сантиметров, 15 сантиметров и 20 сантиметров. Чтобы получить свою небольшую копию, клиент должен стоять без движения пятнадцать минут, пока его сканируют. Трехмерная модель печатается с помощью цветного 3D-принтера. (http://www.adme.ru/creative-outdoor/v-tokio-otkrylas-3d-fotobudka-445505/). Кстати используемые в этой фотостудии 3D фотосканеры российской разработки фирмы Artec Group  (http://www.youtube.com/watch?v=LCDVIZD5vJc, http://3d.globatek.ru/3d-scanners/artec/)

Автор работы [2] перечислил следующие примеры производимых 3D принтеров на 2009 год:

• Objet 250, 260 и Alaris 30 (производитель – Objet Geometris, Израиль);

• ProJet, V-flash (3D-Systems, США);

• Perfactory Mini, Desktop (EnvisionTEC, Германия);

• Pollux 32 (Sintermask, Швеция);

• Desktop Factory (Desktop Factory, США);

• SD300 (Solido, Израиль);

• ZCorp. 310, 450 (ZCorporation, США);

• Mcor (Mcor Technology, Ирландия);

• Dimension (Stratasys, США) – лидер продаж;

• Solidscape (Solidscape, США);

• DW10, 029 (Next Factory, Италия).

Если посмотреть на этот список, то доминируют США и Израиль. Цена продажи этих аппаратов в России, как правило, в 1,5 раза превышает их стоимость в США. Наша страна выключена из этого процесса, хотя корнями эта технология уходит еще в начало девяностых. Интересно, а чем же тогда занимается структура Чубайса, в названии которой прямое указание на разработку подобных аппаратов? Игнорирование новых технологических приемов нашей промышленностью приводит к хроническому отставанию и потере конкуренции. Даже Китай уже подключился к этому процессу.

Сложилось два направления: технология быстрого прототипирования (Rapid Prototyping - RP) и прямое изготовление деталей. Действительно, первым было использование в качестве прототипа при литье деталей сложных форм. Сначала на 3D принтере изготавливается деталь из пластмассы, затем с помощью нее уже форма для литья. Скорость возрастает на порядок. Скорее всего, сам процесс литься в будущем будет вытеснен (вернее уже вытесняется) прямым изготовлением детали в 3D принтере из требуемого металла или композита.

В направлении непосредственного изготовления начали с производства сложных игрушек из различных пластмасс. Однако уже сейчас есть 3D принтеры для изготовления деталей из металла. Пока они ограниченной функциональности и размеров, но это только начало. «За последнее десятилетие мы достигли огромных успехов в трёхмерной печати, и сегодня  наше оборудование показывает невероятные результаты. Мы печатаем литые детали для вертолётных двигателей и производим замену вышедших из строя насосов на нефтяных месторождениях за считанные дни вместо месяцев», – заявил Дэйв Бёрнс, президент компании ExOne. После проведения обработки шероховатость поверхности детали составляет около 15 мкм Ra, однако с помощью механической обработки ее можно довести до 1,25 мкм Ra. Также возможна полировка вручную, нанесение гальванического покрытия и антикоррозионная обработка полученных изделий.» http://walther-praezision.ru/new/373-exone-predstavila-novyj-poroshkovyj-3d-printer-dlya-metallov

NASA разработало и испытало технологию, позволяющую изготавливать металлические объекты любой формы прямо на борту космического корабля. Данная технология называется «электронно-лучевой процесс создания предметов произвольной формы» (Electron Beam Freeform Fabrication EBF3) и представляет из себя смесь 3D печати и электронной сварки. С помощью электронного луча металлическая нить нагревается до температуры плавления и расплавленный материал слой за слоем укладывается на подложку согласно компьютерной модели. Для печати  металлических деталей разработчики использовали сплавы на основе алюминия, титана и никеля, как наиболее часто используемые в аэрокосмической промышленности.( http://habrahabr.ru/post/148502/)

Многие 3D принтеры работают с несколькими материалами, что позволяет создавать детали из композитов, например, Connex500™ - первая система трехмерной печати с рабочей зоной 500х400х200, применяющая несколько модельных материалов одновременно.  (http://www.objet.ru/?eid=70&more)

Автор [3] перечисляет следующие используемые в 3D печати процессы: экструзия материала, струйная подача материала, ламинирование листа, фотополимеризация, синтез изделия из порошка, прямое энерговыделение в точке, а также используемые материалы: пластики, новые пластмассы, металлы, композиты, гибридные материалы, материалы для процессов литья металлов, керамика, материалы для тестирования и другие материалы.

Особая роль отводится AF-системам, “выращивающим” детали из металлических порошковых композиций (технологии EOS, MTT, Concept Laser, Arcam, LENS и др.). Ряд исследований доказывает экономическую и особенно экологическую эффективность применения AF-технологий для получения металлических изделий.

К наиболее популярным технологиям авторы работ [2] и http://3d.globatek.ru/3d-printers/ относят:

* PolyJet – многоструйное нанесение материала и отверждение слоя УФ-лампой (3d-принтеры Objet и Eden компании Objet Geometries и 3D Systems);
   
* PolyJetMatrix (3d-принтеры Connex компании Objet Geometries),
   
* SLS – лазерное спекание порошков (типа EOS и 3D Systems);
   
* StereoLithography или SLA - классическая лазерная стереолитография (3D Systems, 3d-принтеры ProJet серий 6000/7000 и ZBuilder Ultra, печатающие фотополимерной смолой);
   
* FDM – построение модели с помощью нитевидных ABS-пластиков (настольные, офисные и промышленные системы прототипирования Dimension и Fortus компании Stratasys).
*
* 3DP (3D принтеры ZPrinter компании Z Corporation),
   
* DODJet (3д принтеры марки Solidscape)
   
* Процессы 3D печати с металлами: Prometal, DMLS (direct metal laser sintering) или SLM (selective laser melting) и EBM (electron beam melting). 
   
Принцип стереолитографии StereoLithography или SLA, изобретенном и запатентованном Чарльзом Халлом (Charles Hull) еще в 1986 году, в следующем - в рабочей зоне принтера находится жидкий фотополимер, который при освещении ультрафиолетовым светом затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик (аналогично практике дантистов при пломбировании). Для засветки полимера используется либо ультрафиолетовый лазер, либо обычная ультрафиолетовая лампа [5]

Альтернативный метод трехмерной печати называется лазерным спеканием (Selective Laser Sintering - SLS).Здесь тоже используется лазер, но в качестве рабочего материала выступает порошок какого-нибудь относительно легкоплавкого пластика. Пластик в рабочем объеме SLS-машины нагревается почти до температуры плавления, а чтобы он не загорелся и не стал окисляться, в рабочую зону подается азот. SLS обладает несколькими важными достоинствами. Во-первых, лазерное спекание позволяет изготовлять модели с подвижными частями - например, с работающими петлевыми соединениями, нажимающимися кнопками и так далее.  Во-вторых, для SLS-процесса разработаны специальные материалы, позволяющие напрямую изготавливать металлические детали. В качестве порошка здесь используются микрочастицы стали, покрытые сверху слоем связующего пластика. Спекание пластика происходит как обычно, а затем "отпечатанная" деталь обжигается в печи. В процессе обжига пластик выгорает, а освободившиеся поры заполняются бронзой. В результате, получается изделие из материала, состоящего на 60% из стали и на остальные 40% из бронзы, который по своим механическим характеристикам превосходит алюминий и приближается к нержавеющей стали [5].

Ламинирование, как технология объемной печати с использованием лазера, была разработана компанией Helysis и проходила под торговой маркой LOM (Laminated Object Manufacturing). В принтер по очереди заряжаются тонкие листы рабочего материала, из которого затем лазером вырезаются слои будущей модели. После резки слои склеиваются друг с другом. В качестве материала первоначально использовалась специальная бумага со слоем клеящего вещества. Однако таким образом можно также нарезать тонкий пластик, керамику и даже металлическую фольгу.

Fused Deposition Modeling (FDM) - "струйная" объемная печать. Раздаточная головка 3D принтера выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика (в качестве материала может использоваться практически любой промышленный термопластик). Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта (печать здесь тоже ведется по слоям). Основы этой технологии были разработаны еще 1988 Скоттом Крампом (Scott Crump). Основным производителем оборудования для FDM является компания Stratasys [5].

Интересна разработка компании Objet Geometries под названием Polyjet. Здесь струйная головка используется для печати фотополимерным пластиком. Модель, как обычно, печатается слой за слоем, причем разрешение в слое составляет 600 x 300 dpi, а толщина слоя может быть доведена всего до 16 микрон. Каждый отпечатанный слой полимеризируется в твердый пластик под действием ультрафиолетовой лампы. В принципе, все это довольно похоже на SLA, но намного быстрее, точнее, проще и компактнее. При этом цена на принтеры Objet находится на уровне 60K$ -- в несколько раз меньше, чем у установок SLA. [5]

Технология "струйной печати" с использованием порошковых материалов разработана в Массачусетском Технологическом Институте и первым и основным производителем оборудования стала компания Z Corporation. Её 3D принтеры относительно недороги (цены от 10 до 30K$) и работают существенно быстрее вышеописанных устройств. Специальная струйная головка, адаптированная из струйных принтеров Hewlett-Packard, набрызгивает на порошковый материал клеящее вещество. В качестве порошка используется обычный гипс или крахмал. В "забрызганных" местах порошок склеивается и формирует модель, причем этот принтер может использовать клеящую жидкость с добавление пигментных красителей и печатать цветные модели. [5]

В Интернете можно найти только одну российскую молодую компанию «Кипарис», которая производит 3D принтеры (рис. 2) и в прямом смысле строит свой бизнес с помощью 3D-принтеров. Часть готовой продукции немедленно включается в производственный процесс и начинает печатать новые копии принтеров. Производство средств производства для производства средств производства. Способность к самовоспроизводству у современных принтеров пока не стопроцентная. «Сейчас мы можем напечатать лишь 30–40% деталей, - уточняет гендиректор „Кипариса” Андрей Исупов. - А именно - все, что делается из пластика». Один принтер способен печатать 20–30 собственных копий ежемесячно. Цена модели принтера Gen X сейчас около 50 000 рублей, что ниже аналогичных зарубежных. (http://sdelanounas.ru/blogs/25299/)


Рис. 2. 3D принтер Gen X v.2.1 производства СКБ "Кипарис" (http://sdelanounas.ru/blogs/25299/)

В интернете есть ресурс [1] http://habrahabr.ru/company/materialise/blog/94193/ «Народный 3D принтер», на котором представлен open source 3D принтер Cupcake, в котором каждый пользователь может модифицировать его по своему усмотрению (например, попробовать отпечатать что-то из другого материала). Доступность такого прибора аналогична доступности персонального компьютера. Когда-то им владели единицы, а сейчас нет такого специалиста, который мог бы обходиться без персонального компьютера. «Самая передовая модель Cupcake Delux стоит всего 950 американских долларов, при этом оставаясь очень простой в эксплуатации. В Cupcake используется одна из самых популярных технологий 3D печати – FDM (Fused Deposition Molding), которая позволяет оперировать принтером без каких-либо дополнительных неудобств для пользователя. В печати используется АБС пластмасса, которая плавится и накладывается слой за слоем, формируя необходимую форму, в 3D принтере». Уже основано open source community – thingiverse, которое позволяет поделиться 3D файлами и проектами, которые пользователи уже отпечатали в своих домашних 3D принтерах. Все файлы доступны для бесплатного скачивания. Пройдет еще немного времени, и подобные аппараты завоюют мир, как это случилось с аппаратом Стива Джобса (персональным компьютером). Складывается впечатление, что именно в «гаражах» создаются образцы нового и инновационного, а в сверхсовременных государственных лабораториях гоняют скуку из угла в угол. В сентябре 2012 г. в Нью-Йорке открылся первый магазин розничной торговли 3D принтерами. (http://rusplt.ru/articles/science/science_1136.html)

Понятно, что все вышеперечисленные модели работают только, если есть электропитание и компьютер с 3D моделью. Но уже создано портативное устройство PopFab, которое является первой реализацией полностью мобильной и автономной технологии трехмерной печати, этакий аналог ноутбука с функцией вывода 3D материальных объектов (http://www.2045.ru/news/30336.html).

Сайт http://3dphome.ru/shop/ предлагает купить домашние или персональные 3D принтеры стоимостью от 40000 до 70000 рублей от фирмы PP3DP, отдельно продаются и расходные материалы. На отечественном рынке можно найти модель 3D принтера RepRap (http://printers3d.ru/index.php?com=autoshop) за 25000 рублей, а это уже меньше $1 тыс. Новые технологии стучатся в наши дома, вот только отечественные компании и их руководители в упор этого не видят.

Применение 3D принтеров

Достаточно набрать в google.ru строку «3d принтер видео», как вам предложат сотни ссылок реальных использований 3D принтеров. Сайт http://allpoligrafia.ucoz.ru/news/trekhmernaja_pechat_predmety_napechatannye_na_3d_printerakh/2011-12-21-37 представляет 10 самых невероятных объектов, сделанных при помощи 3D-принтера. Это кровеносные сосуды, здания, мебель, искусственные конечности, мумии, легковые автомобили, самолеты, еда, одежда, голова Стивена Кольбера.

Гибридный автомобиль под названием Urbee (см. рис. 3) изготовлен с помощью 3D технологии. Компоненты Urbee созданы отдельно, а потом соединены вместе. Автомобиль Urbee достигает скорости до 320 километров в час на шоссе или до ста в городе. Его можно заряжать от стандартной электрической розетки, оставив на ночь включенным, а также от энергии ветра или солнечной батареей. Ориентировочная стоимость Urbee предполагается от 18 до 21 тысячи долларов.



Рис. 3    Напечатанный на 3D принтере гибридный автомобиль под названием Urbee (http://allpoligrafia.ucoz.ru/news/trekhmernaja_pechat_predmety_napechatannye_na_3d_printerakh/2011-12-21-37)



  Авиакомпании Concord и Boeing уже сегодня используют 3D печать для создания некоторых частей самолета, например, подпорок шасси. Но в планах - печатать и части корпуса.    На это вдохновляет то, что уже напечатан беспилотный летательный аппарат SULSA с размахом крыльев 2 метра и возможностью развивать скорость до 160 километров в час. Эта технология позволяет создавать узкоспециализированные самолеты за несколько дней. А отсутствие необходимости в специальных инструментах, возможность радикальных изменений форм и масштабов значительно снижает стоимость разработки (http://allpoligrafia.ucoz.ru/news/trekhmernaja_pechat_predmety_napechatannye_na_3d_printerakh/2011-12-21-37).

Крис Тернер (Chris Turne) из подразделения EADS Innovation Works, расположенного в Великобритании, использует 3D принтер Arcam А2 для печати небольших металлических деталей для использования на самолетах Airbus A380. 3D печать позволяет создавать детали с более сложной геометрией и сниженным весом. (http://isicad.ru/ru/news.php?news=14657)

Уже давно 3D принтеры используются в архитектуре для производства макетов домов и целых комплексов. Но есть примеры их использования и в строительстве (См. рис. 4). На сайте http://www.xakep.ru/post/59128/default.asp представлен фильм реального строительства жилого дома с помощью 3D принтера.

По расчётам профессора Берок Кошевис (Behrokh Khoshnevis) из университета Южной Калифорнии, принтер Contour Crafting сможет напечатать коробку стандартного дома за 20 часов, включая несущие стены, перегородки и даже крышу. Стены печатаются послойно из бетона, одновременно прокладываются трубы, электропроводка и прочие коммуникации. На выходе получается готовая коробка, куда остаётся только вставить окна и двери. Проект задумывался как способ постройки бюджетного небольшого жилья, но принтер можно приспособить также для строительства и более просторных люксовых коттеджей (http://www.xakep.ru/post/59128/default.asp). Может быть уже пора подумать о создании 3D принтера строительства контайнмента для серийных АЭС?



Рис. 4. Огромный 3D-принтер Contour Crafting для печати целых зданий. (http://www.xakep.ru/post/59128/default.asp)

«Итальянский изобретатель Энрико Дини создал устройство, которое использует материал на основе магния для соединения частиц песка вместе. Таким образом, создание осадочного камня - процесса, который обычно занимает сотни лет – происходит в считанные минуты. Принтер Дини может собрать здание в четыре раза быстрее, чем это происходит в обычных условиях. Кроме того, затраты снижаются почти в 2 раза. Не говоря уже о том, что машина может печатать изогнутые структуры, которые, как правило, сложны и дороги в изготовлении.» (http://allpoligrafia.ucoz.ru/news/trekhmernaja_pechat_predmety_napechatannye_na_3d_printerakh/2011-12-21-37)

Еще одним применением 3D принтеров может быть проектирование дизайна упаковки, которая может быть легко произведена и скорректирована в режиме «on-line».

Литье в силикон. С помощью предварительного изготовления изделия легко сделать форму для литья для производства серийных изделий.

Производство сувениров и игрушек уже упоминалось выше.

Мелкосерийное производство, запчасти для ремонта. Для эксклюзивных моделей, когда пользователь не хотел бы повторения дизайна у соседей, выгодно использовать 3D принтеры для малых серий. В удаленных местах, например, на нефтегазовых платформах, выгодно изготовить деталь на принтере, так как из-за погодных условий поставка запчасти может затянуться. Уже сейчас некоторые технологии 3D-печати позволяют изготовлять готовые предметы из различных материалов. Это идеальное решение для мелкосерийного производства, поскольку унифицированный техпроцесс дает возможность сделать деталь любой конфигурации за относительно малое время.

Медицина. 3D принтеры уже широко используются в зубном протезировании, косметических операциях, изготовлении протезов, имплантатов, для создания макетов внутренних органов человека и т.д.

Функциональное тестирование. Использование 3D-принтеров для создания моделей для функционального тестирования - самый современный метод инновационных разработок. В некоторых случаях требуется получить будущий механизм в сборе, но произвести отдельные компоненты в единственном экземпляре слишком дорого или долго. (http://3d.globatek.ru/3d-printers/function_testing/)

Ювелирные изделия. При разработке украшений львиная доля времени уходит на создание восковой модели. К сожалению, эта процедура трудоёмкая и отнимает колоссальное время. Современные технологии позволяют производить разработку дизайна украшения в специализированном программном обеспечении, а в последствии использовать ювелирный 3D-принтер для выращивания восковой модели украшения. (http://3d.globatek.ru/3d-printers/jewelry/)

Работа с реальными физическими моделями дает множество преимуществ тем, кто применяет технологию 3D-печати. В первую очередь, это возможность оценить эргономику будущего изделия, его функциональность и собираемость, а также исключить возможность скрытых ошибок перед запуском изделия в серию. 

Есть примеры использования 3D печати в маркетинге и в трехмерной рекламе.

Среди экзотических вариантов использования 3D-печати следует отметить производство обуви. Пока что данная услуга рассчитана на профессиональных спортсменов. Нога будущего владельца сканируется лазером для создания цифровой модели. На основании этой информации и "выращивается" обувь путём послойного лазерного спекания. (http://3d.globatek.ru/3d-printers/jewelry/) 

Расходные материалы (Наноразмерные порошки)

Наноразмерные порошки являются основой для создания различных наноструктурных материалов, таких как твердые сплавы с повышенной износостойкостью и ударной вязкостью, дисперсно-упрочненные и модифицированные конструкционные сплавы с повышенными эксплуатационными характеристиками, наноструктурные защитные термо-, коррозионно- и износостойкие покрытия, полимерные композиты с наполнителями и модификаторами из неорганических наночастиц, наноструктурная функциональная керамика различного назначения и др.

Эффективным средством получения нанопорошков элементов и их неорганических соединений является синтез в потоке термической плазмы, генерируемой в электрическом разряде.

>
Рис. 5. Местонахождение производителей порошков [4]

Плазменные процессы обеспечивают возможность получения в высокотемпературных потоках с различным окислительно-восстановительным потенциалом нанопорошков  элементов и их индивидуальных неорганических соединений - оксидов, карбидов, нитридов, карбонитридов и др., а также многокомпонентных композиций.

Мировое производство нанопорошков распределено неравномерно. Многие страны, такие как Бразилия, Южная Африка, Россия и Австралия, являются крупными производителями сырья, но не производят наночастицы в значительных объемах. Сейчас только развитые в промышленном отношении страны стали производить наноматериалы в коммерческих количествах. Большинство из стран-производителей наноматериалов сильно зависят от импорта сырья. Однако США, например, производит большинство из них в достаточном количестве для удовлетворения своих внутренних потребностей. На США приходится более половины мирового производства нанопорошков (См. рис. 5). [4]

При добыче урана в хвостах остается практически большая часть элементов из таблицы Менделеева. Росатом мог бы провести исследования и поиск экономически выгодных технологий извлечения металлов, их оксидов, различных керамик и фабрикации нанопорошков для 3D принтеров. Зачем закрывать гигантские комбинаты в составе Росатома, если их можно перепрофилировать на выпуск новой продукции – нанопорошков?

Отечественные производители нанопорошков не котируются на мировом рынке, да и цены у них кусаются. Здесь уместно бы вспомнить установку А.В. Вачаева «Энергонива-2» [6]. Можно сомневаться в ее возможности производить дополнительную электроэнергию, но вряд ли кто будет оспаривать, что она производит наноразмерные порошки различных элементов из различных суспензий, вплоть до отходов производства. Ведь эти материальные доказательства можно воочию пощупать, они сохранились на кафедре теплотехнических и энергетических систем Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова, где ранее работал А.В. Вачаев. Пришло обнадеживающее известие из этого университета. Установка «Энергонива» (уже под номером 3) заново воссоздана и получены первые обнадеживающие результаты по получению металлических порошков. Пока не удалось повторить достигнутого А.В. Вачаевым уровня, но это только начало.

Последствия внедрения технологии и появятся ли в России доморощенные Элоны Маски?

Подобные технологии приведут к коренному изменению процесса производства. На передний план выйдут знания и носители этих знаний - творческие люди. Миллионы старых специалистов окажутся за воротами предприятий, да и сами предприятия обанкротятся, если вовремя не встроятся в новый технологический уклад [8]. Наиболее уязвимы моногорода, так как в них нет маневра трудовыми ресурсами. Поэтому прямой резон развивать эти технологии в моногородах уже сейчас и пытаться диверсифицировать в них производство. Технологическая революция в базовой отрасли, машиностроении потянет за собой подобные технологические революции в других отраслях, и энергетика не будет исключением [6].

Основной вопрос – кто способен на риск внедрения инновационных технологий: государство или частный бизнес. В этой связи интересно процитировать Элона Маска [7], владельца и руководителя компании SpaceX, которая в 2010 году стала первой частной компанией, запустившей космический аппарат на орбиту, который благополучно вернулся на Землю, а 2012-м их аппарат успешно состыковался с МКС: «Одним из факторов стагнации является просто предубеждения против риска в крупных аэрокосмических компаниях. При доступности лучших технологий, они все также комплектуют свои продукты устаревшими компонентами, разработанными ещё в 1960-х гг. В каждой компании своя рубашка оказалось ближе к телу, ну просто панический страх перед риском.» Наиболее полное представление о Элоне Маске можно почерпнуть из «Краткой хронологии деятельности Элона Маска (1971 г.р.) [7]:

1983 – в возрасте 12 лет проектирует/создает видеоигру "Blast Star" – он смог продать её компьютерному магазину за $500.

1995 – потратив 2 дня на образовательную программу по физике в Стэнфорде, бросил её и начинает разворачивать проект "Zip2", онлайн-платформа для медиа-публикаций.

1999 – продает "Zip2" компании Compaq за $307 млн.

2000 – создает компанию PayPal, соединив его новый стартап - сервис онлайн-платежей "X.com" – вместе с сервисом "Confinity" Max Levchin и Peter Thiel.

2001 – создает Фонд Маска, дающий гранты в поддержку возобновляемой энергетики, космоса, медицинских исследований, науки и образования в целом.

2002 –PayPal проходит процедуру IPO. Спустя 8 месяцев компания eBay покупает PayPal за $1,5 млрд.

2002 – создание SpaceX.

2004 – инвестирует в Tesla Motors (проектирование и производство электрокаров).

2006 – помогает в создании SolarCity (солнечные системы выработки электроэнергии для 33 тыс. домохозяйств), в должности руководителя.

2008 – NASA выбирает ракетоноситель Falcon 9 и спускаемый модуль Dragon компании SpaceX для доставки грузов на МСК после завершения программы Спейс-Шаттл.

2010 – появляется в качестве самого себя в фильме "Железный человек-2". Директор картины подчеркивает, что Макс вдохновил его на создание главного героя – Тони Старка.

2012 – SpaceX Dragon становится первым частным космическим аппаратом, пристыковавшимся к МКС. Электромобиль Tesla Model S компании Tesla Motors  стал автомобилем 2013 года по версии Motor Trends, это первый электромобиль, который такого удостоился, выиграв у BMW, Porsche и Lexus -- http://www.engadget.com/2012/11/13/tesla-model-s-2013-motor-trend-car-of-the-year/

Это человек, который с нуля создал инновационные компании, способные конкурировать с госкомпаниями и аффилированными с государством частными корпорациями-гигантами. Будут ли в России подобные ьизнесмены-инноваторы и в чем же кроется его успех? Это можно понять из его цитаты [7]: « Проблема в том, что в большинстве крупных компаний процесс/проект заменяет собой мышление. Вы становитесь винтиком, деталью в системе, комплексном механизме. Однако, признаюсь, это позволяет работать с людьми и не сильно умными и не сильно творческими.»

Побеседовав с работниками NASA, он сумел выявить наиболее творческих специалистов и пригласил в свою компанию. При этом он обладал гораздо меньшим бюджетом, чем NASA, но сумел увлечь творческих людей общей целью, как в свое время в СССР С.П. Королев сумел увлечь своих единомышленников.

«За время работы над проектом миссии "Оазис на Марсе", я общался с людьми из космической отрасли и, в общем, понял, кто там соображает (обладает сообразительностью и дальновидностью), а кто нет. Я собрал команду и за время серии субботних заседаний довел до их понимания технико-экономического обоснования создания более эффективных ракетоносителей. При этом было понятно, что нет никакой внешней силы, чтобы помешать нам в реализации наших планов. Технологии ракетостроения не продвинулись дальше 60-х гг., возможно даже деградировали! Мы решили развернуть эту тенденцию вспять.»[7]

Элон Маск [7] продолжает рассуждать о проблемах госкорпораций и частных гигантов индустрии, о росте затрат на инновационные разработки: «По сей день очень сильна тенденция среди аэрокосмических компаний отдавать на аутсорсинг все подряд. Среди всех именно аэрокосмическая отрасль возвела эту практику до невозможных высот. Задача отдается на субподряд, которую в свою очередь передается на суб-субподряд и так до невозможного. Необходимо опускаться на 4-5 уровней в структуре подряда на проект, чтобы найти тех, кто на самом деле что-то делает. На каждом переделе встроены эти паразитарные участники, каждый получает свою маржу – учитывая количество уровней – маржа увеличивается в 5 раз!  Во многих случаях крупнейшим заказчиком выступает государство, а государственные контракты исполняются по методу затраты-плюс: уровень прибыли фиксирован при любой расточительности исполнителя. Это в итоге служит причиной и стимулом делать космическую технику настолько дорогой, насколько это возможно обосновать.» Как видим, эта беда носит интернациональный характер и присуща не только России. 

Наверное все, что высказал Элон Маск применимо и к нашей отрасли. Инженер поставлен в позу «буриданова осла», когда от него требуют инноваций и одновременно твердят о референтных решениях. Не бывает такого. Референтность означает, что это уже сделано, а значит новизной и не пахнет. Необходимо разделить задачу на два коллектива: один проектирует коммерчески выгодное изделие на базе референтных решений, другой работает на будущее, создавая полностью инновационное решение и о референтности забывает. Стоит процитировать Анатолия Левенчука по этому поводу: «Примерно то же самое случилось на тридцать лет с атомными станциями: в 1987 году в мире решили, что будут использовать только то, что уже использовалось раньше. И прогресс затух, хотя за эти годы появилось огромное число предложений по новым конструкциям, доступность новых материалов, новые способы изготовления и строительства. 
Проблема не в том, что инженеры по доброй собственной воле не ставят новые технические решения в проект. Проблема в том, что им законодательно запрещено это делать. А когда разрешают, то уже поздно: воспитано поколение людей, которое не приучено надёжно проектировать и изготавливать новое, а способно только повторять старое. Они и поют песню о рисках нового, оправдывающую их интеллектуальное бездействие.» http://ailev.livejournal.com/1040355.html.

Важно понимать, что в будущем глобальном мире выживут только высокоэффективные компании, предлагающие на рынке более дешевые продукты и услуги при высоком уровне качества, и близость какой-то компании к госструктурам уже не поможет. Целые государства могут стать банкротами, что же говорить о компаниях. Единственное лекарство – быть на полшага впереди остальных в инновациях на деле, а не «сладких словах». Коренное заблуждение, что атомная промышленность неподъемна для частного бизнеса. Придет очередной «Элон Маск» и создаст установку на порядок дешевле, чем в госструктурах, вот только очень высока вероятность, что это произойдет не в России.

Заключение

Оправданный риск при внедрении инновационных технологий – единственный способ развития. Опора на референтные решения и узаконивание такого подхода – путь к стагнации и потере конкуренции.

3D проектирование и конструирование многими руководителями воспринимается, как некое подспорье обычным методам проектирования, как некая виртуальная игрушка, с помощью которой можно продемонстрировать высшему руководству свои достижения. На самом деле 3D модель – это базис нового технологического уклада, основа будущего производства на базе 3D принтеров, безлюдных роботизированных систем производства. Разрабатывать 3D модель и затем не использовать ее при производстве изделия нерационально и неразумно.

Уже сейчас станки с ЧПУ работают непосредственно с 3D моделью изделия, но и эта технология рано или поздно умрет, так как связана с большими потерями материала. На смену традиционной технологии механообработки, в основе которых лежит принцип вычитания” из заготовки (съема) лишнего материала, приходит новая технология “добавления” (add) материала, реализуемая в 3D принтерах.

3D принтеры уже сейчас используются довольно широко в промышленности и их роль и вес будут только возрастать. Эта технология, основанная на творческом труде и безлюдном производстве, будет доминировать и постепенно вытеснит традиционные технологии. В стране должна развиваться промышленность по производству 3D принтеров и расходных материалов для них. Государство, как инвестор должно вложиться в эту отрасль, иначе получится по Черномырдину: «Хотели как лучше, а получилось как всегда», плестись в хвосте цивилизации.

Основным расходным материалом для 3D принтеров, по всей видимости, будет нанопорошок различных пластмасс, металлов и керамик, и рынок подобных материалов будет расти как на дрожжах. Организация производства подобных материалов – приоритет госинвестиций, особенно для страны с сырьевым уклоном экспорта. Роль Росатома в этом трудно переоценить.

Вполне возможно, что процесс низкоэнергетической трансмутации элементов, может стать основным технологическим процессом в производстве нанопорошков для 3D принтеров, и он должен быть исследован в хорошо оснащенных лабораториях, а не «на коленке» энтузиастами, как это сейчас происходит. А это уже прерогатива Росатома. Нельзя упустить шанс вскочить в проносящийся мимо нас поезд новой технологической революции.



Литература

1. Народный 3D принтер, http://habrahabr.ru/company/materialise/blog/94193/
2. Михаил Зленко, д.т.н. «3D-принтеры. Что выбрать?», (Центр Аддитивных Технологий ФГУП “НАМИ”), CAD/CAm/CAe Observer #1 (45) / 2009 http://www.cadcamcae.lv/hot/3D-Printers_n45_p84.pdf
3. Wohlers Report 2012 Additive Manufacturing and 3D Printing State of the Industry
Annual Worldwide Progress Report, ISBN 0-9754429-8-8, http://wohlersassociates.com/2012contents.htm
4.Нанопорошки: описание мирового рынка, http://abercade.ru/research/analysis/66.html
5.  Константин Афанасьев, «3D-принтеры», 02/05/2004, http://www.3dnews.ru/peripheral/3d-print/print
6. Александр Просвирнов, «Состоится ли «Атомный проект – 2»?, «Атомная стратегия», 2012г., http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=3736
7. Крис Андерсон, «Миссия на Марс Элона Маска», 21 октября 2012 года, (перевод Николаенко Антона, 14-16 ноября 2012), http://www.warandpeace.ru/ru/exclusive/view/74671/
8. Александр Просвирнов, «Один с сошкой – семеро с ложкой, какое будущее нам готовит «наша элита», «Атомная стратегия», http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4140, http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4154


 

 
Связанные ссылки
· Больше про
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: :
Заявление о сговоре корпорации Росатом с рядом ведущих российских СМИ

Рейтинг статьи
Средняя оценка: 4.68
Ответов: 16


Пожалуйста, проголосуйте за эту статью:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 11 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 11/12/2012
"До чего дошёл прогресс!
Труд физический исчез,
Да и умственный заменит
Механический просесс"

По крайней мере у автора - уже заменён. Механистическая подборка ссылок выдаётся за самостоятельную статью.


[ Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 13/12/2012
"...Механистическая подборка ссылок выдаётся за самостоятельную статью." Не согласен с Вами. Посыл автора понятен. Кадры решают всё. Руководящие кадры высшего и среднего звена. Турбинист


[
Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 11/12/2012
Александр! вы еще во ВНИИАЭСе работаете или как?


[ Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 12/12/2012
Сколько помню - ни разу программные среды 3D, JewelCad, Rhinoceros - нибуя не заменяли девочку ювелира-дизайнера, которая резала механически модельки в воске.


[
Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 12/12/2012
Скальпелем, Саша. Или используя целую кучу заточек с надфилей. Особо извращенные - сам грел и гнул, откусывал отковывал и затачивал)))


[
Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 12/12/2012
"Новая технологическая революция проносится мимо нас"
Почему мимо? Мы не производим ни компьютеры ни мобильники, но они у нас есть. Слава Америке!


[ Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 12/12/2012
Порошковые технологии, говоришь? ЗD  принтер тут ни причём. Бешеная реклама, не более того. ХТС - нужнее, уж его-то не не напечатаешь. А отлаживать программу кто будет? и т.д.


[
Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 12/12/2012
Мне все понравилось, а во главе угла в этой публикации верно отмечено непрерывные изречения ЛПРов  о референтности - это тормоз новым технологиям и инновациям

д.т.н. Чаховский В.М.


[ Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 13/12/2012
Большое спасибо за статью!


[ Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 10/05/2013
ХОРОШО, ДОПУСТИМ МЫ ВСЕ СДЕЛАЛИ, МОДЕРНИЗИРОВАЛИ ПРОИЗВОДСТВО. ЧТО ДЕЛАТЬ С НЕНУЖНЫМИ ЛЮДЬМИ? ИХ УВОЛИТЬ, ЭТО ОДНОЗНАЧНО? КУДА ОНИ ПОЙДут? какая для них будет работа? или их расстрелять?


[ Ответить на это ]


Re: Новая технологическая революция проносится мимо нас (Всего: 0)
от Гость на 23/07/2014
Да, технологии развиваются ускоренными темпами: помнится еще недавно и CMS не было, и сайты руками каждую страницу верстали, а теперь уже и CMS, и вот недавно родился HTML5 [html5ru.com].


[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(812)438-3277
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
Сайт построен на основе технологии PHP-Nuke. Открытие страницы: 0.34 секунды
Рейтинг@Mail.ru