Российский автопром: дорогу аддитивным технологиям +9





Завод Nissan в Санкт-Петербурге: изготовленные на 3D-принтере детали (белые на фото) используются для фиксации крышки багажника. Фото: «Ведомости» / Nissan

Автомобилестроение – одна из первых отраслей, где 3D-технологии нашли коммерческое применение: еще в 1988 год концерн Ford начал использовать 3D-принтеры для печати отдельных элементов прототипов.

Сегодня этот сектор экономики по максимуму использует достижения аддитивных технологий и 3D-сканирования. Трехмерная печать является идеальным способом создания прототипов, функциональных деталей и узлов, а также оснастки и пресс-форм. Она позволяет сэкономить время и деньги на стадиях разработки продукта и литья, обеспечивая изготовление геометрически сложных деталей с высокой детализацией. 3D-сканеры и специализированное программное обеспечение на новом уровне решают задачи контроля геометрии и реверс-инжиниринга, сокращая сроки производства автомобилей, способствуя повышению качества продукции и уменьшению процента брака.

Некоторые крупные автопроизводители уже наладили серийное изготовление на 3D-принтерах компонентов для своих классических моделей или кастом-каров. Лидеры рынка вкладывают огромные средства в создание центров аддитивных технологий для опытно-экспериментального производства. Такой центр, есть, к примеру, у BMW – он производит более 100 тысяч компонентов в год, а в 2019 году планируется открытие еще одного крупного комплекса.

Развитие технологий 3D-печати и разработка новых материалов с улучшенными физическими свойствами также позволяют внедрять радикально новые, инновационные идеи. Так, технология «безвоздушных» шин Michelin Visionary Concept с возможностью изменить рисунок протектора в зависимости от погоды исключает проколы, проблему низкого давления и другие риски при вождении.

Возможно, полностью напечатанный на 3D-принтере автомобиль – реальность не столь отдаленного будущего. Однако все вышеперечисленное – достижения западных автопроизводителей. А какова ситуация и перспективы развития аддитивных технологий в России? В этой статье мы остановимся на преимуществах 3D-печати, рассмотрим вопрос применения инноваций на отечественном авторынке, а также практические примеры внедрения.

Как 3D-печать используется в автомобилестроении


Аддитивные технологии эффективно решают следующие задачи автомобильного производства:


Прототипирование позволит оптимизировать производство тем предприятиям, которые занимаются выпуском автомобилей (но не сборкой готовых моделей), а также производителям автокомпонентов, поставляемых на конвейер.

Средствами топологической оптимизации проектировщик может задать практически любую необходимую геометрию детали и вносить изменения в дизайн на более поздних этапах разработки. 3D-модель передается из САПР на 3D-принтер, который в короткие сроки печатает прототипы, оснастку или пресс-формы для литья изделий. Тем самым сокращаются расходы на производство, сроки разработки продукта и его вывода на рынок. В частности, предприятие может наладить оперативное изготовление компонентов, приурочив его к выпуску автомобиля.
Благодаря 3D-печати завод Nissan в Санкт-Петербурге сэкономил в 2017 году более 1 млн рублей, не заказывая производство оснастки на стороне
Оснастку и изделия, которые отвечают необходимым прочностным характеристикам, можно выпускать непосредственно на заводе, имея всего лишь один 3D-принтер. Он будет печатать различные по номенклатуре детали, что невозможно при использовании станков и других традиционных инструментов.

Технологии, в основном применяемые для прототипирования:


Оснастка и пресс-формы, которые печатаются из пластиков и фотополимерной смолы, будут в разы дешевле металлических.

Изготавливать функциональные изделия можно и на металлических 3D-принтерах (например, по SLM-технологии). 3D-печать металлом также подходит при выпуске небольших партий, в том числе при создании кастомизированных продуктов. Новейшие разработки в области металлических порошков открыли путь к изготовлению более легких, более плотных, а в отдельных случаях – более прочных деталей. Благодаря топологической оптимизации на 3D-принтере можно выращивать компоненты сложной формы и фактуры (с ячеистой структурой, внутренними каналами и т.п.), в том числе цельнометаллические, которые раньше собирались из нескольких элементов.

Западный опыт: цифры и факты


Команда Renault Sport Formula One одной из первых стала применять 3D-печать для прототипирования. Сегодня небольшой группе инженеров предоставлена возможность производить сотни деталей в неделю для испытаний в аэродинамической трубе, разрабатывать инновационные детали для проведения испытаний и установки на болиды и в целом ускорить процесс НИОКР. Благодаря технологиям SLA и SLS от 3D Systems изготовление сложных автомобильных деталей занимает не недели, а всего несколько часов.

BMW одной из первых среди автомобильных компаний напечатала на 3D-принтере партию из нескольких тысяч металлических деталей для модели BMW i8 Roadster. Мягкая складная крыша этого родстера имеет изготовленный аддитивным способом компонент из алюминиевого сплава с инновационным бионическим дизайном, повторяющим природные формы. Новое изделие имеет более высокую степень жесткости по сравнению с аналогом, который производился методом литья под давлением, а также меньший вес.


Компания Steeda Autosports, крупнейший производитель аксессуаров для Ford, использует технологию полноцветной 3D-печати для создания прототипов разнообразных компонентов – от колпачка масленки до литых труб системы холодного впуска. Результат: срок выхода продукта на рынок сокращается на несколько недель, и на каждом изделии экономится 3000 долларов за счет снижения расходов на мехобработку и создание литейных форм.

Michelin производит на металлических 3D-принтерах вставку в пресс-форму для разделителя ламелей – самых изнашиваемых элементов покрышки. Выбор новой технологии, вместо применявшихся ранее штамповки и фрезеровки, обусловлен мелкозернистой структурой металла, лучшей теплопроводностью и, как следствие, меньшим износом.

Ждет ли Россию бум аддитивных технологий?


В конце лета – начале осени 2018 года в Москве прошло несколько крупных международных мероприятий автомобильной отрасли. Прежде всего, это Московский автосалон, где мы увидели множество перспективных отечественных разработок. Всеобщее внимание привлекло семейство автомобилей представительского и высшего класса «Аурус» (проект «Кортеж») и новинки ВАЗа, закрывшего свою «классическую» программу и показавшего «Весту», обновленную «Гранту», а также концепт новой «Нивы 4х4». Яндекс продолжает с успехом продвигать свой проект беспилотных авто, и посетители автосалона могли совершить захватывающую поездку в такси без водителя. Но самой, пожалуй, обсуждаемой разработкой сезона стал концепт электрокара CV-1 в корпусе старого «москвича», представленный «Калашниковым» на военно-техническом форуме «Армия-2018». Можно констатировать, что российский автопром медленно, но верно движется в общемировом направлении.

Пик продаж на авторынке России пришелся на 2012 год, затем начался спад, преодолеть который пока не удается. Улучшить ситуацию призвана стратегия развития автомобилестроения на 2018-2025 годы, разработанная Правительством Российской Федерации. В ней четко определены приоритетные задачи отрасли – увеличение выпуска собственных моделей автомобилей и качественных автокомпонентов, а также налаживание связей между производителями автокомпонентов. При этом локализация должна составлять не менее 70%.



Новинки Московского автосалона: Aurus «Сенат» — российский автомобиль представительского класса

Если в 1990-е годы Россия практически не выпускала автомобилей, закупая подержанные в Японии или Германии, то в начале 2000-х в стране действовало уже 15 крупных автозаводов. Понятно, что при реальной локализации в 50-70% значительная часть добавленной стоимости на детали создается за рубежом (они поставляются и собираются на конвейере в России), но сегодня мы полностью обеспечиваем свой внутренний рынок. Самые востребованные модели – такие, как Solaris, Polo, Rapid – выпускаются в России.

Согласно правительственной стратегии, процент бюджета предприятий, который закладывается в инновации и новые разработки, сейчас составляет порядка 15%. Поставлена цель довести этот показатель до общемирового показателя – 25-30%, и это открывает хорошие перспективы для внедрения 3D-технологий в российском автопроме.

Для отечественных автопроизводителей аддитивное направление – пока что почти не освоенная территория, поэтому информации о применении 3D-технологий крайне мало. Газета «Ведомости» сообщает, что группа «ГАЗ», по словам ее представителя, использует 3D-печать для прототипирования деталей машин. По данным официального сайта Алтайского края, корпорация «КамАЗ» в этом году получила два уникальных 3D-принтера российского производства. Эти установки печатают высокоточные песчаные формы для литья стали.

Говоря о зарубежных производителях в России, приведем пример альянса Renault-Nissan: он начал внедрение аддитивных технологий со своих западноевропейских производств, теперь пришла очередь России. На заводе Nissan в Санкт-Петербурге 3D-принтеры печатают прототипы и оснастку, а также приспособления для калибровки дверей, фар и датчиков. Это позволило предприятию сэкономить за 2017 год более 1 миллиона рублей, не заказывая производство оснастки на стороне. В Москве на предприятии Renault с помощью 3D-принтеров изготавливаются защитные элементы используемых инструментов.

Потенциал 3D-печати для автомобильного рынка




Напечатанные на 3D-принтере выжигаемые литейные модели позволяют Renault Formula One быстро изготавливать крупные металлические детали большой сложности

Итак, 3D-печать позволяет получить производителям автомобилей и автокомпонентов целый ряд преимуществ:

  1. сокращение времени на этапе разработки продукта и литья;
  2. экономия времени и расходов на изготовление оснастки и пресс-форм;
  3. отказ от услуг подрядчиков-изготовителей оснастки;
  4. проведение технологических экспериментов и функциональное тестирование;
  5. создание геометрически сложных изделий с мелкими деталями, которые невозможно изготовить традиционными методами;
  6. снижение массы детали и экономия используемых материалов за счет топологической оптимизации;
  7. ускорение выпуска нового продукта или эксклюзивной серии на рынок.

В условиях все более жесткой конкуренции вопрос применения инноваций встает все острее. Во всем мире растет число автопроизводителей, осознавших выгоды 3D-технологий для оптимизации производственного процесса. Как мы увидели, в российской автомобильной промышленности аддитивные методы начали внедряться относительно недавно и используются всего на нескольких крупных предприятиях российских или зарубежных автогигантов.

В сегодняшних российских реалиях внедрение аддитивного производства сталкивается со многими препятствиями, среди которых – недостаточная автоматизация многих заводов и нехватка финансирования. Такие технологии 3D-печати, как селективное лазерное плавление, пока нам недоступны по причине высокой стоимости оборудования и материалов. На сегодня оптимальное решение, которое будет выгодно производителю и окупится в реальные сроки, – приобретение одного 3D-принтера для выпуска пластиковых прототипов и оснастки (без необходимости заказывать ее у поставщиков).

Правительственная стратегия развития автомобильной отрасли на 2018-2025 годы дает надежду, что процесс внедрения 3D-печати пойдет быстрее и примет массовый характер.

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта



Комментарии (8):

  1. avacha
    /#19763002 / +2

    Знаете, а мне вот вообще наплевать на российский автопром. Это все либо частные лавочки, конечная цель которых — прибыль, так чего мне горевать о них, либо АвтоВАЗ, которых десятилетиями существует на деньги налогоплательщиков, выпуская унылое говно — теперь по цене иномарки. Я купил жене Датсун, с ужасом продал через полгода владения.
    Нормальных машин нет. Нет целого класса — минивэнов. Нет полноразмерных универсалов. Нет микроавтобусов — знаете, ублюдочная газель или буханка никак не подходят на роль семейного автомобиля, в отличие от Митсубиси делики или Ниссан эльгранд. Нет мини-грузовичков для малого бизнеса, из-за чего все более-менее вменяемые машинки спецтехники представлены на база Митсубиши картер или Тойоты Эйс. В подержанном, разумеется, виде.

    Поэтому — гори он в аду, этот «отечественный» автопром, вместе с автотазом, отверточниками, вирусами и рукожопыми сборщиками. Ах да, у нас металлозавод купил 3д аддиктивную хреновину. Те, кто ее купил — теперь построили по частному домику и уволились, а хреновина — простаивает, ибо анально ограничена вендором и за любой шаг надо доплачивать. В местной газете во-о-т такая статья ещё была, про супер-нано-мега-технологию…

    • kAIST
      /#19763938

      Вы в каком регионе живёте?
      Насколько я вижу в своем городе (город миллионник), люди достаточно активно ездят на всяких вестах, патриотах, газелях и пр. Я сам любитель вагов, конечно, но есть знакомые владельцы вест и иксреев, неплохие машины скажу я вам за свои деньги.

    • GeorgKDeft
      /#19764484

      Ах да, у нас металлозавод купил 3д аддиктивную хреновину. Те, кто ее купил — теперь построили по частному домику и уволились, а хреновина — простаивает, ибо анально ограничена вендором и за любой шаг надо доплачивать. В местной газете во-о-т такая статья ещё была, про супер-нано-мега-технологию…


      немного не в теме… а чего взломать эту хреновину никак, или просто она никому не нужна из за стоимости эксплуатации?

      • Kotman34
        /#19764736

        Есть станки с привязкой к координатам. После того, как наладчик сдаст Вам его в эксплуатацию его даже в пределах цеха не подвинешь — перестанет работать. И снова вызывать дяденьку-наладчика.

    • dmitrye1
      /#19764772

      ТВ весьма сомнительный источник информации. Можно же легко найти финансовые результаты работы лет за двадцать. Ну и кроме того, АвтоВАЗ — не отечественный автопром (RIP), это Рено:

      «АвтоВАЗ» сообщил, что предоставит компании Renault Finance (100%-ная «дочка» Renault) возобновляемый заем на сумму до 10 млрд руб. сроком до марта 2023 г. Договор заключен 15 августа. Условия и цели займа не раскрываются.

      Думаете это на деньги налогоплательщиков? Предлагаю в другом месте поискать.

  2. read2only
    /#19763724 / +2

    Несмотря на интересную информацию в статье касательно 3D печати, про т.н. «Российский автопром» ерунду пишите:

    Если в 1990-е годы Россия практически не выпускала автомобилей, закупая подержанные в Японии или Германии

    В 90-е в России было выпущено ~ 9,3 млн. только легковых автомобилей. В основном это были устаревшие «дрова», но это были именно отечественные автомобили, сходившие с отечественных автозаводов — АЗЛК, ИЖ, ГАЗ, УАЗ, АвтоВАЗ. Доля иномарок существенно выросла только к 2000-м годам, за счёт ввоза новых и подержанных автомобилей.
    то в начале 2000-х в стране действовало уже 15 крупных автозаводов

    Точнее сказать — производственные площадки мировых автомобильных брендов. Весь наш автопром, не без помощи чуткого руководства страны, пришёл к своему логическому финалу, перепробовав массу бесконечных попыток адаптировать, модернизировать устаревшие собственные и западные аналоги. А именно — отвёрточной сборке (пускай и со сваркой, окраской и пр., но не разработкой). Это всё равно, что обеспечивать страну овощами, выращиваемыми из импортных семян, и только так. Нет семян — нет овощей. Это они решают, какой «вкус» у них будет, а мы только поливаем, пока дают.

    Мы не разрабатываем больше автомобили, мы собираем чужие, не сразу научившись изготавливать для них низкотехнологичные детали — коврики, стёкла, сиденья, пластиковые детали салона и пр. ерунду. Этим и обеспечиваем свой рынок.

    КамАЗ, по сути, также превратился в площадку для сборки коммерческих автомобилей из чужих деталей, так и не осилив новую кабину за 40 лет. Из нашего там только два стратегических направления — грузовики для военки и спортивное отделение.

  3. pilot911
    /#19764700 / +1

    видел, как изготавливают формы для литья двигателей… впечатлился сложностью процесса
    с 3D печатью все, конечно, упрощается и удешевляется, очень рад проникновению технологии на российские автозаводы

  4. boneferz
    /#19768264

    очередное импортозамещение?