Инженер «СИБУРа» Роман Тихонов (справа) и руководитель направления 3D в компании iQB Technologies Иван Папуша. При поддержке нашей компании были разработаны программы для обучения специалистов аддитивных центров «СИБУРа».
Таких специалистов, как Роман Тихонов, в России пока что немного. Роман руководит центром по внедрению 3D-технологий на предприятии «Воронежсинтезкаучук», входящем в состав крупнейшей российской нефтехимической компании «СИБУР Холдинг». Компания имеет производственные филиалы в более чем 20 городах России и занимается производством и поставками нефтехимической продукции для отечественного рынка и 80 зарубежных стран. Пилотный проект, недавно запущенный в Воронеже в рамках глобальной цифровизации «СИБУРа», уже показал превосходные результаты. Роман рассказал о конкретных примерах решения задач с помощью 3D-печати и 3D-сканирования на своем предприятии и поделился видением перспектив внедрения таких инноваций в России.
– Расскажите немного о себе. Что Вас привело в аддитивную отрасль?
– Интерес к чему-то новому, наверное. Меня всегда увлекали инновации. По образованию я инженер-микроэлектронщик, занимался информационными технологиями, и так получилось, что очередной проект, в котором оказался задействован, связан с аддитивным производством.
В «СИБУРе» работаю относительно недавно, нет еще и года. Перед этим около пяти лет принимал участие в одном пилотном проекте по внедрению аддитивных технологий, а затем получил приглашение в «Воронежсинтезкаучук».
– Как давно «СИБУР» внедряет 3D-технологии? На какой стадии находится проект аддитивного центра?
– В компании заинтересовались этой темой года два назад. Начали собирать информацию, прорабатывать варианты использования. Специфика химпредприятий такова, что большая часть оборудования относится к категории особо опасного, и никакие ошибки и аварийные ситуации недопустимы в принципе. Пришли к выводу, что рентабельно применять эти технологии в ремонтном производстве. На предприятии «Воронежсинтезкаучук» был создан аддитивный центр, приобретены 3D-сканер и 3D-принтер, и меня пригласили им руководить.
У нас уже есть работающие кейсы, показавшие отличные результаты и по 3D-печати изделий, и по внедрению в производственный процесс. Мы на практике подтвердили, что аддитивные технологии позволяют быстро изготавливать детали и узлы и минимизировать время простоя.
После этого было принято решение открыть подобные центры еще на семи предприятиях с ремонтными производствами – где требуется обслуживание и восстановление оборудования.
Сейчас идет закупка оборудования и ПО, подбор персонала. Пока упор делается на 3D-печать пластиками и на 3D-сканирование для реверс-инжиниринга вышедших из строя изделий.
Аддитивные технологи экономят основной фонд «СИБУРа» за счет того, что ряд задач решается своими силами
– Какими компетенциями должен обладать специалист аддитивного центра? Как происходит подбор и обучение персонала?
– Программы обучения уже есть, они разработаны при поддержке iQB Technologies. Прежде всего, это будут конструкторы с опытом проектирования в машиностроении. Мы понимаем, что в России специалистов по 3D-технологиям очень мало, и, естественно, будем отдавать предпочтение тем, кто имеет представление о 3D-печати и 3D-сканировании. В любом случае, мы будем их обучать. Я сам, будучи конструктором, постепенно накапливал и совершенствовал знания, а затем применял их на практике.
– Сколько сотрудников работает в одном центре?
– На стадии запуска проекта – один-два, в зависимости от территориального положения, размеров предприятия и круга поставленных задач. Сейчас я один занимаюсь и моделированием, и сканированием, и печатью. Поскольку есть положительные результаты, уже принято решение о расширении штата. Кроме того, мы сотрудничаем с несколькими организациями, занимающимися 3D-печатью. Они выполняют заказы по тем технологиям, которых у нас пока нет.
Обводной ролик конвейерной ленты
С помощью CAD-систем спроектирована 3D-модель.
Увеличен диаметр, усилены посадочные отверстия под подшипники (слабые места исходной детали).
Оригинал был изготовлен из стали, при использовании FDM- печати ABS-пластиком удалось сократить вес изделия, решить проблему с застреванием брикетов на линии и минимизировать возможность повреждения упаковочной пленки.
– Можете привести пример успешного внедрения 3D-печати в производственный процесс?
– Все начинается с популяризации. Как только люди, работающие на производствах «СИБУРа», понимают, что такое 3D-печать, они начинают задумываться, как ее можно применить. Расскажу о решении, реализованном по одному из таких обращений. По конвейеру идет каучуковый продукт в брикетах, которые затем упаковываются в пленку. Периодически брикеты застревали на обводном металлическом ролике конвейерной ленты, так как из-за постоянной нагрузки развалилось подшипниковое гнездо. К нам обратился механик – можно ли сделать эту деталь из пластика (так как из металла долго и дорого), а также увеличить диаметр, чтобы избежать застревания? Задача была успешно решена с помощью FDM-принтера, все отлично работает. Плюс ко всему, сам ролик получился легкий, так как был спроектирован с внутренними каналами.
В прогнозах – создание как минимум одного центра аддитивных технологий на каждом из 23 предприятий «СИБУРа»
– Как Вы просчитываете экономический эффект?
– Точно мы подсчитать пока не можем, здесь прежде всего эффект от скорости исполнения. Но возьмем вышеприведенный кейс. Фактически было потрачено на ролик килограмм пластика – из металла было бы однозначно дороже. В масштабах предприятия это экономия миллионных долей процента. Но если этот брикет на конвейере поцарапало вышедшим из строя роликом, он сразу идет в брак. Второй раз его не запакуешь и не продашь. И если подсчитать, сколько забраковывается за год, потери от этого ролика вырастают до невероятных сумм.
Еще один пример – рабочее колесо центробежного насоса. Такие колеса изготавливаются, естественно, из нержавеющей стали. Но под действием прокачиваемой жидкости они быстро выходят из строя. Была создана 3D-модель рабочего колеса, затем напечатанная на 3D-принтере из полиамида (SLS-технология). Деградации за месяц работы не было в принципе, в отличие от нержавейки, которую «съедает» прямо на глазах.
Рабочее колесо центробежного насоса
С помощью 3D-сканера и CAD-систем спроектирована 3D-модель для выверки геометрических размеров.
На основе 3D-модели по технологии селективного лазерного спекания (SLS) полиамидного порошка изготовлено рабочее колесо. Оригинал производится из нержавеющей стали, наблюдается сильная деградация.
Аналогичная задача, которая была решена с помощью 3D-печати, – изготовление рабочего колеса насоса из полиуретана вместо нержавеющей стали, оно также подвергалось сильной деградации. Новое колесо обеспечивает те же рабочие показатели, что и оригинальное, но благодаря пластику деградация полностью отсутствует.
– Как видим, печать на 3D-принтере готовых деталей дает явную выгоду. А занимаетесь ли Вы прототипированием?
– Да, например, мы отрабатывали один из вариантов рабочего колеса. Из ABS-пластика печатался прототип взамен полностью вышедшего из строя изделия. Оригинальное колесо рассыпалось в насосе, его буквально по частям собрали, отсканировали, выполнили реверс-инжиниринг. Затем напечатали прототип и отдали в ремонтное производство. Почему это выгоднее классических методов? Такое рабочее колесо никто не отольет в единичном экземпляре. А если мы закажем 20-30 штук из нержавеющей стали, и оно не подойдет, это будет фиаско.
Рабочее колесо насоса
Изготовлено из полиуретана методом вакуумного литья с металлической закладной вставкой.
Оригинал изготовлен из нержавеющей стали, наблюдается сильная деградация.
– С помощью аддитивных технологий Вы решаете только единичные производственные задачи?
– Не только. Мы поставляем каучук на ведущие производства – такие, как Michelin, Pirelli, и одно из их требований – идеальная геометрия. Для этого линию оборудовали автоматизированной системой оптических датчиков для контроля геометрии. Датчики японские, каждый стоит десятки тысяч рублей. Чтобы избежать возможных повреждений, решили снабжать их защитными корпусами. Прямо на предприятии попробовали сделать корпуса из металла – выходит дорого, прежде всего, за счет трудозатрат. Обратились к нам в отдел, и мы напечатали из ABS-пластика первые 20 штук. Вся линия – это 200 датчиков, FDM-принтер печатает два корпуса за смену. Таким образом, благодаря 3D-печати за 100 смен задача будет выполнена.
– Отличный пример мелкосерийного аддитивного производства! А Вы применяете только FDM-технологию?
– Сейчас – да, пока только это оборудование закупается. Главные преимущества FDM-принтеров – доступность и большой ассортимент материалов, которые по тем или иным свойствам выгодно применять.
– Другие методы 3D-печати рассматриваете?
– Мы планируем приобрести стереолитографический 3D-принтер, печатающий полиамидом. Я уже упомянул создание готовых изделий из полиамида – это решение нас полностью удовлетворило. О 3D-печати металлом речи пока не идет: в реалиях российского бизнеса это сегодня под силу либо оборонным предприятиям, либо НИИ. Требуются крупные инвестиции, и много времени уйдет только на эксперименты.
С 3D-сканером весь процесс реверс-инжиниринга, вплоть до запуска в производство, происходит в несколько раз быстрее
– Какие преимущества дает Вашему предприятию 3D-сканер?
– В основном мы занимаемся реверс-инжинирингом импортных узлов, вышедших из строя. В рамках импортозамещения можем воспроизвести детали, поставка которых проблематична из-за долгих сроков, высокой стоимости или по иным причинам, например, связанным с санкциями. Как вариант реального кейса, с помощью 3D-сканирования и последующего обратного проектирования делаем приводные звезды для конвейера.
Зубчатое колесо конвейерной ленты
С помощью 3D-сканера и CAD-систем спроектирована 3D-модель для восстановления исходных геометрических размеров.
Тестовая партия была изготовлена из ABS-пластика методом FDM-печати, пройдены успешные испытания.
Также используем 3D-сканирование для реверс-инжиниринга цельных частей, которые затем изготавливаем своими силами классическим способом. С 3D-сканером весь процесс, вплоть до запуска в производство, происходит в несколько раз быстрее.
– Как убедить руководителей предприятий, владельцев бизнеса в том, что 3D-технологии эффективны?
– Доказать людям необходимость внедрения 3D-технологий – самое трудное. Важна вовлеченность, инициативность лиц, принимающих решения. Скажем, создать аддитивный центр на нашем предприятии удалось во многом благодаря главному инженеру Максиму Николаевичу Ленькову, чья инициатива нашла поддержку высшего руководства.
Я работаю в компании девять месяцев, а активно внедрять аддитивные технологии мы начали более полугода назад. Как уже говорил, считать экономический эффект мы пока не готовы. Но примеры, которые приводились выше, экономят основной фонд за счет того, что ряд задач решается своими силами. На 3D-принтере была напечатана проставочная муфта насоса. В случае поломки основного и резервного насоса можно окупить этот насос пять раз. Такие примеры не могут не убеждать.
Проставочная муфта
Исходный материал – полиуретан. Оригинал изделия подвергся практически полной механической деформации. Создание 3D-модели осуществлялось по ответным частям механизма. Опытный образец для тестовых испытаний, в том числе на геометрические отклонения, был изготовлен из ABS-пластика FDM-методом.
В то же время, есть понимание: если 3D-технологии успешно внедряются, значит, их надо осваивать или хотя бы быть в курсе инноваций. Производители, которые выработают новые компетенции в этом направлении, делиться ими не будут. Они перейдут на новый уровень, и кто не успел перестроиться, тот будет неконкурентоспособен.
– Как Вы оцениваете перспективы развития 3D-технологий в России в ближайшие годы?
– Давайте начнем с «СИБУРа». Думаю, в течение 2019 года пилотные проекты аддитивных центров на предприятиях покажут эффективность, и в прогнозах – создание как минимум одного такого центра на каждом из 23 предприятий.
Если говорить о России в целом, все сложно. Пока не будет нормативных актов, ситуация коренным образом не поменяется. Сейчас решения о внедрении аддитивных технологий принимаются на уровне руководителей отдельных предприятий. Как только вопрос с нормативным законодательством будет решен, уверен, произойдет резкий скачок. Начнется массовое освоение, так как можно будет свободно вводить в эксплуатацию сертифицированные изделия.
От развитых стран мы по аддитивному производству отстаем лет на пять-семь. Отстаем и финансово, и в плане внедрения технологий в производственный процесс. Пока мы не осознаем необходимость 3D-технологий и не сломаем стереотипы, массового внедрения не будет. «СИБУР» показывает положительный пример, и уверен, другие компании будут перенимать наш опыт. Увидят, чего мы добились, и зададутся вопросом – почему бы у себя не попробовать?
