Технические науки/3.Отраслевое машиностроение
К.т.н. Мухамадеева Р. М.
Кокшетауский университет имени Абая
Мырзахметова
Аддитивные технологии в Казахстане
Научная
новизна и практическая значимость исследования аддитивных технологий для
Казахстана очевидны. В первую очередь, это создание новой области
технологических знаний промышленного производства. Кроме экономической
эффективности от внедрения аддитивных технологий в производство имеется высокая
социальная значимость. Аддитивная технология – это абсолютно новая для
Казахстана технология, по которой отсутствуют учебники и методические
рекомендации. Результаты исследований могут стать основой для новой отрасли.
Это в свою очередь, позволит не только
форсировать внедрение новых технологий,
но и повысить уровень подготовки выпускников технических специальностей
и успешно адаптировать их в мировое технологическое пространство.
В настоящий момент идет активное внедрение во все сферы деятельности
нового оборудования, работающего по аддитивным технологиям. Additive Fabrication (AF) или же Additive Manufacturing (AM) обозначает аддитивный, т. е. получаемый добавлением. Это технология основанная на послойном наращивании
модели полученной трехмерным цифровым моделированием или сканированием. В
прошлые годы чаще использовали термин быстрое прототипирование (Rapid Prototyping) или RP-технология. [1]
С 1995 года появился термин «3D-печать». Реалиями современности является повсеместная трехмерная печать. Бытовые, домашние 3D-принтеры входят в повседневную жизнь. Если верить коротким сообщениям в средствах массовой информации, то печать обуви, одежды, целых домов и даже человеческих органов не представляет особой трудности. В скором времени этот тип оборудования может перейти в разряд бытовой техники и возникнет дефицит специалистов по обслуживанию. А основную ценность будет представлять цифровая модель для распечатки.
Анализ ситуации по вопросу внедрения аддитивных технологий можно провести на основании результатов 3D Print Conference, проводимых на территории СНГ и Казахстана.
Конкретно по Республике Казахстан прошли два мероприятия в городе Алматы, события носили название - конференции передовых технологий трехмерной печати и сканирования - 3D Print Conference. Проводились они по инициативе международной компании - организатора мероприятий Smile-Expo.
В первую очередь, надо отметить, что все проводимые мероприятия ориентированы на бизнесменов и предпринимателей Казахстана. 3D-печать и сканирование признаются, как одно из самых перспективных технологических направлений. [5]
Если провести анализ выступлений всех участников, то по вопросу внедрения аддитивных технологий в Казахстане можно выделить в числе положительных факторов:
• очевидный интерес к новым технологиям со стороны бизнеса;
•
оказание
услуг средним и мелким предпринимателям;
• эффективный маркетинг и получение дополнительных заказов на новые изделия;
• широкий спектр применения новой технологии (автомобилестроение, изготовление товаров народного потребления, протезирование в медицине, создание учебных макетов, сувенирная продукция и т.п.);
• значительное сокращение сроков подготовки производства;
• выпуск и демонстрация опытных образцов изделий, без изготовления дорогостоящей оснастки;
• возможность выявления ошибок на начальных этапах подготовки производства, позволяющее избежать дорогостоящих переделок;
• максимальное снижение себестоимости для мелких серий;
• высокий коэффициент использования материалов и т.д.
В качестве слабых сторон новой технологии ключевыми факторами могут явиться:
•
отсутствие четкого понимания назначения оборудования
и его неэффективное использование, что и происходит при покупке больших
машин;
•
неграмотное обслуживание оборудования;
•
потребность в расходном материале и зависимость от
его качества;
•
и главное – отсутствие техподдержки. Нет
качественных консультаций из-за отсутствия высокопрофессиональных специалистов.
Обнаруживается, что основным угрожающим фактором для трансферта новой технологии в Казахстан выступает человеческий потенциал. Какими специалистами будет проводиться адаптация новой технологии в государстве, таким и будет уровень и темпы развития и внедрения аддитивных технологий.
Если проследить ход развития новой технологии в России, то можно обнаружить аналогичные проблемы и предлагаемые пути их решения.
По данным ГК
"Роснанотех", недостаток технологического оборудования для
прототипирования и создания опытных образцов является одним из основных
барьеров для коммерциализации технологий. Известные факты из истории развития
аддитивных технологий в России:
Санкт-Петербургский
национальный исследовательский университет реализует Концепцию повышения квалификации педагогических кадров и целевой
подготовки специалистов в системе «вуз – инжиниринговый центр –
предприятия». С 2009 года создан центр прототипирования. Ключевое участие в
реализации проекта создания Центра прототипирования принимала кафедра
технологии приборостроения СПбГУ ИТМО, возглавляемая Е.И. Яблочниковым. [11].
В 2012 году было
зарегистрировано опытно-конструкторское бюро Вятского государственного университета
с входящим в его состав опытно-производственным подразделением – центр
прототипирования ВятГУ (ФабЛаб ВятГУ), руководитель
Лянгасов И.В.
За себя говорит и наличие лаборатории техмерной печати в Сколково. Свежие новости – до конца 2015 года 22 млн. рублей будет направлено из
областного бюджета на дооснащение лабораторного комплекса Центра
прототипирования Технопарка Новосибирского Академгородка. [12]
По
последней информации можно выделить особо город Воронеж. На базе завода
«Воронежсельмаш» был создан Центр аддитивных технологий. Центр предлагает
услуги по изготовлению прототипов деталей для промышленности, медицины,
созданию выставочных образцов, архитектурных моделей и макетов, все это на
основе технологии 3D-печати.
Мало того, что на предприятии не только собрали экспериментальные
образцы, но и приступили к серийному выпуску трехмерных принтеров, там же
создали Учебный центр профессиональной подготовки для работы на
3Д-принтерах. Учебный центр совместно с кафедрой информатики Воронежского
педагогического университета, приступил к разработке методических рекомендаций
по обучению детей работе с 3D принтерами.
Помимо этого, директор
Департамента государственной политики в сфере общего образования Минобрнауки РФ
Анастасия Зырянова, в планах ведомства к 2017 году подготовить концепцию
преподавания в российских школах предмета под названием «технология», где
школьников будут обучать работе на 3D-принтерах.
Таким образом, проведенный обзор информации позволяет сделать вывод, что для внедрения и развития новой технологии необходимы компетенции, знания умения и навыки.
Можно сделать заключение о
необходимости введения новой образовательной программы или как это называлось в
прошлом столетии, новой специальности – аддитивные технологии.
Что касается Казахстана, то
следует учесть российский опыт и двигаться по собственным направлениям. В Указе Президента Республики Казахстан от 4
июня 2013 года № 579, сказано: « Необходимо сосредоточить ресурсы на покрытии
потребностей в инженерных и технических кадрах, обладающих соответствующими
компетенциями международного уровня ….». Сказано, что в первую очередь
необходимо:
1)
избавиться
от устаревших либо невостребованных научных и образовательных дисциплин,
одновременно усилив востребованные и перспективные направления;
2)
изменить
направленность и акценты учебных планов среднего, профессионально-технического
и высшего образования, включив программы по обучению практическим навыкам и
получению практической квалификации;
3)
создать
ориентированные на предпринимательство учебные программы, образовательные курсы
и институты. [14]
В качестве
подтверждающего фактора можно привести пример Швейцарского федерального
технологического института Цюриха (ETH Zürich). Вложение финансовых средств в технологии 3D-печати
руководство института объясняет назревающей необходимостью усовершенствовать
образовательные программы инженерного направления. Приобретение ряда
3Д-принтеров позволит повысить уровень преподавания, в том числе курсов по CAD
системам и инженерной графике.
Таким
образом, Европейский институт ETH Zurich, способствует сближению между
образовательными учреждениями и промышленными предприятиями и ориентируется на
европейских работодателей, которые нуждаются в специалистах по трехмерной
печати. [8]
Достаточно интересна
позиция государства в организации поддержки новых технологий. В Российской
федерации 10 февраля 2015 года во Всероссийском научно-исследовательском институте
авиационных материалов (ВИАМ) прошла научно-практическая конференция
«Аддитивные технологии в российской промышленности». Было отмечено, что мировой
рынок данных технологий достиг объема в 3 млрд долларов, и на сегодняшний день,
важнейшей задачей является разработка
плана действий по созданию новой отрасли промышленности и определение
направлений ее дальнейшего развития. В работе конференции принимали участие и
специалисты отраслевых научно-исследовательских, и учебных заведений, и
производственных предприятий.
Результатом было
выделение основных задач на ближайшее время по развитию аддитивных технологий в
РФ:
– организация рабочей группы по созданию
дизайна отрасли, определению основных ее участников, источников финансирования,
круга потребителей разрабатываемых продуктов;
– создание новой модели внедрения перспективных
аддитивных технологий в промышленность путем организации консорциума из разных
секторов отрасли, в составе которого могут быть представлены как изготовители,
так и потребители технологических решений, в том числе крупные компании с
государственным участием;
– создание в рамках Фонда перспективных
исследований (ФПИ) лаборатории по организации прорывных исследований;
– создание единого координационного механизма –
единого центра компетенции по аддитивным технологиям;
– подготовка к новому учебному году предложений
по развитию системы сквозного обучения специалистов в области основ
интеллектуальных и информационных технологий, компьютерного моделирования,
робототехники и аддитивных технологий;
– создание системы национальных стандартов для
аддитивного производства, включающих:
·
общую и
специальную квалификацию материалов (исходных и синтезированных);
·
стандартизацию
конструкций, технологий и оборудования;
·
разработку и сертификацию
методик контроля качества и свойств синтезированных материалов и изделий;
· регламент применения изделий аддитивного производства (оценка безопасности, прогнозирование срока.
Исходя из всего вышесказанного можно предложить, что для успешного освоения новых технологий необходима поддержка государства.
Из сообщении аналитической компании Gartner - Мировые поставки 3D-принтеров в 2015 году составят 217,3 тысячи единиц по сравнению с 108,1 тысячи штук в 2014 году. Начиная с 2015 года поставки таких устройств будут ежегодно увеличиваться более чем в два раза и в 2018 году достигнут уровня в 2,3 миллиона штук.
На мероприятиях по трехмерной печати регулярно выставляются принтеры российского производства PICASO 3D, отличающиеся достойным соотношением «качество-цена». Однако ввиду того, что в настоящий момент на рынке оборудования появились уже не только российские, но и казахстанские производители, решение проблемы внедрения в образовательный процесс и изучение новой технологии, требует скорейшего решения. В 2015 году была продемонстрирована модель казахстанского принтера 3DLAB Prusa, что свидетельствует о темпах продвижения аддитивной технологии в Казахстане. [16]
При этом аналитики утверждают, что «производители устройств в последующие несколько лет будут стремиться к добавлению новых функций и улучшению производительности 3D-принтеров, а не к снижению цен на устройства».
Возможность
качественного освоения и внедрения в производство, а главное, в образовательный
процесс новых аддитивных технологий поможет форсировать
индустриально-инновационное развитие Казахстана и позволит молодым специалистам
чувствовать себя более уверенно на международном рынке.
Литература:
1.
Вдовин
Р.А., СмеловВ.Г. Совершенствование технологического процесса
многономенклатурного производства Известия Самарского научного центра
Российской академии наук, т. 15, №6(3), 2013, С. 612-615
2.
Григорьянц А.Г.,
Новиченко Д.Ю., Смуров И.Ю. Лазерная аддитивная технология
изготовления покрытий и деталей из композиционного материала. Известия ВУЗов
2011, №7, С.38-46
3.
Дорошенко В.С. 3D-технологии при литье металлов ИТБ "Литьё
Украины", №03 (151) 2013 г. С.
16-18
4.
Мухамадеева Р.М. «Трансферт технологии прототипирования в
Казахстане», Германия, European Applied Sciences, №5, 2013, С. 15-17
5.
http://3dtoday.ru/wiki/3D_print_technology/ (дата обращения:
22.07.2015).
6.
Каземчук
К., Довбыш В. Аддитивные
технологии в российской промышленности. Научно-технические ведомости
Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета. № 4-2013,
с.183
7.
http://www.foto-business.ru/istoriya-i-perspektivyi-additivnoy-promyishlennosti.html (дата обращения
2.08.2015)
8.
http://www.up-pro.ru/library/innovations/niokr/additive-3d.html (дата обращения
28.08.2015г)
9.
Отчет
Wohlers. Аддитивная технология и 3D печать. Динамика развития индустрии 2012.
189 с.
10. Грибовский А.А., Тамбовцева. Н.А. Алгоритмы выбора технологий быстрого прототипирования для единичного и мелкосерийного производства изделий // Сборник тезисов докладов конференции молодых ученых, Выпуск 2. Труды молодых ученых / Под ред. В. О. Никифорова. СПб: СПбГУ ИТМО, 2011 С. 207–209.
11.
Мухамадеева
Р.М., Параметры аддитивной технологии при 3D печати, Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) №IV, 2014 –
С.118-119
12.
Материалы 3D Print Conference, news@3dprintconf.com.ua
13.
http://lenta.ru/news/2014/10/27/3dprinteri/
14.
Указ
Президента Республики Казахстан от 4 июня 2013 года № 579
15.
Mukhamadeyeva Railya. Сomputer aided design system in the education procces of competitive
professionals, Global Science and
Innovation, materials of
the v international scientific conference, Chicago, USA 2015, June
24–25th, 2015, С. 353-355
16.
http://lsm.kz/pervye-kazahstanskie-3d-printery-poyavyatsya-v-prodazhe