Интервью с профессором и заведующим кафедрой металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов НИТУ «МИСиС», первым заместителем генерального директора АО «Наука и инновации» Алексеем Владимировичем Дубом

Представляем вашему вниманию очередное интервью из серии «Клуба экспертов», организованного Ассоциацией «Технет» и Центром НТИ «Новые производственные технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Наш собеседник – Алексей Владимирович Дуб, д.т.н, профессор, заведующий кафедрой металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов НИТУ «МИСиС», первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» (Госкорпорация «Росатом»).

– Алексей Владимирович, добрый день! Спасибо, что нашли время пообщаться. Начну с общего вопроса. Аналитики прогнозировали, что в 2020 году объем рынка аддитивных технологий будет составлять практически 16 млрд долларов, что вдвое больше показателей 2018 года. Можно ли говорить, что этот рынок состоялся и, в терминологии Гартнера, аддитивные технологии (как общее явление) вышли на плато продуктивности? И, конечно, каково место России на этом рынке?

– Необходимо сразу отметить, что приведенные вами оценки рассматривают рынок аддитивных технологий в отрыве от общего рынка промышленной продукции, в первую очередь – машиностроительной продукции. И поэтому, когда мы говорим о роли России в мировом рынке аддитивных технологий, нужно также приводить оценки доли России на мировом рынке промышленного производства и машиностроения.

Ключевая роль России на рынке аддитивных технологий (АТ) – в нишевых отраслях, таких как материаловедение, космическая и атомная отрасли, оборонная индустрия, авиастроение, медицина. Именно в этих сферах нужно искать возможности успеха для АТ. Например, ракетостроение. Здесь АТ используются для производства масштабных изделий, которые являются частью невозвращаемых блоков соответствующих ракет и других запускаемых объектов. Именно за счет значительного рывка в этой области развилось частное ракетостроение, например, за рубежом.

Также отмечу, что развитие АТ в России прописано в дорожной карте (ДК), в разделе о новых материалах. Согласно ДК, к 2030 году Россия должна войти в пятерку мировых лидеров в этой области, причем определяется это не декларативно, а рядом технологических направлений. К ним относятся прежде всего цифровые продукты, например, виртуальный принтер, который является многоуровневой моделью, которая позволяет сразу же спрогнозировать свойства, построить сквозную технологию производства соответствующего изделия и фактически получить вероятность достижения необходимых результатов на уровне более чем 70% на первом этапе. Сейчас ведется верификация виртуального принтера, под нее подстраиваются все виды оборудования (традиционная SLM-технология, прямая печать, печать порошком и проволокой). Здесь мы рассчитываем получить значительные преимущества и приоритеты по сравнению с компаниями, которые занимаются нишевыми продуктами, а также достичь хороших результатов в реализации ДК.

– Если говорить о рынке медицины, здесь АТ применяются для печати протезов, суставов. В частности, РусАт этим занимается. С одной стороны – это очень перспективное направление, с другой стороны – рынок недостаточно емкий. В чем причина? Есть ли перспективы развития?

– Если говорить о мировом рынке, то, напротив, он достаточно емкий. В настоящее время важно говорить о персонализации медицинских услуг. Как известно, рынок медуслуг – крайне дифференцирован. Существуют стандартизированные услуги, когда фактически под живой объект подстраивают искусственно сделанный орган, и это связано исключительно с экономикой процесса, поскольку есть стандартные типоразмеры и необходимо под них подстраиваться.

При этом очевидно, что уже сегодня методами компьютерной томографии есть возможность с последующей юстировкой получаемых объектов подстраивать искусственно созданные органы в процессе хирургической операции. Однако цена производства аугментов или костных имплантатов – как стандартных, так и нестандартных размеров – методами АТ ровно такая же. И поэтому рынок АТ здесь активно растет.

Отмечу два важных момента, касающихся использования АТ в медицине. Первое: сокращение времени восстановления после операции. Как мы понимаем, экономический расчет должен вестись исходя не из стоимости железки, а из всего цикла выздоровления. Второе: сегодня за счет подбора правильных материалов – не только органических, но и неорганических – возможно создавать скаффолды, которые служат не самим элементом скелета или костной ткани, а являются центром роста естественной костной ткани человека и скорость их рассасывания примерно такая же, как скорость нарастания естественной костной ткани. И в этом смысле это большой прогресс, когда на место своей отсутствующей костной ткани вставляется зародыш, на который нарастает естественная костная ткань. По мере ее роста происходит рассасывание этого зародыша. Таким образом мы получаем совершенно уникальную возможность для приживаемости и восстановления функций живого организма, которой нет у других методов имплантации.

Отдельная тема – зубные протезы. С одной стороны они – уже массовое явление, с другой – они также идут по пути персонификации, поскольку известно, что и челюсти, и толщина кости, и приживаемость у всех разная. И поэтому это нормальное явление, когда в протезных клиниках устанавливают медицинские принтеры небольшого размера, на которых производятся имплантаты под запросы конкретного клиента.

Так что не могу согласиться, что рынок небольшой. В нашей стране он не совсем статистически считаемый, и в этом смысле мы, как всегда, идем своим, особым, путем. При этом известно, что наш рынок в значительной мере занят поставщиками зарубежной продукции. Одно из важных условий успешности работы на отечественном рынке – скорость или возможность поставки уже сертифицированной продукции в клинику. Средний срок поставки – две недели. Исходя из того, что этот срок нужно сократить минимум в два раза, перед отечественным производством стоит задача создать сертифицированные производства, которые позволят доставить продукцию из регионального центра аддитивных технологий (сформированного на базе университета, клиники, промышленного предприятия) в нужное место и за короткий срок. Учитывая, что исходным материалом для печати является цифровая модель, то этот фактор, соответственно, не является ограничением для бизнес-процессов.

– На кривой новых технологий Гартнера в 2018 и 2019 году были представлены 4D-печать и наноразмерная 3D-печать. И то, и другое с горизонтом выхода на плато продуктивности – более 10 лет. Что это такое? Можем ли мы говорить о них, как о долгосрочных трендах развития данного технологического направления?

– 4D-печать или меняющиеся по форме в зависимости от внешних воздействий изделия – это весьма интересное и перспективное направление. Но говорить о том, что оно получит в ближайшей перспективе широкомасштабное внедрение, нельзя, потому что не до конца ясно, в каких областях, кроме машиностроения, медицины, оно будет использоваться.

Если говорить о наноэлектронике, возможностях биопечати, то здесь мне не хотелось бы играть в формулировки. Те, кто придумал эти термины, наверняка имели в виду конкретное применение. Например, биообъекты: очевидно, что любое генетическое изменение – это фактически внесение определенных наноразмерных частиц в структуру. Тогда что хотели сказать люди, которые в таких определениях пытались трактовать технологическое развитие? Мне не понятно.

В свое время довольно долго обсуждался вопрос о том, что такое нанотехнологии. Говорили, что мартенситно-упрочненные или мартенситные материалы – классические примеры нанотехнологических структур – не нужно относить к нанотехнологиям, потому что и так всем понятно, что такое мартенситное превращение. Потом все-таки появилась нормальная точка зрения, что, если мы реально технологически воздействуем на наноструктуру (а именно она является определяющей в свойствах материала), то это полноценная нанотехнология, несмотря на то что само изделие может быть очень большим.

Здесь такая же ситуация. Очевидно, что классическая природная аддитивная технология – это биологический рост. Очевидно, что здесь речь идет о наноразмерах, поскольку все присоединяется не в виде макрочастиц. Так что мне не ясно, что имели в виду создатели этого термина.

– Алексей Владимирович, поясните, вокруг чего строится сейчас конкуренция в промышленной 3D-печати и вокруг чего она будет строиться?

– Наиболее узкое место – воспроизводство качества изделий. У потенциальных заказчиков отсутствует доказательная подтверждаемость качества изделия, которое у них есть в традиционном производстве, то есть они понимают, из каких этапов строится производство, что на каждом из них происходит, как контролируется качество.

Как известно, одной из идеологий развития АТ в России является развитие центров АТ. Они объединяются в сеть, когда вся информация о том, как происходит печать того или иного материала или изделий, становится достоянием всех участников этого процесса. И тогда возможно максимально быстро верифицировать результаты, подстраивать необходимые режимы печати для достижения требуемого качества. Как только статистика достижения требуемого качества станет соразмерной ожиданию заказчика, АТ станут массовой технологией. Сейчас мы не имеем статистики подтверждения такого процесса. Идет набор этой статистики.

– Какие, на ваш взгляд, еще существуют препятствия для массового внедрения АТ в России, в частности – в машиностроении?

– На сегодняшний день основное препятствие для массового применения АТ в отечественном машиностроении – имплементация нормативной базы. Мы очень рассчитываем, что в ближайшие несколько лет будет сделан значительный шаг вперед в этом направлении. Мы знаем, что проекты внедрения АТ уже есть в Роскосмосе, Росатоме, в авиационной промышленности. Как только произойдет первый прорыв в нормативной базе, АТ и внедрение АТ получат очень большое применение.

Также очевидно, что экономические вопросы стоят на первом месте. Традиционные технологии позволяют получать сравнимые изделия более дешевым способом. В то же время основное преимущество АТ не в повторении традиционных изделий, спроектированных и получаемых под классические технологии, а инжиниринг конструкции, когда количество сборочных единиц в изделии снижается на порядки, и за счет применения АТ у нас будет возможность также на порядки снизить время производства нового продукта и вывода его на рынок. Меняется и цепочка поставщиков. В традиционном производстве подрядчики могут исчисляться сотнями. С АТ можно в разы сократить риски для достижения результатов в нужное время.

– И последний вопрос. Мы подробно поговорили про промышленное применение 3D-печати. Но аддитивные технологии – сквозные. Можем ли мы ожидать в каком-то обозримом будущем 3D-печать домов, 3D-печать органов, 3D-печать одежды, продуктов питания? Печать в космосе?

– Да. Но при этом мы помним, что во всех сферах используют разные технологии. До сих пор есть и пользуются спросом деревянные рубленные дома. Конкретные примеры использования аддитивных технологий покажет ближайшее будущее. Но они в той или иной степени уже есть во всех обозначенных направлениях.

---

Беседовал Илья Метревели