РБК Pro —  
информационный сервис для предпринимателей и управленцев. Первый месяц — бесплатно

Как печатать на 3D-принтерах жилые дома, одежду и детали для двигателей

Инновации Статьи РБК
Мировой рынок 3D-печати домов, медицинских протезов и товаров повседневного спроса переходит в стадию быстрого роста. «РБК Pro» рассказывает, какие возможности для развития бизнеса эта технология открывает перед российскими предпринимателями прямо сейчас

Что такое 3D-печать

3D-печать — это процесс создания трехмерных объектов практически любой геометрической формы. Принтер создает предмет слоями один поверх другого. Основой для печати служит файл трехмерной модели, созданной в соответствующей программе (Blender, 3Ds Max, Netfabb и другие).

Наиболее распространенное расширение такого файла —.stl (stereolithography — стереолитография — технология быстрого создания прототипов, макетов). Это файл, информация в котором записана (в большинстве случаев) в двоичной системе счисления, содержащий в себе координаты тысяч, иногда миллионов точек, соединенных линиями, между которыми образованы треугольные поверхности (полигоны).

В некоторых случаях модель делают не вручную, а с помощью 3D-сканирования — специального оборудования, которое может скопировать объект из реального мира со всеми ее размерами и пропорциями в компьютерную программу по моделированию.

Что печатают на домашних принтерах

Области применения 3D-печати в домашних условиях — самые разнообразные, разъясняет Сергей Пушкин, руководитель проекта 3dtoday.ru (сообщество владельцев 3D-принтеров). Например:

  • предметы быта — подставки под зубные щетки и салфетницы, вазы, цветочные горшки;
  • игрушки и безделушки — игрушечные пистолеты, плавающие кораблики, карандашницы для детей, паровозики;
  • запчасти к ним — шестеренки и детали сломанных игрушек, которые, как правило, невозможно найти в магазине;
  • изделия для хобби — танки, корабли, самолеты (которые раньше выпиливали из фанеры) и атрибутика костюмированных игр — детали костюмов, шлемы, оружие;
  • детали для автомобиля — подставки для смартфонов, заглушки колесных дисков, пластиковые детали салона.

Структура рынка коммерческой печати

Владелец и гендиректор компании ООО «Кен-тач.ру» (товарный знак Can Touch) Владимир Румянцев разделяет рынок 3D-печати на три направления.

1. Печать конечных изделий

Эта категория включает в себя:

  • медицинские изделия — протезы, импланты, в том числе титановые;
  • макеты (например, строений — для презентации будущих зданий);
  • разнообразные детали специальных устройств, например вакуумных манипуляторов для заводов (очень узкий рынок);
  • сувенирные изделия (их печать почти умерла, поскольку рынок завален китайской дешевой продукцией).

«В целом рынок печати конечных изделий, безусловно, растет. Однако, по моей оценке, довольно медленно», — считает Румянцев.

2. Печать оснастки

«Это печать так называемых мастер-моделей деталей, позволяющих создать форму для последующего литья. Рынок достаточно объемный: наиболее распространено литье пластиковых и резиновых изделий из полиуретана в силиконовые формы. Ежедневно мы производим сотни таких изделий для различного применения. В основном это корпусные изделия, любые детали, которые изготавливаются небольшими партиями — до нескольких тысяч штук», — говорит Румянцев.

3. Создание прототипов

Печать пилотного образца или прототипа делается для проверки на собираемость и эргономичность, она необходима для начала массового производства. По словам Владимира Румянцева, это направление уверенно занимает свое место на рынке — прототипирование экономит много денег, поскольку на этом этапе можно исправить множество ошибок.

Создание прототипа с помощью 3D-принтера ускоряет и удешевляет процесс создания конечного продукта, так как убирает промежуточные этапы, которые обязательны при традиционном производстве, убежден руководитель проекта 3dtoday.ru Сергей Пушкин.

«Инженер-проектировщик на предприятии может в течение суток распечатать разрабатываемый корпус прибора, оценить результат и исправить недочеты проектирования в короткие сроки. Применение технологии печати на всех этапах проектирования и разработки значительно ускоряет производственный процесс. По такой же схеме прототипирование применяется в других отраслях», — поясняет Пушкин.

В Бельгии, например, работает фирма Materialise, которая специализируется на создании прототипов для других компаний. Согласно ее сообщению, производитель автомобилей Hyundai пользуется ее услугами, чтобы «создавать новые продукты быстрым и экономичным способом и экспериментировать с дизайном практически без ограничений и бездумной траты материалов».

Печать в строительстве

В России всего несколько фирм, которые занимаются 3D-печатью строительных объектов. При этом они сами создают принтеры, необходимые им для строительства. Это, например:

  • группа компаний «АМТ-Спецавиа» (Ярославль)
  • фирма Apis Cor. (Иркутск)

Евгений Тарбеев, заместитель гендиректора группы компаний «АМТ-Спецавиа»:

«Продажи мы начали в 2015 году. Являемся первым не только российским, но и европейским производителем строительных принтеров. В 2017 году начали их экспортировать. Если не считать страны СНГ зарубежными заказчиками, то на экспорт направляем около 15% продаж.

В 2018 году мы отмечаем рост спроса в разы. По сравнению с прошлым годом количество запросов выросло в три-четыре раза, как из России, так и из-за рубежа, в том числе и из дальнего зарубежья. Сегодня мы получаем около десяти запросов в день.

Поскольку модельный ряд наших принтеров представляет собой разное оборудование, предназначенное для разных задач, то и заказчики тоже дифференцированы. Небольшие принтеры покупают предприниматели и представители малого бизнеса. В основном — для печати малых форм (элементов благоустройства, заборов, мостиков, лавочек, бордюров, ограждений). Часть таких заказчиков ориентируется на печать под своего заказчика, часть печатает изделия для продажи через строительные магазины.

Крупные заказчики еще недавно посмеивались, но сейчас начали серьезно относиться к технологии. Они покупают принтеры для строительства малоэтажных домов — это либо отдельные дома, либо коттеджные поселки. Одна фирма, например, купила принтер для строительства дачных домов и бань на юге России. Некоторые компании, которые занимаются высотным строительством, закупают наши принтеры и дооснащают ими свое строительное производство — используют, в частности, для печати отдельных элементов. Например, одна из компаний Казахстана приобрела принтер для печати вентиляционных шахт в высотных домах. Поскольку у них точечная застройка, индивидуальный проект каждого здания и уникальный дизайн каждой такой шахты, печать обходится в разы дешевле традиционных методов строительства».

Как используются принтеры «АМТ-Спецавиа»

  • Датская компания 3D Printhuset в 2017 году построила в портовой зоне Копенгагена небольшой офис площадью 50 кв. м и высотой 5 м. Здание строилось с помощью принтера группы компаний «АМТ-Спецавиа». 3D Printhuset разрабатывала новую технологию строительства на деньги государственного гранта и собиралась самостоятельно сконструировать принтер. Однако датчан обгоняли по срокам финские конкуренты, в результате чего пришлось закупить российское устройство. Впоследствии датская фирма заменила на принтере логотипы российского производителя на свои, а в официальных публикациях умолчала о происхождении оборудования, утверждает Евгений Тарбеев.
  • В мае 2018 года «АМТ-Спецавиа» отгрузила принтер одной из болгарских компаний, которая просит ее не называть. Компания собирается печатать жилые здания и элементы благоустройства.
  • Зимой 2016 года основной владелец и гендиректор Екатеринбургского цементного завода Ринат Брылин на территории проходной предприятия соорудил небольшое строение по образцу сторожевой башни крепости «Винтерфелл» из сериала «Игра престолов». В башне сейчас работает служба охраны предприятия.
  • В октябре 2017 года гендиректор «АМТ-Спецавиа» Александр Маслов представил в Ярославле жилой дом площадью почти 300 кв. м для своей семьи. Коробку здания печатали в 2015 году частями, после чего монтировали на фундаменте. В течение двух последующих лет велись кровельные и отделочные работы, монтаж коммуникаций. Александр Маслов признался, что хотел создать прецедент, показать на практике, что технология работает. По его словам, это самое большое здание, когда-либо построенное с применением аддитивных технологий в России, Европе и странах СНГ.

Дом в Ступино

Компания Apis Cor. в 2017 году компания напечатала на подмосковном Ступинском заводе ячеистого бетона 38-метровый одноэтажный дом. Принтер печатал вокруг себя строение в течение 24 часов, после чего рабочие три недели устанавливали кровлю, окна и проводили отделку. Себестоимость строительства составила 593,6 тыс. руб., или около 16 тыс. руб. за квадратный метр.

Дом строили в качестве эксперимента. Помимо Apis Cor., в нем участвовала девелоперская группа ПИК, которая приобрела у Apis Cor. принтер для реализации своих строительных проектов. С тех пор о судьбе построенного дома ничего не известно, а группа ПИК о собственных проектах подобного рода не сообщала. Компания Apis Cor. не ответила на запрос РБК.

Китай

Китайская компания WinSun несколько раз в последние годы объявляла об успешном строительстве жилых домов. В 2014 году стало известно о постройке в Шанхае десяти объектов. В 2015 году WinSun сообщила о завершении строительства в городе Сучжоу многоквартирного шестиэтажного дома и особняка.

Эти здания не подключены к сетям и в них никто не живет, уточнил заместитель гендиректора «АМТ-Спецавиа» Евгений Тарбеев.

Арабские эмираты

В мае 2016 года чиновники ОАЭ объявили об открытии «Офиса будущего» — 250-метрового строения в Дубае, напечатанного на принтере. В здании располагается государственный Дубайский фонд будущего, который, в частности, занимается распространением технологий 3D-печати в стране. В Эмиратах даже есть госпрограмма, согласно которой Дубай должен стать «мировым хабом 3D-печати». По планам властей, к 2025 году каждое четвертое новое здание должно будет строиться с помощью этой технологии.

Нидерланды и Испания

В октябре 2017 года голландская строительная компания BAM Infra совместно с инженерами Технического университета Эйндховена открыла напечатанный железобетонный мост для велосипедистов длиной 8 м, шириной 3,5 м, толщиной 0,9 м. Конструкция состоит из 800 слоев.

В Испании, в Мадриде, в ноябре 2017 года открылся напечатанный на принтере пешеходный мост длиной 12 м и шириной 1,75 м. Он сделан из цементного порошка, усиленного термопластичным полипропиленом. Проект выполняла строительная фирма Acciona совместно с чиновниками городской администрации.
США.

В марте 2018 года в Техасе построили для демонстрации одноэтажный дом площадью около 60 кв. м. Проект реализует робототехническая компания Icon совместно с благотворительной организацией New Story, которая занимается решением жилищных проблем в развивающихся странах. О конечном масштабе этого проекта пока ничего не известно.

Печать в медицине

Протезы

Российская компания «Моторика», расположенная в Сколково, начала делать протезы (в основном, для детей) в 2015 году. Вот как выглядит динамика ее выручки:

  • 2015 год — 500 тыс. руб.;
  • 2016 год — 4,5 млн руб.;
  • 2017 год — 28,8 млн руб.;
  • январь—май 2018 года — 15 млн (план по итогам года — 70 млн) руб.

Компания делает все протезы на 3D-принтере: тяговые (с одним хватом, работающие с помощью мышц предплечья и плеча) и биоэлектрические (считывающие сигналы сокращения мышц, позволяющие двигать разными пальцами). Протезы фактически печатаются на принтерах компании Can Touch, которая является подрядчиком «Моторики».

Биоэлектрические протезы компания оснащает различными гаджетами:

  • технология PayPass, внедренная совместно с Альфа-Банком и позволяющая оплачивать покупки;
  • экраны, дисплеи с функционалом смарт-часов;
  • индикатор заряда батареи;
  • фитнес-трекер, показывающий физическую активность в течение дня;
  • в будущем должен появиться полноценный функционал смартфона.

Вадим Котенев, руководитель отдела маркетинга компании «Моторика»:

«В России мы одни печатаем протезы в таком объеме, — в среднем 30 протезов в месяц детских тяговых и десять биоэлектрических. Спрос в последние годы сильно вырос. Мы продвигаем продукцию, показываем ее преимущества, объясняем, почему круто носить яркий функциональный протез, а не косметический (неподвижный). Плюс нам помогает телевидение, а также сарафанное радио — родители детей. Иногда, скажем, дети с косметическими протезами не хотят пробовать современные функциональные аналоги. Но благодаря тому что родители распространяют информацию о нас среди своих знакомых, такие дети приходят пробовать».

Цены

  • тяговый протез — 100–150 тыс. руб.;
  • биоэлектрический — 350 тыс. руб.

Ортезы (фиксаторы вместо гипса)

Помимо протезов, некоторые российские компании производят (не только с помощью 3D-печати) ортезы — приспособления для фиксации поврежденного сустава или конечностей. В технологическом центре «Техноспарк», совладельцем которого является РОСНАНО, работает компания «Здравпринт». Ее напечатанный ортез представляет собой сетчатую, как правило пластиковую форму, которую можно носить вместо вторичного гипса, — традиционно такой гипс накладывают вместо самого первого гипса, когда пациент относил его необходимое время.

Компания «Здравпринт» продает ортезы через частные клиники, врачей государственных медучреждений и с помощью интернета.

Александр Косарев, совладелец «Здравпринта»:

«Недавно делали ортез мальчику 14 лет. У него была плановая операция на носовой перегородке. Обычно технология такая: мы печатаем ортез в плоском виде, после чего нагреваем его обычным феном для волос. В результате ортез становится эластичным, что позволяет закрепить его на лице, после чего он вновь затвердевает. Но в этом случае сначала мы отсканировали лицо, распечатали его шаблон, предварительно увеличив нос на несколько миллиметров, и сделали ортез для шаблона. Затем мальчик надел ортез — и уже через неделю стоял на воротах в юношеской сборной по футболу Владикавказа. Ортез выполнял функцию маски. В случае попадания мяча в лицо нагрузка распределилась бы между лбом и скулами, а между носом и маской — расстояние 7 мм, которое оставило бы нос невредимым».

Как рассказал Косарев, резидентом «Техноспарка» является еще одна компания, которая занимается технологиями 3D-печати. Фирма «Тен.МедПринт» производит с помощью 3D-печати титановые эндопротезы (устройства, замещающие функции суставов) и импланты по заказу медицинских учреждений, в том числе государственных.

Зарубежные производители протезов и ортопедических приспособлений, сделанных с помощью 3D-печати:

Печать одежды

В мире есть примеры печати одежды, однако, как правило, они носят характер экспериментов. Примеров хоть сколько-нибудь успешных коммерческих проектов, где дело поставлено на поток, немного.

  • Выпускница петербургского университета ИТМО Снежанна Падерина, студентка факультета моды нью-йоркской школы дизайна Parsons, в последние годы показывает на различных выставках одежду, напечатанную на 3D-принтере. В будущем она хочет иметь свой бренд.
  • Выпускница израильского Шенкарского колледжа инженерного дела и дизайна Данит Пелег напечатала свою первую коллекцию платьев на принтере дома. В этом принимали участие сотрудники американской компании Gerber Technology (занимается инновационными решениями в промышленности, в том числе в производстве одежды), которые помогали дизайнеру работать в программах Blender (3d-моделирование) и Accumark (создание рисунков и шаблонов). Данных о коммерческом успехе ее проекта нет.
  • Компания аdidas стала печатать кроссовки 3D Runner в 2016 году. «Это только начало», — говорил тогда старший директор подразделения Future. В 2017 году совместно с компанией Carbon (выпускает инновационные 3D-принтеры) производитель одежды и обуви объявил о выпуске серии кроссовок Futurecraft 4D, которые к концу 2018 года должны быть проданы в количестве 100 тыс. штук. Судя по видео Carbon, печатной является не вся пара кроссовок, а только подошва.

Печать в промышленности

В мае правительство Санкт-Петербурга объявило о запуске осенью 2018 года производства 3D-принтеров на Обуховском заводе (входит в концерн «Алмаз-Антей»). Принтеры будут использовать в производстве металлических элементов зенитно-ракетных комплексов. Ранее сообщалось, что к лету 2020 года «Алмаз-Антей» должен начать выпуск промышленного принтера, разработанного учеными Уральского федерального университета.

В мае 2017 года стало известно о планах компаний «ОДК-Пермские моторы» и «ОДК-Авиадвигатель» печатать металлические завихрители камеры сгорания для двигателей ПД-14, используемые в производстве самолетов МС-21 и Ту-204. Технология 3D-печати призвана снизить себестоимость изготовления деталей и получать изделия сложной конфигурации, которые невозможно изготовить с помощью литья или штамповки, рассказал технический директор «ОДК-Пермские моторы» Виктор Мартынов.

Владимир Румянцев, владелец и гендиректор компании ООО «Кен-тач.ру»:

«Раньше основными заказами у нашей компании были пластиковые и резиновые детали, в том числе корпуса приборов различного применения: медицинское, гражданское и радиоэлектронное оборудование, бытовая техника, пользовательская электроника. В последнее время появилось много заказов на металлическую печать. У заказчиков растет понимание того, как ее применять. Поэтому увеличивается объем производства деталей в ракетно-космической, авиапромышленности и автомобилестроении.

Специфика нашей работы в том, что 98% задач находится под соглашением о неразглашении. Каждый день мы делаем десятки работ, о которых хотелось бы рассказать, но нельзя».

Российский рынок 3D-печати

Бум 3D-печати, который ожидался в России несколько лет назад, по признанию участников рынка, не произошел. Технологию стали использовать узкие специалисты, которые готовы углубляться в ее исследование и развитие. Многим поначалу вдохновившимся предпринимателям впоследствии пришлось оставить эту сферу.

Анализ рынка 3D-принтеров в России

Владимир Румянцев, владелец и гендиректор компании ООО «Кен-тач.ру»:

«В 2013 году в нашей компании было три человека — сейчас больше двадцати. В то же время многие компании, которые занимались 3D-печатью, закрылись или перепрофилировались. Есть ощущение, что рынок растет очень медленно. Одни игроки на нем укореняются, другие отмирают.

Лет пять назад был сильный ажиотаж на тему 3D-печати. Все кому не лень ринулись в эту сферу — сейчас, мол, будем делать бизнес. Тогда же появились доступные принтеры для домашнего использования по 30 тыс. руб. Но оказалось, что это весьма специфическая, наукоемкая отрасль, в которой нужно разбираться. Кто делает в нее исследовательские вложения, кто проводит эксперименты, у того есть возможность расти и развиваться. На рынке мало специалистов, которые хорошо бы разбирались в теме».

Сергей Пушкин, руководитель проекта 3dtoday.ru:

«Российский рынок находится в стагнации. Технология дорогая, специалистов не хватает. Плюс не все понимают, зачем нужна 3D-печать. В Европе вовсю идет интеграция этой технологии в существующие производства, а у нас пока уровень «купите у нас».

Мировой рынок 3D-печати

В 2018 году общие расходы на 3D-печать (включая оборудование, материалы, ПО и услуги) вырастут на 19,9% в сравнении с 2017 годом до $12 млрд, говорится в прогнозе международной исследовательской компании International Data Corporation (IDC). К 2021 году они должны вырасти до $20 млрд, после чего в течение пяти лет ежегодный прирост будет составлять 20,5%.

Решения для 3D-печати вышли далеко за пределы создания прототипов и стали играть ключевое значение во многих отраслях, считает менеджер по исследованиям, аналитике и анализу клиентов IDC Мэриан Дакила.

«Элементы новых товаров, запасные части, продукты стоматологии и предметы медицинской помощи продолжат демонстрировать рост ближайшие пять лет, поскольку 3D-печать становится ближе к основополагающим принципам производства», — считает она.