CC BY
294. Kravchenko N.A., Kuznecova S.A., Ivanova A.I. Faktory, rezul'taty i perspektivy razvitiya cifrovoj ehkonomiki na regional'nom urovne // Mir ehkonomiki i upravleniya. - 2017. - T.17. - Vyp.4. - S. 168-178.
5. SHirinkina E.V. Identifikaciya i ocenka faktorov sredy formirovaniya chelovecheskogo kapitala // Sovremennaya nauchnaya mysl'. - 2016. - № 6. - S. 144-150.
6. SHirinkina E.V. Kiberneticheskij podhod k ispol'zovaniyu chelovecheskogo kapitala // Materialy XII mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. North Charleston. USA, 2017. - S. 198-200.
ШИРИНКИНА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА - кандидат экономических наук, доцент кафедры управления персоналом Сургутского государственного университета.
SHIRINKINA, ELENA V. - Ph.D. in Economics, Associate Professor, Department of Personnel Management, Surgut State University (shirinkinaS6@yandex.ru).
УДК 322.15
МАЛИНИН В.Л., МОРШНЕВ А.В., ТАРАСОВА И.И. О НЕКОТОРЫХ ПОДХОДАХ К СЕГМЕНТАЦИИ РЫНКА ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Ключевые слова: аддитивные технологии, экономическая эффективность, рыночная перспективность, маркетинг аддитивных технологий.
В статье рассмотрен вопрос классификации аддитивных технологий по технологическим и маркетинговым показателям. Представлена классификация технологий, основанная на объединении технологических и маркетинговых признаков, что позволяет оценить рыночную перспективу разрабатываемых аддитивных технологий. Проанализирован ряд действительных и мнимых преимуществ, возникающих при замене традиционных технологий аддитивными.
MALININ, V.L., MORSHNEV, A.V., TARASOVA, I.I. ABOUT SOME APPROACHES TO SEGMENTATION OF THE EQUIPMENT MARKET FOR ADDITIVE
TECHNOLOGIES
Keywords: additive technologies, economic efficiency, market prospects, marketing of additive technologies.
In the article viewed the question of the classification of additive technologies by the technological and marketing indicators. It presented the classification of technologies based on the combination of technological and marketing signs, which allows us to assess the market perspective of the developed additive technologies. It analysed the number of real and imaginary advantages arising at the replacement of traditional technologies by additive.
Аддитивные технологии являются современной перспективной областью техники. Считается, что активное внедрение аддитивных технологий может полностью изменить структуру производства, таким образом можно сказать, что от внедрения аддитивных технологий ожидают технологическую революцию, аналогичную переходу от паровых машин к электрическим двигателям. Среди ожиданий изменений, связанных с аддитивными технологиями, энтузиасты называют следующие:
• изготовление сложно-профильных и уникальных деталей без использования механических обрабатывающих станков и дорогостоящей оснастки;
• повышение рентабельности производства малой серии и эксклюзивных вариантов;
• устранение влияния "человеческого" фактора при изготовлении деталей: построение детали проводится в полностью автоматическом режиме;
• снижение веса деталей за счет уменьшения толщины стенок, элементов, создания сотовых и иных структур (т.н. бионического дизайна);
• возможность создания комплексных, интегрированных деталей за один технологический цикл;
• отсутствие в деталях литейных дефектов и напряжений;
• управление физико-механическими свойствами создаваемого изделия [1].
Одной из особенностей форм, которые можно создавать с помощью аддитивных
технологий, является форма со значительными внутренними полостями. Как показывают
расчеты, наличие внутренних полостей незначительно снижают жесткость и прочность конструкции, но значительно снижают расход материала, а, следовательно, общий вес конструкции. [2]
Это формирует важнейшее конкурентное преимущество аддитивных технологий -возможность изготовления силовых элементов конструкции с минимальным весом. Это важно в ряде отраслей (авиационная, космическая и др.). В частности, «Анализ, проведенный в рамках проекта ATIKINS, показал, что снижение массы магистрального самолета на 100 кг на протяжении всего жизненного цикла влечет за собой экономию $2,5 млн на топливных расходах и сокращает выбросы углекислого газа на 1,3 млн тонн.» [3]
Анализ существующих классификаций аддитивных технологий
В среде аддитивных технологий пока не существует четкой и устоявшейся классификации. Имеется лишь некоторое распределение технологий в зависимости от особенностей работы с ними и свойств получаемых изделий. Многие авторы, в частности, В. М. Довбыш, П. В. Забеднов, М. А. Зленко подразделяют аддитивные технологии на следующие группы (рис.1):
Рисунок. 1. Классификация аддитивных технологий
Помимо рассмотренной классификации по способу формирования слоя, аддитивные технологии также характеризуются по способу нанесения исходного материала или связующего. Упомянутая ASTM несколько раз возвращалась к вопросу терминологии, определений и классификации и в последней, 2012 года версии классифицирует аддитивные технологии следующим образом, разделяя их на 7 категорий:
1. Material extrusion - «выдавливание материала»
2. Material etting - «разбрызгивание материала» «струйные технологии»
3. Binder jetting - «разбрызгивание связующего»;
4. Sheet lamination - «соединение листовых материалов»;
5. Vat photopolymerization - «фотополимеризация в ванне»;
6. Powder bed fusion - «расплавление материала в заранее сформированном слое»;
7. Directed energy deposition «прямой подвод энергии непосредственно в место построения» [4].
Стоит отметить, что предложенные выше классификации являются чисто технологическими и не показывают рыночную и инвестиционную привлекательность аддитивных технологий. Проведенный автором анализ рынка аддитивных технологий
показывает, что на ряде рынков существует большой платежеспособный спрос и высокие обороты как в количественном, так и в стоимостном выражении. Другие же сегменты рынка характеризуются меньшим количеством продаж, меньшим количеством производителей и более высоким уровнем стоимости.
Исходя из необходимости систематизации рыночной информации, возникает актуальная задача создания классификации по рыночным сегментам, созданным с помощью аддитивных технологий изделий.
Для развития рыночной перспективы аддитивных технологий необходимо провести их классификацию совместно с рыночной сегментацией, для того чтобы выявить перспективные рыночные ниши для аддитивных технологий и сосредоточить их продвижение на наиболее перспективных рынках.
Аддитивные технологии, согласно данным компании по маркетинговым исследованиям CONTEXT рис.2, [5] для прототипирования и макетирования получили наибольшее распространение на рынке.
Призеры, в шт.
600,000
600,000
193919901991 19921993199419951996 19971998 1999 29902001 2002 2003 2994 2005 2006 2097 200S 20092010 2011 20122013 2014 2015
■ ■■ Года
HHAycrpnanbHbie\npo(tJecaiotiaiibiitje 1 Персональные\Насгоиьные
Рисунок 4. Анализ рынка 3D принтеров
Одной из причин этого стало окончание срока действия ключевых патентов в 90-е года двадцатого века, что позволило выйти на рынок новым производителям оборудования [6].
Основными потребителя технологии стали дизайн-бюро, проектные конструкторские фирмы (B2B). Также в качестве рынка можно выделить образовательные учреждения, которые получили соответствующее финансирование от государства (B2G). Есть рынок и дешевых 3D принтеров типа 3D ручки, которые покупают физические лица (B2C) в качестве средства развлечения и образования.
Первоначально казалось, что финансовая экономия является уникальным преимуществом аддитивных технологий. Во-первых, 3D печать позволяет повышать коэффициент использования расходных материалов, налаживая практически безотходное производство, так как до 99% не отвержденного металлического порошка может проходить процесс восстановления и повторно использоваться для построения изделий. Во-вторых, заготовки создаются максимально близкие по форме к конечным изделиям. Таким образом, сокращается съем дорогостоящих металлов на этапе последующей механической обработки. В-третьих, использование одного промышленного 3D-принтера позволяет создавать сложные изделия за один производственный цикл, устраняя необходимость в целом комплексе станочного оборудования и обслуживающего персонала. [7]
Однако текущие состояние аддитивных технологий в РФ показало, что получаемые с помощью аддитивных технологий изделия из металлов существенно дороже, чем
получаемые с помощью традиционных технологий и только возможность изготовления уникальных в своем роде изделий (с внутренними полостями и с градиентным изменением состава сплава) создают текущую рыночную нишу.
Если по техническим показателям аддитивные технологии делятся на способы формирования поверхностей (лазерные, электроннолучевые, фотополимерные и т.п.), то с точки зрения маркетинга можно выявить три основных рынка, внедрение аддитивных технологий на которые происходит с различной скоростью. Авторы выделяет следующие три рынка:
1. Аддитивные технологии для моделирования и прототипирования;
2. Аддитивные технологии для создания слабонагруженных вспомогательных конструкций;
3. Аддитивные технологии для создания высоконагруженных и ответственных конструкций.
Ниже будут подробно рассмотрены специфические особенности рыночного позиционирования каждой группы технологий и их рыночные перспективы.
Первая группа (технологий для макетирования и прототипирования) имеет более длительную историю существования чем другие. Технология была создана для оперативной разработки прототипов и моделей различных объектов, в частности для строительства, машиностроения, архитектуры, изделий декоративно-прикладного творчества. Задачей этого сегмента является быстрое и более-менее качественное воспроизведение уменьшенной копии реального объекта. Для этого сегмента важным становится вопрос окраски и многоцветности элементов изделия. Вопрос защиты от силовых перегрузок имеет вторичное значение, в связи с тем, что основная функция детали либо визуальное восприятие реальных объектов или использование полученных объектов в качестве формы для последующего изготовления копии существующего объекта. Стоит отметить, что исторически данная технология возникла при работе с фотополимерами, затвердевающих при УФ облучении, в последующем были разработаны альтернативные способы получения деталей из пластика (распыление, расплавление, послойное нанесение и т.п.).
Вторая группа предназначена для оперативного изготовления деталей, которые могут выдерживать небольшую механическую нагрузку. Для создания подобных деталей используется специальные виды пластика и/или пластики с металлическими вставками. Так же возможны комбинации нескольких металлов. Изделия, получаемые в рамках данной категории, так же предназначены для использования в качестве быстроизготавливаемой оснастки для основного производства. Примером может быть пресс-формы для литья пластмасс, детали корпусов и др.
Третья группа деталей, получаемых с помощью аддитивных технологий, предназначена для использования в качестве высоконагруженных и ответственных деталей. В качестве основных материалов используются инструментальные стали, титан и другие твердые сплавы. На текущий момент времени данная группа в общем виде проигрывает традиционным технологиям по себестоимости изделия. Это происходит за счет достаточно дорогого исходного материала (металлический порошок различных сплавов) и за счет применяемых технологий (лазерные излучатели, электронно-лучевые пушки, специальные лучевые головки и т.п.). Не смотря на сравнительную дороговизну и некоторую неконкурентоспособность в этом сегменте, аддитивные технологии все равно находят свое место в этой нише. Речь идет о создании уникальных деталей (со специальными внутренними полостями), производство которых другим способ либо затруднено, либо не представляется возможным. Остается открытым вопрос: возможно ли создать с помощью аддитивных технологий в этом сегменте изделия дешевле, чем с помощью традиционных технологий. Традиционно в сфере аддитивных технологий сложилось обозначение конкретной технологии с помощью условного обозначения, состоящего из трех-четырех символов.
Авторы считают целесообразным совместить две классификации: по типу рынка, на котором применяются продукты с помощью данных аддитивных технологий и по классификации ASTM. Разнесение технологий по ячейкам таблиц проводилось путем опроса экспертов и анализа возможностей применения данных технологий для производства тех или иных видов продукции. В первую группу можно отнести технологии (SLA, MJ, DLP, SGC, MJM, 2PP, BPM, FDM), которые работают с исключительно пластиками, смолами и воском, т.е. с мягкими материалами. Данные технологии не имеют возможности применения для создания высоконагруженных изделий. Ко второй группе относятся технологии (CJP, 3DP, SLS, SHS, LOM, SDL), которые могут работать как с пластиками, так и с композиционными материалами (металл + пластик или два металла). В результате могут получиться изделия способные выдержать незначительную механическую нагрузку и служащие, либо в качестве декоративных элементов с большим сроком службы по сравнению с первой группой, либо в качестве быстроизготавлеваемой вспомогательной технологической оснастки.
К третьей группы технологий можно отнести технологии (EBF3, DMLS, SLM, EBM, DMD, LENS), с помощью которых можно создать высоконагруженные изделия для машиностроения. Эти изделия требуют повышенной прочности и надежности. Специфика изготовления из металлических порошков накладывает свои дополнительные требования к процессу аддитивного производства: необходимость защитной атмосферы для предотвращения образования окисных пленок внутри изделия, что увеличивает его хрупкость и проведения 100%-го неразрушающего контроля с целью недопущения полостей в структуре создаваемого изделия, вызванных вскипанием и разбрызгиванием порошка. В качестве достоинств третьей группы можно отметить, как отмечалось выше, создания более легких изделий за счет образования специальных внутренних полостей в изделии, что существенно уменьшает его массу при незначительном снижении прочностных характеристик. Отдельные виды порошковых технологий, в частности DMD, позволяют создавать градиентный переход в сплаве, имеющем несколько составляющих, за счет изменения концентрации того или иного порошка в общем потоке. Результаты проведенного выше анализа сведем в таблицу 1.
Таблица 1. Классификация по производственным и маркетинговым признакам аддитивных технологий.
Material Extrusion Material Jetting Binder Jetting Sheet Lamination n CS tä N •с e S "S a о t о JS еь ^ Powder Bed Fusion Directed energy deposition
FDM MJM CJP LOM SLA
Прототипирование и BPM SGC 3DP SDL DLP
макетирование MJ 2PP
Слабонагружен-ные и вспомогательные конструкции FDM 3DP CJP SLS SHS DMLS SLM EBF3 LENS DMD
SLS EBF3
SLM LENS
Высоконагружен-ные и SHS DMD
ответственные изделия EBM DMLS
Таким образом, представленная в таблице 1 классификация аддитивных технологий, использующая два признака, а именно технологические и маркетинговые, дает инструмент оценки рыночной перспективности технологий, что является необходимым инструментом для планирования инвестиций.
Очевидно, что чем более рентабельна замена традиционных технологий аддитивными для конкретного сегмента рынка, тем выше перспектива инвестиций в оборудование и оснастку, используемые в данной технологии.
Предлагаемый подход позволяет провести классификацию технологий не только по принципу способа производства изделий с помощью аддитивных технологий, но и систематизирует технологии по маркетинговому принципу. В связи с тем, что разные рынки для применения аддитивных технологий имеют разную перспективу развития, такая классификация позволяет выделить наиболее перспективные технологии для решения конкретных технологических задач. То есть, данная классификация может служить в качестве вспомогательного средства для инвесторов при систематизации капиталовложений в сферу аддитивных технологий.
Литература и источники
1. Железняков Д.А., Платонов А.О. Применение аддитивных технологий в машиностроении // Молодежь и системная модернизация страны: материалы междунар. научной конф. студентов и молодых ученых в 2-х томах. Курск: ЗАО «Университетская книга», 2016. С. 202-205.
2. Скопинский В.Н., Захаров А.А. Сопротивление материалов: Учебное пособие. Часть I. M.: МГИУ, 1999. 128с.
3. Моргунов Ю.А. Саушкин Б.П. Аддитивные технологии для авиакосмической техники [Журнал]. - [б.м.] : Аддитивные технологии, 2016.
4. Довбыш В.М., Забеднов П.В., Зленко М.А. Аддитивные технологии и изделия из металла // Библиотечка литейщика. 2014. №9. С. 14-71.
5. 3Dbio. Creating future possibilities. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.bioprinting.ru/en/press-center/publications/3d-printing-year-in-review-the-biggest-3d-printing-news-stories-of-2015/ (дата обращения: 30.05.2018)
6. 3D-TODAY. Начало революции: истечение срока действия ключевого патента на технологию 3D-печати. [Электронный ресурс]. - URL: http://3dtoday.ru/industry/nachalo-revolyutsii-istechenie-sroka-deystviya-klyuchevogo-patenta-na-tekhnologiyu-3d-pechati.html. (дата обращения: 03.05.2018)
7. Компания Неовейтус, 3D печать металлических изделий [Электронный ресурс],-http://неовейтус.рф/catalog/slm-selektivnoe-lazernoe-plavlenie-sozdanie-metallicheskikh-detaley/
References and Sources
1. ZHeleznyakov D.A., Platonov A.O. Primenenie additivnyh tekhnologij v mashinostroenii // Molodezh' i sistemnaya modernizaciya strany: materialy mezhdunar. nauchnoj konf. studentov i molodyh uchenyh v 2-h tomah. Kursk: ZAO «Universitetskaya kniga», 2016. S. 202-205.
2. Skopinskij V.N., Zaharov A.A. Soprotivlenie materialov: Uchebnoe posobie. CHast' I. M.: MGIU, 1999. 128s.
3. Morgunov YU.A. Saushkin B.P. Additivnye tekhnologii dlya aviakosmicheskoj tekhniki [ZHurnal]. - [b.m.] : Additivnye tekhnologii, 2016.
4. Dovbysh V.M., Zabednov P.V., Zlenko M.A. Additivnye tekhnologii i izdeliya iz metalla // Bibliotechka litejshchika. 2014. №9.
5. 14-71.
5. 3Dbio. Creating future possibilities. [EHlektronnyj resurs]. - URL: http://www.bioprinting.ru/en/press-center/publications/3d-printing-year-in-review-the-biggest-3d-printing-news-stories-of-2015/ (data obrashcheniya: 30.05.2018)
6. 3D-TODAY. Nachalo revolyucii: istechenie sroka dejstviya klyuchevogo patenta na tekhnologiyu 3D-pechati. [EHlektronnyj resurs]. - URL: http://3dtoday.ru/industry/nachalo-revolyutsii-istechenie-sroka-deystviya-klyuchevogo-patenta-na-tekhnologiyu-3d-pechati.html. (data obrashcheniya: 03.05.2018)
7. Kompaniya Neovejtus, 3D pechat' metallicheskih izdelij [EHlektronnyj resurs],- http://neovejtus.rf/catalog/slm-selektivnoe-lazernoe-plavlenie-sozdanie-metallicheskikh-detaley/
МАЛИНИН ВИКТОР ЛЕОНИДОВИЧ - кандидат экономических наук, доцент кафедры «Менеджмент», Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана.
МОРШНЕВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ - начальник отдела инновационной деятельности, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана.
ТАРАСОВА ИРИНА ИГОРЕВНА - студентка, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. MALININ, VICTOR L - Ph.D. in Economics, Associate Professor, Department of "Management", Moscow State Technical University named after N.E. Bauman (mvl@bmstu.ru)
MORSHNEV ALEXANDER V. - head of Innovation Department Moscow State Technical University named after N.E. Bauman (almorshnev@yandex.ru)
TARASOVA, IRINA I. - student, Moscow State Technical University named after N.E. Bauman (tii19@ya.ru)
