На основе анализа состояния рынка станков с ЧПУ и обрабатывающих центров показано, что они имеют платежеобеспеченный спрос. Представлена информация о фрезерно-гравировальном станке с ЧПУ АТС 3000, диагностическом комплексе Биодозатор для 2D- и 3D-печати, станке с ЧПУ для обработки корундовой керамики.

DOI: 10.22184/1993-8578.2015.57.3.60.68

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по нанотехнологиям
А.О. Жигачев, Ю.И. Головин, А.В. Умрихин, В.В Коренков, А.И. Тюрин, В.В. Родаев, Т.А. Дьячек, Б.Я. Фарбер / Под общей редакцией Ю.И. Головина
Другие серии книг:
Мир материалов и технологий
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #3/2015
Д.Коростелев, Д.Яминский, И.Яминский
Отечественной наноиндустрии – российские станки и обрабатывающие центры
Просмотры: 5470
На основе анализа состояния рынка станков с ЧПУ и обрабатывающих центров показано, что они имеют платежеобеспеченный спрос. Представлена информация о фрезерно-гравировальном станке с ЧПУ АТС 3000, диагностическом комплексе Биодозатор для 2D- и 3D-печати, станке с ЧПУ для обработки корундовой керамики.

DOI: 10.22184/1993-8578.2015.57.3.60.68
За последние 40 лет в России не было запущено ни одного нового отечественного завода по производству механообрабатывающего оборудования. Единственное за этот период новое предприя­тие открыто немецко-японским концерном DMG Mori Seiki 18 июня 2014 года на территории промышленной зоны "Заволжье" в Ульяновске. Завод начал выпуск двух моделей с ЧПУ: универсальных токарных станков и вертикально-фрезерных обрабаты­вающих центров, апробированных ранее в Германии. При этом, по данным DMG Mori Seiki, спрос на станки в России в последние годы стабильно растет. Эту информацию подтверждает и японский концерн Sodick, мировой лидер по производству электро-искровых станков. С Sodick в России уже давно установлена плодотворная кооперация в области обучения студентов, аспирантов и молодых специалистов. Например, успешное выполнение образовательной программы "НаноТокарь" стало возможным благодаря энергичной поддержке со стороны российского представительства концерна [1].

Рынок

Доля машиностроения в объеме промышленного производства в России оценивается в 19,5%. Для сравнения: доля станкостроения в объеме машиностроения в Германии, Японии, США и других развитых странах составляет от 39 до 45%. Еще в 1990 году СССР занимал третье место в мире по производству и второе – по потреблению механообрабатывающего оборудования. Сегодня Россия находится по этим показателям соответственно на 22-м и 17-м местах. Начиная с 2002 года импорт механообрабатывающего оборудования превышает его внутреннее производство. Зависимость России от поставок станков из-за рубежа составила в 2006 году 87%. В настоящее время производство станков и оборудования в 14,5 раза меньше, чем в РСФСР в 1990 году. В структуре мирового рынка станков доля нашей страны составляет 0,3%. На основе данных показателей можно сделать выводы, что ниша производства обрабатывающих центров и средств автоматизации в России не занята, а конкуренция среди отечественных производителей практически отсутствует.

На диаграмме, представленной на рис.1, отображено внутреннее потребление станкостроительного оборудования в России. В 2014 году объем рынка составил 130 млрд. рублей. Мы прогнозируем ежегодный его рост на 15%.

В сегменте недорогого оборудования основные конкуренты отечественным компаниям – производители из КНР, которые занимают около 35% российского рынка обрабатывающего оборудования низшего ценового сегмента (стоимостью до 2 млн. рублей). В дорогом сегменте лидирует Япония, доля которой составляет около 14%, далее идут Швеция, Тайвань, США и Германия.

Объем платежеспособного спроса можно оценить с помощью данных российской поисковой системы Яндекс. Статистика запросов на конкретную номенклатуру станков из wordstat.yandex.ru приведена на рис.2. На основании запросов в поисковых системах можно сделать выводы о стабильном спросе на внутреннем рынке. Высоко оценивается и возможность выхода российского оборудования на рынки стран СНГ, где отсутствует собственное производство станков.

На рис.3 приведены данные Минпромторга об импорте и производстве станков в 2012 году.

Фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ

В 2014 году "Центр перспективных технологий" разработал серию фрезерно-гравировальных станков с ЧПУ, включающую модели АТС-400, АТС-3000, АТС-6000 и АТС-8000, и продал более 30 станков разных модификаций. На данный момент на базе программного обеспечения для управления сканирующими зондовыми микроскопами завершена разработка ПО для автоматизированных программных станций.

Фрезерно-гравировальный станок портального типа с ЧПУ применяется для 2D-, 2,5D- и 3D-фрезерной обработки любых пород дерева, композитов из дерева, всех видов пластиков, мягких металлов и сплавов (например, алюминия и дюралюминия).

Основные особенности обрабатывающего центра целесообразно рассмотреть на базе фрезерно-гравировального станка с ЧПУ АТС 3000 (рис.4):

•высота пролета портала 200 мм позволяет обрабатывать габаритные заготовки, в том числе, изделия в сборе (например, для гравирования маркировки), а также дает возможность установки четвертой оси;
•по оси Z предусмотрен ход шпинделя за пределы зоны обработки с запасом на фрезу (70 мм) и холостые ходы (10 мм), что обеспечивает удобство замены фрез;
•используются четыре привода, два из которых несут портал станка (сдвоенная ось Y). Благодаря этому повышена жесткость конструкции и возможна автоюстировка портала на перпендикулярность осей;
•шпиндель с водяным охлаждением обеспечивает низкий шум при работе, малый разброс (так как отсутствует воздушный поток) мелких продуктов обработки даже без применения насадки аспирации, что важно при использовании четвертой оси;
•зубчатые рейки с классом точности С7 более устойчивы к пыли, чем шарико-винтовая передача;
•вместо шаговых двигателей по всем осям установлены бесщеточные сервоприводы.
3D-обрабатывающие станки АТС уже работают на производстве. Следующий шаг – создание полнофункциональных цифровых станков для обработки всего спектра конструкционных материалов, в том числе стали, чугуна и титана. При этом "Центр перспективных технологий" уделяет особое внимание ускоренной разработке новых модификаций цифровых станков и роботизированных центров. При использовании созданной программно-аппаратной платформы проведена разработка систем перемещения и управления для ряда других высокотехнологичных приложений, в числе которых биодозатор для 2D- и 3D-печати, а также станок с ЧПУ для обработки корундовой керамики.

Биодозатор для 2D- и 3D-печати

Биодозатор для 2D-печати позволяет наносить заданные количества биоматериала на плоские носители – многолуночные планшеты. Он используется в производстве биочипов для фотометрических биосенсоров на бактериальные и вирусные инфекции, а также может применяться для изготовления других типов биосенсоров, например, флуоресцентных. Биодозатор для 3D-печати позволяет строить биополимерные каркасные структуры для разработки биоимплантатов, а в перспективе – искусственных органов.

Биодозаторы построены на основе техники сканирующей ион-проводящей микроскопии с системой обратной связи и микро- и нанокапиллярами из кварца и стекла различных марок. Диаметр используемых капилляров находится в диапазоне от 10 нм (нанесение ферментов, белков, биомакромолекул) до десятков мкм (нанесение живых клеток). Точность позиционирования составляет 1–50 нм в зависимости от типа капилляра, рабочая область нанесения – от 10 × 10 мкм2 до 10 × 10 мм2.

Станок с ЧПУ для обработки корундовой керамики

Корундовая керамика является одной из кристаллических модификаций оксида алюминия α-Al2O3, обладающего высокими электрическими, механическими и тепловыми свойствами. Одна из разновидностей корундовой керамики – поликор. Эта прозрачная керамика характеризуется высоким коэффициентом пропускания света, хорошими электрическими и механическими характеристиками. Поликор содержит 99,7–99,9% Al2O3 и 0,3–0,2% окиси магния. В отличие от обычной корундовой керамики поликор прозрачен, поэтому из него изготавливают колбы для некоторых специальных источников света. Поликор имеет особо высокую термостойкость и сохраняет электрические характеристики до температуры 400°С, механические – до 1600°С. Благодаря высокой плотности 3,97 г/см3, практически равной плотности Al2O3, можно обеспечить высокую чистоту обработки поверхности.

Производство и обработка поликора требуют особого подхода, так как этот материал очень важен для огромной страны с высокотехнологичной оборонной системой. В основу автоматической линии положены ряд инновационных решений, которые сопряжены друг с другом и заменяют множество ручных операций.

Технологический процесс включает следующие операции:

•автоматическая полировка на чугуне (абразив – алмазная паста);
•автоматическая полировка на текстолите (абразив – алмазная паста);
•автоматическая предварительная промывка изделий от продуктов полировки;
•автоматическое позиционирование заготовок для контурной обрезки лазером;
•обрезка в размер по контуру лазером;
•автоматическая передача изделий в промывку от загрязнений и осадков после лазерной обработки;
•промывка после лазерной обработки в кавитационной среде;
•предварительная сушка;
•финишная сушка;
•проверка (зондовое сканирование) на предмет брака;
•автоматическая отбраковка;
•нанесение защитной пленки для исключения касания поверхности готового изделия руками.
Станция оснащена 12 микроконтроллерами, а синхронизацию и анализ данных проводит ядро программного обеспечения, которое включает удобную интерфейсную часть.

Уникальные разработки

Разработанный уникальный программно-аппаратный комплекс для управления прецизионными системами сканирования и позиционирования защищен свидетельствами на программы для ЭВМ [2–4]. В программах реализованы технические решения с применением FPGA-контроллеров и высокоточных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, интеллектуальные режимы сканирования, которые учитывают инерционность и механические резонансы подвижных сканирующих систем. Также эти алгоритмы позволяют линеаризовать перемещение зондов и обрабатывающего инструмента с использованием реперных метрологических линеек.

Для обеспечения высоких метрологических параметров авторами выпускается система калибровочных эталонов для измерений расстояний в субмикронном диапазоне. Калибровочные эталоны позволяют осуществлять поверку систем позиционирования и сканирования по всем координатам. Оригинальные решения защищены патентами [5–7].

Многофункциональный сканирующий зондовый микроскоп "ФемтоСкан", который стал прототипом для перечисленных выше комплексов, внесен в реестр средств измерений Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (свидетельство RU.C.27.004.F # 27293 от 3 августа 2012 года). Тип средств измерений утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 июля 2012 года № 539.

"Центр перспективных технологий" стал одним из первых участников программы "Наносертифика" корпорации "Роснано". В рамках предприятия имеется испытательный центр нанотехнологий и продукции наноиндустрии, который полностью соответствует требованиям Системы добровольной сертификации продукции наноиндустрии.

Развитие обрабатывающих центров будет происходить по пути разработки систем с числовым программным обеспечением и многофункцио­нальных роботизированных систем. Большая часть работы приходится на создание программно-аппаратных средств. При этом успех индустрии в целом требует системной подготовки кадров высокой квалификации. В новых условиях токарь и фрезеровщик становится программистом, материаловедом, инженером и конструктором в одном лице. Все серьезные производители обрабатывающих центров систематическим образом участвуют в подготовке кадров, организации образовательных и учебных программ. Для этих целей при поддержке Правительства Москвы организован Центр молодежного инновационного творчества (ЦМИТ) "Нанотехнологии", в рамках программ которого можно получить начальную информацию о различных станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах и пройти углубленную подготовку к новой специальности. Информация об образовательных программах ЦМИТ предоставлена в печати [8–12] и в Интернете на порталах www.ATCindustry.ru, www.startinnovation.com, www.nanoscopy.ru.

Мы приглашаем вас к сотрудничеству!

Литература

1.Яминский И., Ерофеев А., Киселев Г., Колесов Д., Протопопова А. Нанотокарь – это серьезно // Наноиндустрия. 2011. № 4(28). С. 52–55.
2.Савинов С.В., Яминский И.В., Мешков Г.Б. Программа логического контроллера системы сбора-распределения данных ФемтоСкан Х для научных исследований и промышленного применения (Контроллер ФемтоСкан Х). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013617738, 22 августа 2013 г. Заявка № 2013614905 от 18 июня 2013 г.
3.Савинов С.В., Яминский И.В., Мешков Г.Б. Программа встраиваемого процессора сканирующего зондового микроскопа ФемтоСкан Х (Процессор ФемтоСкан Х). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013617739, 22 августа 2013 г. Заявка № 2013614907 от 18 июня 2013 г.
4.Савинов С.В., Яминский И.В., Мешков Г.Б. Программа пользовательского интерфейса сканирующего зондового микроскопа ФемтоСкан Х (Интерфейс ФемтоСкан Х). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013617448, 14 августа 2013 г. Заявка № 2013614902 от 18 июня 2013 г.
5.Мешков Г.Б., Яминский Д.И., Яминский И.В. Калибровочный эталон для профилометров и сканирующих зондовых микроскопов. Патент на изобретение № 2538029, опубликовано 10.01.2015, Бюл. № 1. Заявка на изобретение № 2013130175/28(044940) от 03.07.2013.
6.Мешков Г.Б., Яминский Д.И., Яминский И.В., Оленин А.В. Калибровочный эталон для профилометров и сканирующих зондовых микроскопов. Патент на изобретение № 2538024, опубликовано 10.01.2015, Бюл. № 1. Заявка на изобретение
№ 2013130176/28(044943) от 03.07.2013.
7.Яминский Д.И., Яминский И.В. Калибровочный эталон для профилометров и сканирующих зондовых микроскопов. Патент на изобретение № 2386989, 20.04.2010, Бюл.
№ 11. Заявка № 2007111324 от 10.10.2008.
8.Мешков Г., Синицына О., Яминский Д., Яминский И. Центр молодежного инновационного творчества "Нанотехнологии": конкурсы объявлены // Наноиндустрия. 2014. № 7(50). С. 50–54.
9.Яминский И., Мешков Г.. Центр молодежного инновационного творчества "Нанотехнологии" // Наноиндустрия. 2014. № 4(50). С. 60–66.
10.Яминский И. ЦМИТ "Нанотехнологии": первые шаги // Наноиндустрия. 2014. № 6(52). С. 44–48.
11.Федосеев А., Яминский И. Неделя инноваций в Москве: 2-я Всероссийская конференция ЦМИТ "Коммерциализация креативности" и открытие ЦМИТ "Нанотехнологии" // Наноиндустрия. 2014. № 8(54). С. 32–40.
12.Коростелев Д., Яминский Д., Яминский И. Обрабатывающие центры для наноиндустрии // Наноиндустрия. 2015. № 8(55). С. 64–70.
* Центр перспективных технологий, МГУ им. М.В.Ломоносова / Advanced Technologies Center, Lomonosov Moscow State University.
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art