print

Компании Concept Laser и технологии LaserCUSING исполняется 15 лет

30/08/2015

15-летие основания компании Concept Laser пришлось на период серьезного подъема рынка. Аддитивное производство не случайно стало одним из ключевых понятий в концепции четвертой промышленной революции (Industry 4.0), нацеленной на автоматизацию и оптимизацию цифровых процессов и цепочек поставок.

 

Тестирование технологических наработок

Прошедшие 15 лет ознаменовались для Concept Laser успешным технологическим развитием. У компании свой отдел исследований и разработок, где трудятся более 50 человек. Совместно с университетами, научно-технологическими институтами и промышленными компаниями она участвует во многих научных и практических проектах.

На счету Concept Laser более 50 зарегистрированных патентов. Еще около 100 патентных заявок сейчас находятся на рассмотрении. Практически по всем в ближайшее время будут выданы патенты. Количество поданных компанией патентных заявок стабильно растет. Одно из стратегических направлений в разработках Concept Laser — локальный контроль процессов. В 2016 г. в рамках этого направления будет выпущена система QMmeltpool 3D для трехмерного мониторинга в реальном времени. Среди других важных для инноваций моментов — аттестация, дальнейшее совершенствование методик и сертификации материалов.

 

В начинаниях всегда есть нечто магическое: вехи на пути развития

Из технологии спекания пластиков в 1998 г. появилась методика LaserCUSING. Франк Херцог предположил: что получается с пластиком, может получиться и с металлом. Среди первых проблем, с которыми пришлось столкнуться, — механическое напряжение в изделиях и не желавший полностью расплавляться металлический порошок. Частично решение было найдено, когда Херцог предложил стохастическое (выборочное) экспонирование. Запатентованная им год спустя выборочная проверка сегментов среза (так называемых «островков») при последовательной обработке существенно снижает напряжение в крупных изделиях. Второй вехой стал твердотельный лазер, обеспечивший полное спекание до десятой доли миллиметра — для достаточной плотности комплектующих. Идеи воплотились в реальность в 2000 г., когда Керстин и Франк Хегцог основали компанию Concept Laser GmbH. В 2001 г. на выставке Euromold во Франкфурте (Германия) публике был представлен линейный прототип M3. В 2002 г. компания Concept Laser начала поставку первых в мире 3D-систем для печати металлами. В это же время в состав руководства компанией вошел Оливер Эдельманн. Став позже одним из партнеров, он сформировал профессиональные отделы продаж и маркетинга, которые возглавляет и сейчас. В 2002 г. компания предложила гибридную методику производства: в одном изделии комбинировались машинная обработка и аддитивное производство. Появилась возможность недорого выпускать инструменты и комплектующие со вставками: «простые» формы обрабатывают традиционным способом, сложные фрагменты изделия печатают. В 2005 г. компания начала работу над технологиями параллельного и поверхностного охлаждения.

Все начиналось с нее — прототип камеры машины LaserCUSING

 
аддитивное призводство Concept Laser M3

Модель M3 linear — первый в мире принтер для 3D-печати металлом на выставке Euromold 2001.

 

Вехи в освоении рынка

К 2004 г. производители оборудования были готовы к нововведениям: обработке химически активных материалов, включая титан и алюминий. В 2007 г. эти материалы стали доступными с новой системой M2 cusing. Ориентированная на средний сегмент модель с рабочей зоной 250x250x280 мм3 и по сей день остается одной из самых востребованных в линейке компании. В 2009 г. вышла первая система контроля качества, позволяющая отслеживать процесс построения. В 2010 г. компания представила решение QMmeltpool: модуль контроля качества отслеживает площадь и интенсивность зоны расплава. В этом же году представлена модель Mlab cusing с чуть меньшей рабочей зоной (50x50, 70x70, 90x90, z = 80 мм3), предназначенная для выпуска часовых деталей, ювелирных изделий, стоматологического протезирования. Устройство базового уровня изменило принципы функционирования стоматологических лабораторий, сыграв важную роль в переходе от ручного труда к массовой автоматизированной печати. В 2011 г. появилась еще одна разработка — QMcoating для отслеживания и контроля за нанесением покрытий. Начиная с этого момента, ежегодный рост продаж составил от 30 до 50%. Благодаря интенсивным исследованиям и разработкам, примерно раз в три года компания Concept Laser GmbH предлагает очередную инновацию.

 

Вехи текущего этапа развития

В 2012 г. Concept Laser сделала огромный шаг вперед, представив самую объемную на тот момент систему лазерного плавления  (630x400x500 мм3), созданную по заказу Daimler AG. Скорость построения существенно выросла даже для стандартных на тот момент лазеров на 400 Вт. Ключевой компонент системы X line 1000R — мощный киловаттный лазер, за счет которого производительность в 10 раз превысила другие доступные на рынке системы лазерного плавления. Поворотный механизм позволяет задействовать два модуля построения попеременно, работая в параллельном режиме без простоев. Установку и демонтаж инструментов выполняют прямо во время построения — во втором модуле с противоположной стороны машины. Основная сфера применения X line 1000R — автомобильная и аэрокосмическая отрасли. С этого момента сегмент крупных машин стал главной составляющей развития компании и остается таковой до сих пор. В 2014 г. прирост оборотов превысил средние показатели, достигнув 75%. В этом же году началась комплектация оборудования мультилазерной технологией: модификации 2x200 Вт и 2x400 Вт для новой M2 cusing и 2x1000 Вт для модели X line 2000R: самую большую рабочую камеру (800x400x500 мм3) дополнили самым мощным лазерным излучением. Кроме того, в 2015 г. компания Concept Laser впервые представила 3D-проекцию в реальном времени. С 2016 г. будет доступен модуль QMmeltpool 3D, призванный существенно повысить качество продукции. Еще одним важным аспектом является увеличение производительности: уже в обозримом будущем количество лазеров в одной машине может вырасти до четырех.

 

Мировые рынки

На сегодняшний день в мире работает свыше 400 систем лазерного плавления Concept Laser. На конец 2014 г. 259 систем функционировало в Европе, 62 — в Америке, 76 — в Азии, 4 — в Африке и Австралии. По продажам оборудования за последние годы Concept Laser, несомненно, занимает ведущие позиции в сегменте оборудования планшетного типа для лазерного плавления порошковых материалов.
Компания учитывает растущее влияние американского рынка: подразделения Concept Laser теперь есть не только в Европе, но и в США (Грейпвайн, Техас). В штате открытого в 2014 г. филиала более 10 сотрудников.

совет директоров Concept Laser

Исполнительный совет директоров Concept Laser GmbH (слева направо): Франк Херцог — генеральный директор и президент; Керстин Херцог — директор по HR и финансам, партнер; Оливер Эдельманн — директор по продажам и маркетингу, партнер 

Интервью с Франком Херцогом (генеральный директор и президент Concept Laser)

 

Редакция: Компании Concept Laser исполняется 15 лет. Что вы чувствуете после всех этих лет?

 

Франк Херцог: Это было очень, очень интересное время. Во многом нам удалось значительно превзойти свои же ожидания. Кто бы мог подумать тогда, в 2000 году, что 3D-печать металлами будет настолько популярна? Признаюсь, я сам удивлен.

 

Редакция: Какие факторы, по вашему, здесь сыграли важнейшую роль?

 

Франк Херцог: Развитие технологий, повышение качества комплектующих и, конечно же, преимущества перед традиционными методами обработки в экономичности и технологичности. Но стоит отметить, что технология адаптируется в зависимости от рынка.

 

Редакция: Можно пояснить подробнее?..

 

Франк Херцог: В некоторых отраслях, например в стоматологии, развитие идет в своем направлении: кто-то внедряет новые модели ведения бизнеса — цифровые центры печати для выпуска аддитивных стоматологических протезов. Кто-то предпочитает пока наблюдать со стороны. Можно предположить, что причина кроется в характерном для здравоохранения жестком регулировании цен. В аэрокосмической промышленности внедрение аддитивного производства идет ускоренными темпами. Так, на примере американской Airbus можно утверждать, что происходит полный пересмотр парадигм. Пути назад уже нет. Активно идет адаптация и на автомобильном рынке, поскольку размеры рабочей зоны и расценки уже вышли для приемлемый для них уровень. Тем не менее, думаю, перед сегментом средних форматов в Германии еще долгий путь, и в первую очередь это относится к пользователям.

 

Редакция: Речь о малом и среднем бизнесе?

 

Франк Херцог: В целом да, но и о некоторых крупных промышленных компаниях страны тоже.  Исследование Института технологий и инноваций, проведенное в рамках программы «Autonomics for Industry 4.0» для федерального министерства экономики и энергетики Германии, показало, что инвестиции в промышленные технологии формата 4.0 для малого и среднего бизнеса страны окупаются за шесть лет. Это фантастический показатель. По данным того же исследования, потенциал роста для Германии в ближайшие пять лет оценивается в 153,5 млрд долл. Сигналы самые позитивные. И что же делает немецкий малый и средний бизнес? В основном наблюдает и выжидает. Они колеблются, поскольку считают инвестиции высокими. Это относится к Европе и к Германии. В США люди более дальновидны и открыты. Мне кажется, мы вошли в амбивалентную фазу, когда инноваторы предлагают перспективные решения, но многие игроки рынка предпочитают подождать и посмотреть, что из этого выйдет.

 

Редакция: Но все может быстро поменяться...

 

Франк Херцог: Да. Мне кажется, что промышленная революция 4.0 откроет новые горизонты и принесет с собой составляющие для роста и конкурентных преимуществ, создания более востребованных решений.

 

Редакция: В чем вы видите сильные стороны Concept Laser?

 

Франк Херцог: У компании серьезный технологический подход. Ключевыми для нас являются исследования и разработки, которыми на данный момент занимаются более 50 специалистов. Благодаря им мы остаемся технологическим лидером в лазерном плавлении металлов. Инновации — самый важный фактор. Кроме того, мы всегда старались понять, что именно выпускает клиент, и это реально помогало оптимизировать оборудование под конкретные задачи. Нам часто говорят, что открытая конфигурация параметров, к которой мы тяготеем, во многом упрощает адаптацию техпроцессов под конкретные материалы и геометрию изделий.

 

Редакция: Это с технической точки зрения. А что скажете о компании в целом?

 

Франк Херцог: Компания Concept Laser разделяет ценности, традиционные для малого и среднего бизнеса Германии. Другими словами, для нас характерны прагматизм, долгосрочные ориентиры, ответственность за рабочие места и сотрудников. Наши работники лояльно относятся к компании и своим коллегам, а компания, в свою очередь, лояльна к ним. Мы ориентированы на технологии, а не на капитал, поскольку не привязаны к рыночным ценам. Но и на серьезный риск мы не идем. Это помогает сохранять и наращивать баланс собственного капитала и суммы активов, чтобы концентрировать усилия на разработках. Все наши средства мы вкладываем в продукт.

 

Редакция: Каковы перспективы аддитивного производства?

 

Франк Херцог: Рассчитываем на серьезный рост. По прогнозам аналитиков Gartner's Hype, к 2018 г. половина игроков рынка в той или иной форме будет иметь дело с аддитивным производством. У любой аддитивной технологии тройной потенциал — для облегчения конструкции, для функциональности, для производства. Постепенно эти преимущества становятся очевидны всем. Меняются и подходы к проектированию. Пользователи начинают понимать специфику аддитивного производства. Раньше нам на стол клали деталь и спрашивали, во что обойдется ее производство методом лазерного плавления. Но при таком подходе теряются характерные для этой технологии преимущества. Сейчас конструкторы осваивают более системный подход. Они определяют эксплуатационные характеристики, и мы вместе разрабатываем решение, учитывающее все достоинства аддитивного процесса. Но переосмысливать приходится не только подходы к конструированию.

 

Редакция: Переосмысливать? Как именно?

 

Франк Херцог: Возьмем для примера авиастроение. У аддитивного производства огромный потенциал в сфере легковесных бионических конструкций. Идет постоянный жесткий анализ всех деталей: в зависимости от результатов здесь открыты к переходу на аддитивное производство. Детали следующего поколения станут существенно легче при более высоких характеристиках. Кроме того, они будут экономически и экологически выгоднее в производстве. Деталь самолета, ранее состоявшую из более чем 100 отдельных частей, теперь можно выпускать за один этап. У технологии есть и другие уникальные возможности: модернизация, производство по требованию и локально — по единой документации в любой точке мира. Для аэрокосмической отрасли особенно актуально три момента. Во-первых, аддитивное производство не только благоприятно влияет на структуру затрат, но и сокращает время на проверку летальных аппаратов. Во-вторых, для отрасли исключительно интересна логистика запасных частей. И здесь нас ждет настоящая революция. Зачем запасные металлические комплектующие специально обрабатывать и затем держать на складе? Думаю, с помощью аддитивного оборудования их смогут печатать локально по мере необходимости, экономя массу времени и средств.

 

Редакция: Становится ли аддитивное производство популярнее?

 

Франк Херцог: Да и даже более — налицо уверенный рост. Ключевыми факторами стали возросшая скорость построения и повышение качества. Оба этих момента важны и для аэрокосмической, и для автомобильной отраслей. Но сейчас на аддитивное производство переходят и поставщики высокоточных изделий.

 

Редакция: Можете привести пример?

 

Франк Херцог: Да. Компания Mapal из немецкого Аалена — негласный лидер во всем, что касается прецизионного сверления. Ее владелец Дитер Кресс тщательно сравнил возможности традиционных методов и аддитивных технологий. Будучи инноватором, он быстро понял потенциал гибридного производства.

 

Редакция: И каков результат?

 

Франк Херцог: Пока две новые линейки продуктов, но, думаю, это лишь начало.

Первый пример — сверла со вставками серии QTD диаметром менее 13 мм. Хвостовик гибридного инструмента обрабатывается традиционным способом, а аддитивное сверло наплавляется лазером. Скорость потока охлаждающей жидкости в таком сверле выше на 100%. Подобный результат стал возможным, в первую очередь, благодаря специально спроектированным каналам охлаждения — со спиральным сечением вместо прямоугольного. Вторая составляющая — некруглые профили каналов. По факту компания расширила ассортимент, освоив сверла меньшего размера.

 

Редакция: А второй пример?

 

Франк Херцог: По-моему, он еще интереснее. Речь о внешних развертках, выпускаемых аддитивным методом. Чем легче внешняя развёртка, тем лучше она работает.  Этот принцип особенно актуален при фрезеровании шпинделей малого диаметра.  Вес и связанная с ним механическая инерция серьезно ограничивают предельную скорость шага. И здесь на помощь вновь пришли облегченные конструкции: во внешних развертках, полученных по аддитивной технологии, внутренняя сторона представляет собой особую ребристую структуру. Новинка существенно легче, со сбалансированным профилем и практически идеальной концентричностью при вращении. Снижение скорости для внешней развертки диаметром 8,5 мм составило почти 57% — обработка идёт быстрее, повышается точность.

 

Редакция: Можно общий вопрос?  Что думаете о Германии как стране для производства?

 

Франк Херцог: У Германии удачное расположение. Это относится и к исследованиям, и к снабжению. Из 9 мировых поставщиков 5 находятся в Германии. По словам консультационной компании Roland Berger, доля немецких поставщиков оборудования на мировом рынке составляет 70%, остальных — всего 30%. Однако в отношении среднесрочной перспективы приходится держать руку на пульсе. У многих поставщиков в активе технологии, а не капитал. Это средние компании, которым приходится финансировать исследования и разработки из собственных доходов. Буду откровенен: вопрос в том, что произойдет, если рынком заинтересуется крупный игрок.

 

Редакция: Как поддержать или укрепить конкурентоспособность здесь в Германии?

 

Франк Херцог: Определяющими факторами для перспектив в Германии остаются исследования и разработки на базе университетов и отраслевых предприятий — лазеры, программное обеспечение, топология. Реальным подспорьем стали бы программы финансирования немецким правительством и Евросоюзом. В США правительство Обамы показывает пример целевого освоения отраслей: тремя стратегическими направлениями там выступают аддитивное производство, композиты и экологически чистые технологии. Еще один аспект адаптации — образование на уровне университетов. Специальность «технология аддитивного производства» еще предстоит создать. Выше я уже упоминал готовность индустрии инвестировать и влияние этой тенденции на поставщиков. Кроме того, многое будет зависеть от скорости появления инноваций. Здесь я говорю о характеристиках оборудования: мощность лазеров, рабочие камеры, скорости построения и пр.

 

Редакция: После двойного лазера следующим шагом станет внедрение нескольких лазеров?

 

Франк Херцог: Это уже реализовано. И есть ряд пользователей, которым удобнее работать с четырьмя или восемью лазерами. С одной стороны, это логичный шаг. Но у него есть и ограничения. Чем больше лазеров, тем больше нужно передавать данных, а дополнительная сложность усиливает переменные возмущения. Приходится учитывать риск переусложнения, когда проект становится нецелесообразным экономически либо технически. При этом в последующие 5–10 лет можно ожидать нового витка инноваций.

 

Редакция: Если взглянуть в будущее, каким вы видите прогресс?

 

Франк Херцог: Границы соприкосновения с традиционными методами обработки неоднозначны и переменчивы. То, что сегодня представляется правильным, завтра будет выглядеть иначе. Нужно рассматривать ситуацию под разными углами. Мы рассчитываем на существенные изменения в скорости построения, рентабельных размерах партий и себестоимости. Скорость, по прогнозам Roland Berger, в период с 2013 по 2023 гг. вырастет на 800%. Если говорить о себестоимости единицы объема, по данным той же Roland Berger, к 2023 г. сегодняшний уровень в 3,14 евро/см3 должен снизиться почти на треть — до 1,10 евро/см3. Такие весьма динамичные изменения сыграют на руку аддитивному производству. Что касается материалов, думаю, мы увидим множество новых разработок, как за последние годы с алюминием. Простор для созидания здесь практически не ограничен. Из методологического подхода следует один важный момент: индивидуальные решения, как в случае с имплантатами для конкретных пациентов, изменят медицину. В перспективе мы сможем очень точно адаптировать имплантаты черепа, бедра, позвоночника с учетом особенностей пациента. Для многих это будет означать повышение качества жизни. Но уже сегодня совершенно ясно: аддитивное производство выберут там, где изготовленные этим методом цифровые комплектующие окажутся качественнее, эффективнее, быстрее, легче и/или дешевле.

 

Редакция: Спасибо за подробный рассказ.

 

Перевод Олеси Зайцевой

 

Карта сайта