Аддитивные технологии что это такое специальность зарплата
Специалист по аддитивным технологиям
Родственные профессии
Специалист по информационным системам, специалист по компьютерному проектированию, оператор станков с программным управлением
Сфера профессиональной деятельности
Классификация профессии
Описание профессии
Аддитивные технологии в настоящее время являются одними из наиболее динамично развивающихся перспективных производственных процессов, которые могут стать основой для перехода промышленности к новому технологическому укладу. Сегодня технологиям быстрого формирования изделий уделяется повышенное внимание. Аддитивные технологии в настоящее время становятся неотъемлемой частью понятия «инновационное производство и технологии» и все чаще являются предметом обсуждения на форумах и конференциях разного уровня. Аддитивные технологии давно перешли из разряда технологий изготовления прототипов в разряд серьезных промышленных технологий формирования деталей сложной конструкции ответственного назначения.
Основные виды деятельности специалиста по аддитивным технологиям:
Требования к индивидуальным особенностям специалиста
К профессионально важным качествам специалиста по аддитивным технологиям относятся:
Специалист по аддитивным технологиям должен обладать следующими личностными качествами:
Медицинские противопоказания
Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 12 апреля 2011 г. N 302н
Требования к профессиональной подготовке
Специалист по аддитивным технологиям должен знать:
Специалист по аддитивным технологиям должен уметь:
Специалист по аддитивным технологиям, 3D-печати
Сфера деятельности
Вид деятельности
Творить, создавать нечто новое, проектировать, контролировать, проверять, оценивать, работать по технологии, в соответствии с требованиями и правилами
Краткое описание
Специалист по аддитивным технологиям (инженер в сфере аддитивных технологий, специалист 3D-печати, инженер 3D-печати, оператор 3D-печати) – специалист, создающий изделия методом 3D-печати. Профессия появилась с распространением революционной технологии – создания объемного объекта путем послойной печати. С помощью 3D-принтера и разных материалов уже создают детали для машиностроения и электроники, дома, музыкальные инструменты, еду, биологические объекты (например, стволовые клетки), но перспективы аддитивных технологий в масштабах мировой экономики еще трудно оценить. 3D-печать удешевляет и упрощает многие производственные процессы.
Где учиться
Образование по специальности «Аддитивные технологии» в России только зарождается. Оно относится к среднему профессиональному образованию. В результате обучения выпускник получает квалификацию «техник-технолог». Программы обучения аддитивным технологиям входят и в инженерную специальность «Инноватика», которую можно получить в передовых технических вузах.
Направления образования:
Машиностроение (15.00.00)
Управление в технических системах (27.00.00)
Где работать
Инженер по 3D-печати
Инженер по 3D-печати занимается техническим сопровождением, работой с оборудованием, программным обеспечением, созданием 3D-моделей. Специалисту необходимо иметь глубокие знания об инженерии, программировании, математике. Профессию относят к специальностям будущего. Кстати, в 2021 году центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию. Он сам расскажет вам, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте.
Краткое описание
Профессия инженер по 3D-печати появилась совсем недавно, но ее ценность и социальную значимость сложно недооценить. С помощью 3D-печати уже сегодня создаются уникальные изделия, используемые в сфере медицины и промышленности. Математики и инженеры постоянно разрабатывают более совершенные технологии, позволяющие создавать с помощью этого вида печати заготовки, анатомические модели, сувениры, дома, протезы. А принтеры, используемые для печати биоматериалами, позволяют создавать человеческую кожу, что стало прорывом в лечении ран, травм, ускорении реабилитационного периода.
Полный контроль за выполнением 3D-печати осуществляет инженер, который является отличным программистом, технологом, биологом и даже химиком, ведь профессия вынуждает его хорошо знать состав и свойства разных материалов. Для работы в этой сфере необходимо иметь техническое образование, плюсом станет посещение IT-курсов, лекций по моделированию. Специалист должен уметь самостоятельно спроектировать 3D-модель, подобрать необходимые материалы, рассчитать все риски, а потом выполнить печать, создавая изделия для сферы медицины, авиации, промышленности и т. д.
Особенности профессии
Инженеры 3D-печати для работы использую разные материалы, соответствующие сфере их деятельности, компьютерные программы и промышленные 3D-принтеры. Сегодня в этих специалистах нуждаются медицинские центры, промышленные, аэрокосмические, машиностроительные и другие отрасли. Специалистов мало, их работу нельзя назвать простой, ведь в обязанности инженера по 3D-печати входит:
Обязанности зависят от места работы, но инженер по 3D-печати должен быть широкопрофильным специалистом, готовым в любой момент быстро освоить новые технологии, а потом успешно применить их на практике. Работодатели выдвигают к инженерам строгие требования, ведь заработная плата у таких специалистов солидная. Они должны иметь опыт практической работы не мене 3 лет, важно обязательное знание технического иностранного языка. Инженер по 3D-печати должен знать основы экономики и маркетинга, ведь в его обязанности входит оптимизация рабочих процессов, направленная на удешевление и ускорение печати.
Плюсы и минусы
Плюсы
Минусы
Важные личные качества
Инженер по 3D-печати является носителем большого количества профессиональных знаний, поэтому он должен быть эрудированным человеком с отличной памятью. В характере этого редкого специалиста должна присутствовать ответственность, любознательность, творческое начало. Инженер обязан постоянно обучаться, приветствуется тяга и к точным наукам, и к лингвистике, ведь большее количество инструкций, книг и технической документации пока создается преимущественно на иностранных языках.
10 требований к молодым специалистам по аддитивным технологиям
Специалист, обладающий полным набором знаний в области аддитивных процессов, – редкая сегодня профессия, но ее потенциал и востребованность растут с каждым годом. С появлением в России профессиональных стандартов обучения 3D-технологиям все больше учебных заведений включают это направление в свои программы. Мы продолжаем изучать опыт отечественных вузов, готовящих инженеров Индустрии 4.0.
Константин Дмитриевич Бабкин – руководитель отдела исследований и разработок Института лазерных и сварочных технологий. В интервью нашему блогу он рассказал, как организованы НИОКР и образовательный процесс в ИЛИСТ, какие требования предъявляются к молодым специалистам аддитивного производства.
– Чем занимается ИЛИСТ, какие проекты реализуются в стенах института?
– Институт лазерных и сварочных технологий – подразделение Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ). ИЛИСТ создавался нашим руководителем Глебом Андреевичем Туричиным по образцу немецких отраслевых институтов – таких, как институт Фраунхоферовского общества, который занимается в том числе и лазерными технологиями.
Наша компания – примерно 50 человек – почти целиком состоит из выпускников Политехнического университета Петра Великого и Морского университета. Основные сферы деятельности – образовательная (мы являемся выпускающей кафедрой в СПбГМТУ) и самые разнообразные научно-исследовательские и опытно-конструкторские и технологические работы. НИОКР проводятся по проектам при поддержке российских научных фондов, программ Министерства высшего образования и науки, которые касаются создания высокотехнологичных и наукоемких производств, а также по проектам от коммерческих заказчиков – госкорпораций и частных компаний.
Сам институт изначально создавался на базе кафедры сварки Политехнического университета, нашей специализацией была лазерная и электронно-лучевая сварка. Со временем мы расширили арсенал технологий, которыми владеем.
Аддитивными технологиями ИЛИСТ занимается уже седьмой год, а начиналось все с небольших научно-исследовательских работ, в которых отрабатывались базовые принципы и подходы. Постепенно мы перешли к НИОКР, в которых создавалось оборудование и технологические процессы. В нашем случае аддитивные технологии являются своего рода паровозом, который тащит за собой всю организацию, привлекающую новые проекты, деньги и компетенции.
Сначала мы прорабатываем задачу заказчика в рамках НИР, под нее находится решение, с этим решением мы переходим на стадию ОКР – разрабатываем технологическое оборудование, производим топологическую оптимизацию и переконструирование изделия, и заканчивается все поставкой оборудования на производство заказчика и запуском в серийное производство продукта по разработанному нами техпроцессу.
Сегодня ключевое для института направление – прямое лазерное выращивание, классические методы лазерной и лазерно-дуговой сварки и технологии обработки поверхностей (наплавка, термоупрочнение). То есть мы занимаемся всеми промышленными технологиями обработки материалов с помощью лазера.
– В чем уникальность метода прямого лазерного выращивания?
– Это технология 3D-печати, аналог таких процессов, как DMD, LENS и DED. Суть ее заключается в том, что специальный технологический инструмент, закрепленный на манипуляторе, наплавляет металлический порошок на заготовку или на предыдущие слои, за счет чего формируется высокоточное крупногабаритное изделие. Процесс требует создания сложной машинерии, которая исключительно дорога в изготовлении, имеет сложную форму и высокие требования к материалам.
Данный способ отличается от более традиционных, известных нам методов послойного лазерного плавления, когда делаются изделия сложной формы, но малых размеров. Здесь речь идет о решении задач, связанных с большими габаритами и высокой производительностью.
– Почему была выбрана технология с использованием металлов? В чем ее преимущество?
– 3D-печать металлом позволяет кардинально сократить технологический процесс и получить совсем другую рентабельность по сравнению с традиционными методами. Срок аддитивного производства деталей, с момента получения 3D-модели и исходных требований до выхода изделия из цеха, исчисляется в днях. Максимум – неделя или две.
Особенно хорошо 3D-печать показывает себя в сочетании с опытно-конструкторскими работами, когда разрабатывается новое промышленное оборудование и на нем есть, к примеру, какой-то газогенератор или компрессорный аппарат. Нужно пройти через несколько итерационных стадий ОКР, чтобы отработать геометрию, сборку и последующие технологические процессы. Затем, когда начинается серийное производство, уже можно думать о подготовке литейной оснастки, переходить на более дешевые в серийном изготовлении технологии.
– В чем специфика НИОКР применительно к аддитивной отрасли?
– Аддитивные технологии – наукоемкая область, здесь очень много неизвестных, и присутствует большое пространство для кооперации по различным направлениям. Есть технологические работы, есть опытно-конструкторские работы и очень большой пласт материаловедческих работ, в рамках которых получаемый нами материал сильно отличается от стандартно используемого на отечественных производствах. Это не поковка, не литье и не прокат – это материалы с такими же или похожими химическими свойствами, но при этом их структура, фазовый состав, механические характеристики могут сильно отличаться. Необходимо исследовать, как этот материал получать, как с ним работать для того, чтобы добиться высоких эксплуатационных характеристик, которые требуются современной промышленности.
– По каким направлениям ведутся НИОКР в Институте лазерных и сварочных технологий?
– Этих направлений несколько.
1. Технологические работы
Они ведутся, когда заказчику нужно получить некую деталь, но у него пока нет желания покупать оборудование или глубоко разбираться в материаловедении. То есть мы имеем дело с достаточно изученными, простыми материалами. В рамках технологических работ проводятся НИР, отработка режимов, формообразование, повышение точности изготовления. Это класс работ, позволяющий получить и передать заказчику именно те изделия, которые обладают требуемыми качествами.
2. Конструкторские работы
Детали, с которыми к нам приходят, как правило, разработаны под традиционные методы изготовления (литье, фрезерование и пр.) и плохо приспособлены для аддитивного производства. Одно из направлений НИР и ОКР – перепроектирование изделий для увеличения их технологичности, добавления функционала, который раньше не было возможности реализовать.
Пример: сложные турбонасосные агрегаты, состоявшие раньше из несколько десятков деталей, мы можем свести к 2-3 элементам, убрать промежуточные процедуры сварки и сборки, и тем самым сильно облегчить, кардинально изменить весь процесс производства. У клиента такой компетенции обычно нет. Этим должны заниматься люди, у которых есть гибкость, которые понимают в технологии и в оборудовании. Такие специалисты как раз есть во многих высших научно-образовательных учреждениях.
3. Материаловедение
Материалы, применяющиеся в 3D-печати, по химическому составу традиционно широко встречаются: нержавеющая сталь, высокопрочные стали, никелевые сплавы, сплавы на основе кобальта и титана. Но при аддитивном производстве изделий привносятся свои нюансы. Допустим, скорость охлаждения кардинально выше, чем при литье. Это все влияет на структуру и свойства изделия.
Когда к нам обращается серьезный и интересный клиент, предъявляющий особые требования к материалу изделия, необходимо подтверждать это за счет научно-исследовательской работы. Что у нас получается в изделии? Каких свойств мы можем добиться, чтобы заказчик мог использовать этот материал на своем производстве?
4. Проектирование технологического оборудования
Задача, объединяющая три вышеупомянутых типа работ. Наша сфера деятельности так устроена, что технологии прямого лазерного выращивания нет особой альтернативы. Технологическое оборудование нам приходится разрабатывать самим, нет возможности купить хорошее, надежное готовое оборудование, которое можно рекомендовать заказчику.
– С какими проблемами столкнется компания, не имеющая компетенций в сфере 3D-технологий?
– У заказчиков, планирующих включить наши процессы в свое производство, вопрос кадров стоит на первом месте. На покупку установки и техпроцесса средства, как правило, находятся, но после этого встает вопрос: как эксплуатировать оборудование качественно и эффективно? Например, наша стандартная установка может работать 24/7. Если заказчик сможет ее загрузить, он получит очень большую добавленную прибыль. Если у персонала нет необходимых компетенций, то оборудование простаивает. Вокруг него ходят люди, вложившие в проект много денег, и задаются вопросом: зачем же мы все это сделали?
– Итак, ИЛИСТ не только разрабатывает и внедряет процессы и оборудование, но и готовит соответствующих специалистов.
– Так как 3D-печать – направление наукоемкое, нам очень комфортно вести работы в качестве высшего учебного заведения, ведь готовых специалистов по аддитивным технологиям найти довольно сложно. А поскольку мы являемся выпускающей кафедрой и наш основатель – ректор СПбГМТУ, мы можем менять образовательный процесс таким образом, чтобы готовить кадры, которые могут работать со всем необходимым объемом информации.
– Давайте поговорим о требованиях к молодым инженерам, которых должны готовить вузы. Что им необходимо знать и уметь?
– Поскольку мы и разрабатываем технологию, и проводим НИОКР, в том числе выпускаем студентов, нам приходится обучать специалистов для себя. Практически с каждого курса мы берем к себе одного-двух лучших студентов, и они участвуют в выполнении НИОКР и развитии наших технологий.
За последние пять лет сложилось понимание, чем должен владеть человек, который идет заниматься 3D-технологиями. Прежде всего – программными пакетами, потому что аддитивное производство – это цифровое производство, все начинается и заканчивается 3D-моделью. Есть процесс, включающий в себя работу на оборудовании, но он больше походит на программирование станка с ЧПУ или даже на работу с FDM-принтером. Это достаточно чистое производство, но при этом требующее определенных навыков, склада ума и педантичности.
Существует множество программных продуктов. Разные предприятия, вузы и производители оборудования используют немного разные подходы, но есть некоторые промышленные стандарты. Общепризнанное ПО для твердотельного моделирования – Siemens NX, SolidWorks, Fusion 360. Мы используем, как правило, SolidWorks, наши заказчики из корпораций практически все «сидят» на Siemens NX, и альтернативы здесь нет.
Какие требования предъявляются к инженерам? Должен быть курс инженерно-компьютерной графики на практических задачах, включающий в себя полный цикл обучения подобным программным продуктам: моделирование, сборка, документация, разработка рабочей конструкторской документации и т.д.
При этом, когда мы говорим про 3D-печать, твердотельного моделирования становится уже недостаточно. В современных изделиях для того, чтобы реализовать полный спектр возможностей аддитивных технологий, необходимо еще и поверхностное моделирование. Оно позволяет генерировать сложные формы различных поверхностей. Что касается нашего опыта, мы очень широко используем Autodesk PowerShape, а также Siemens NX и Geomagic Design X для реверс-инжиниринга.
– Должен ли специалист по аддитивным технологиям уметь работать с данными 3D-сканирования?
– В сфере трехмерных технологий очень важна работа с сетками, получаемыми с 3D-сканера. Это уже не твердотельные или поверхностные модели, а файлы формата STL, которые представляют собой набор треугольников. «Классические» конструкторы, занимающиеся на предприятиях твердотельным моделированием, обычно слабо себе представляют, что такое обработка сетки. Когда приходит заказ и нужно проконтролировать геометрию, просят прислать STL-модель, полученную в результате 3D-сканирования. И с этим STL-файлом никто ничего не может сделать. Соответственно, молодой специалист должен покрывать весь диапазон подобных задач.
Ко всему этому добавляется инженерный анализ, который можно выполнять как встроенными средствами Siemens NX и SolidWorks, так и специализированными программными пакетами типа Ansys и Abaqus. В аддитивном производстве определенный инженерный анализ требуется, так как это немного другие процессы. Они хуже изучены, но при этом обеспечивают бòльшую гибкость за счет того, что практически любую геометрию можно реализовать с помощью 3D-принтера: есть много разных современных направлений, например, топологическая оптимизация и бионический дизайн, которые находят применение на практике.
– Расскажите, пожалуйста, какое программное обеспечение используется в подготовке управляющих программ?
– Есть специальные программные пакеты, работе с которыми, к сожалению, практически нигде не учат, но их необходимо освоить для внедрения технологий 3D-печати – от простых FDM-принтеров до селективного лазерного плавления и прямого лазерного выращивания. Данные пакеты можно разделить на три группы.
1. Программный пакет Materialise Magics – корпоративный стандарт для послойных технологий (FDM, SLM, SLA, SLS). Если человек умеет в нем работать, понимает, что такое поддержки, размещение изделий и генерация управляющих программ, то ему будет гораздо легче перейти, скажем, с FDM на более сложный, дорогой и функциональный 3D-принтер типа SLM Solutions. Переход небесшовный, есть технологические нюансы, но тем не менее владение подобным продуктом позволяет очень сильно поднять ценность молодого специалиста.
2. Autodesk PowerMill – ПО, предназначенное для программирования пятиосевых фрезерных обрабатывающих центров. Мы его используем, так как наши машины основаны на пятиосевой кинематике и построены на базе станков либо промышленных роботов. Наши студенты делают в PowerMill практические задания, курсовые и дипломные проекты. Знание такого ПО значительно повышает профессиональную ценность инженера, потому что кроме 3D-печати он может взять на себя и последующую механическую обработку.
3. 3D-сканирование. Когда мы с помощью 3D-печати получаем какое-то изделие, необходимо проконтролировать его геометрию. Как правило, это объект сложной формы, и традиционные методы контроля оказываются слишком накладными, трудозатратными, а порой и вообще неприменимыми. Использование 3D-сканера дает возможность ускорить процесс контроля геометрии и реализовать реверс-инжиниринг. Когда есть изношенная, сломанная или просто снятая с аналогичного оборудования деталь-прототип, ее можно отсканировать, затем выполнить обратное проектирование по твердотельной модели, напечатать ее на 3D-принтере для проверки функциональности, и после этого переходить уже к требуемой технологии производства.
По нашему опыту, редко встречаются люди с полным набором таких навыков. Что делаем мы? Берем подающего надежды студента 4-го курса, загружаем его разными базовыми задачами, и за два года он вырастает в хорошего специалиста.
Хотите предварительно ознакомиться с программным продуктом? Оставьте онлайн-заявку:
– А какая практика необходима начинающему инженеру?
– Навыки работы с оборудованием приобретаются довольно быстро. А вот владение ПО, умение разрабатывать конструкторскую документацию, модели, заниматься 3D-сканированием, реверс-инжинирингом – это те вещи, которым очень быстро не обучить, нужен большой объем практики. При этом мы и готовим, и берем этих специалистов на работу, и ставим перед ними задачи. От их квалификации зависит наше светлое будущее.
– Какие подходы Вы используете при подготовке специалистов?
– За последние годы у нас сложилось несколько подходов. После первых поставок оборудования мы начали готовить специалистов для наших заказчиков. В начале это было обучение сотрудников, потом были организованы курсы повышения квалификации. Сейчас это постепенно переходит в бакалаврскую и магистерскую программы – когда мы понимаем, что обучать нужно достаточно длительное время.
Мы анализировали результаты подготовки и можем утверждать, что лучшее обучение происходит через практические навыки. Студенты, приходящие к нам на специализацию на 4-5 курсе, вначале выполняют большое количество лабораторных работ, которые включают в себя решение стандартных кейсов: 3D-печать, реверс-инжиниринг, метрология.
Постепенно, когда человек делает успехи, мы подключаем его к внутренним проектам. Это дипломные работы либо самих студентов, либо по смежным специальностям. Есть диплом по 3D-печати? Отлично, к нему кроме самого студента подключается еще несколько его коллег, и получается совместная работа.
Когда складываются такие команды, мы привлекаем их к нашим проектам с внешним заказчиком. К сожалению, государственного финансирования у нас практически нет. Все деньги мы получаем с контрактов, НИР и НИОКР. Мы используем студентов даже в самых тяжелых НИОКР – и для того, чтобы обучить их, и для того, чтобы самим приобрести компетенции в области обучения. И как раз именно на выполнении НИОКР студент приобретает основную квалификацию и навыки, из которых складывается его ценность как специалиста.
Заключение: обзор требований к профессионалам аддитивного производства на основе практики ИЛИСТ
I. 3D-моделирование
1. Твердотельное моделирование (CAD): Siemens NX, SolidWorks, Fusion 360
Создание 3D-моделей и сборок
Создание чертежей для производства и постобработки
Разработка рабочей конструкторской документации
2. Поверхностное моделирование: Autodesk PowerShape, Siemens NX, Geomagic Design X
Создание поверхностей свободной формы
Подготовка технологических моделей
3. Работа с сетками: Geomagic Design X, Geomagic Control X, Autodesk PowerShape
Создание моделей для печати по технологиям FDM, SLA, SLS
Работа со сканами: чистка, сшивка, перенатягивание сетки
4. Инженерный анализ (CAE): Siemens NX, SolidWorks, Ansys, Abaqus
Исследование деформаций изделий под нагрузкой
Павел Петров. Об инженерах по аддитивным технологиям и 3D-печати
– Чем занимается Московский политехнический университет?
– Московский политех — молодой университет (он начал свою работу 1 сентября 2016 года), но уже обладающий богатой историей. Он возник на базе таких известных вузов, как МГТУ «МАМИ», Московский государственный индустриальный университет, Вечерний металлургический университет, Московский государственный открытый университет, Московский государственный университет инженерной экологии и Московский государственный университет печати им. И. Федорова.
– В названии вашей кафедры фигурируют аддитивные технологии. Что это?
– Аддитивные технологии — это технологии создания различных изделий слой за слоем на основании цифровых трехмерных данных. Толщина каждого слоя зависит от класса установки и может быть от 0,016 до 0,3 мм. Пожалуй, наиболее популяризированная из аддитивных технологий — это 3D-печать, реализуемая на персональных 3D-принтерах.
Хотя принцип работы у всех аддитивных технологий один и тот же — послойное формирование объекта, физические эффекты, которые лежат в основе установок аддитивного производства, могут различаться. Это может быть расплавление термопластичной (подверженной деформации из-за повышения температуры — прим. сайта) массы и ее последующее отверждение, отверждение фотополимерного (меняющего свойства под воздействием света — прим. сайта) материала под воздействием света с определенной длиной волны, спекание либо сплавление порошка, склеивание тонких листов и т.д.
– Как происходит послойная печать объектов?
– Давайте в качестве примера возьмем популярный и достаточно простой в конструкции 3D-принтер, работающий с порошковым материалом на основе гипса. Он позволяет быстро создавать детализированные прототипы, которые, однако, имеют невысокую прочность. Во время 3D-печати порошковый материал выкладывается тонким слоем на рабочей платформе 3D-принтера и в тонкий слой подается через печатающую головку клеевой состав. Печатающая головка ничем не примечательна; представляет собой штатную деталь обычного офисного лазерного принтера. Отверждение порошка происходит за счет отверждения клеевого состава. Слой за слоем происходит наращивание объема изготавливаемого прототипа.
Вместо гипсового композиционного материала можно использовать песчаный, а вместо печатающей головки обычного офисного принтера — твердотельный лазер. Под действием лазерного луча песчаная смесь подплавляется, частички порошка скрепляются друг с другом, создавая прочный объект. Вроде все схоже между двумя описанными технологиями, в основе лежит послойное формирование объекта, но физика процессов несколько разнится.
– Какие материалы используют в 3D-печати?
– Сейчас гамма материалов, из которых может быть получен прототип или изделие с применением установок аддитивного производства, весьма разнообразна. Инженеры по аддитивным технологиям используют металлические и неметаллические материалы, в том числе песчаные материалы, материалы, подобные строительным, и даже бумагу.
– Что входит в обязанности инженера по аддитивным технологиям?
– Этот специалист выстраивает в голове весь технологический путь, от разработки 3D-модели на компьютере до выхода готового изделия, выбирает материал и инструмент для отверждения исходного материала с учетом того, какими свойствами нужно наделить изготавливаемый объект и где этот объект будет использован.
Чтобы все сделать верно, инженер по аддитивным технологиям должен обладать огромным комплексом знаний — разбираться в материаловедении и его специальных разделах, владеть в совершенстве специализированным программным обеспечением для имитационного моделирования технологических процессов аддитивного производства и современными подходами к проектированию нового изделия, знать теорию и технологии самих аддитивных технологий, экономику и азы бизнес-планирования, поскольку при выборе той или иной технологии нужно учитывать себестоимость изделия и конечную цель, для которой эти изделия получаются. Иногда уместно сочетать аддитивные технологии с классическими технологиями производства (обработкой материалов давлением, литейными технологиями, технологиями левизной обработки и сварки), или и вовсе предпочесть классические технологии производства аддитивным технологиям.
– Где применяются аддитивные технологии?
– Представьте автомобилестроительную компанию и отдел, который занимается проектированием двигателей. Новый двигатель должен пройти обязательную сертификацию. Как правило, для этой процедуры выставляется не одно изделие — двигатель в сборе, а небольшая партия — 7–10 агрегатов. Использование комбинации традиционных технологий с аддитивными технологиями, в частности, изготовление литейных форм с применением аддитивной технологии SLS (Selective Laser Sintering, «селективное лазерное спекание») с применением песчаных смесей, позволяет сократить цикл производства по каждой детали, входящей в состав двигателя, до 6–8 недель; при этом уменьшается себестоимость детали в 2–3 раза.
– Почему вы решили заняться аддитивными технологиями?
– Все началось в 2004–2005 годах, когда в образовательный процесс кафедры «Кузовостроение и обработка давлением им. И.А. Норицына» внедрили современные технологии цифрового производства, т.е. технологии 3D-моделирования; попросту говоря, CAD- и САЕ-программы. В 2007 году при поддержке префектуры ВАО г. Москвы у нас был открыт проект «Молодежное конструкторское бюро». Суть проекта: есть малая компания либо изобретатель, которым необходимо изготовить опытный образец (первый образец) своей будущей продукции; «Молодежное конструкторское бюро» помогает сделать цифровую 3D-модель, проверить ее собираемость, прочность, работоспособность и выдать рекомендации по возможности ее воплощения в материале.
В течение трех лет «Молодежное конструкторское бюро» наладило контакт со многими изобретателями ВАО г. Москвы; результаты работы бюро демонстрировались на различных выставках. Однако встал закономерный вопрос: что делать с виртуальной 3D-моделью дальше? Ответ на этот вопрос был дан, и у нас появился первый в университете 3D-принтер, который работал с фотополимерным материалом.
Постепенно мы набирались опыта, у нас появлялись новые машины. В 2014 году в университете появилась образовательная программа «Компьютерное моделирование и прототипирование», которая с 2016 года называется «Аддитивные технологии».
– Где, помимо Московского политеха, можно получить высшее образование, чтобы стать инженером по аддитивным технологиям?
– Из вузов я рекомендовал бы Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Томский политехнический университет, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Московский государственный технологический университет «СТАНКИН».
Если же человек живет в небольшом городе и не готов переезжать, можно окончить бакалавриат по какой-либо технической специальности, например, по направлению «Машиностроение». Важным аспектом подготовки является объем часов в образовательной программе, отводимых на изучение цифровых технологий подготовки производства, базовым инженерным дисциплинам, теории и технологии обработки материалов. После окончания бакалавриата молодой специалист может поступить в магистратуру по профилю «Аддитивные технологии» либо «Аддитивное производство». Кстати, в Московском политехе в 2018 году открывается магистратура «Аддитивное производство».
Есть и еще один вариант подготовки специалиста по аддитивным технологиям. После окончания девяти либо одиннадцати классов молодой человек может поступить в Колледж предпринимательства № 11 либо в Политехнический колледж № 8 имени дважды Героя Советского Союза И.Ф. Павлова и получить специальность техник-технолог в области аддитивных технологий.
– На какие школьные предметы стоит делать упор старшекласснику, который хочет стать инженером по аддитивным технологиям?
– Ему пригодятся такие предметы как «Технология», «Информатика», «Физика» и «Проектная деятельность», если такой предмет есть в школе. «Проектная деятельность» позволяет школьнику получить навыки командной работы, опыт применения теоретических знаний при реализации небольших проектов.
– В каких компьютерных программах работают инженеры по аддитивным технологиям?
– Для создания 3D-моделей наши студенты используют T-FLEX CAD, программу Autodesk Inventor, Autodesk Fusion 360, Autodesk Netfabb, а также комплекс программ от компании Altair Engineering для выполнения топологической оптимизации, формирования бионического дизайна, моделирования технологии аддитивного производства и подготовки данных под последующую 3D-печать. Также мы адаптировали для учебного процесса программы от компании MSC Software.
– Какие компетенции нужны человеку, который хочет стать инженером по аддитивным технологиям?
– У него обязательно должно быть желание поменять существующую реальность, стремление развиваться самостоятельно и развивать технологии и находить новые решения для стандартных и нестандартных задач.
– Где могут работать инженеры по аддитивным технологиям?
– Они нужны в инжиниринговых центрах, на предприятиях, связанных с военно-промышленным комплексом и машиностроением, в зуботехнических лабораториях крупных стоматологических клиник, в компаниях, специализирующихся в разработке и изготовлении слуховых аппаратов и имеющих свое производство, в компаниях, занимающихся косметической лицевой хирургией и т.д.
– Сколько зарабатывает инженер по аддитивным технологиям?
– В зависимости от имеющегося опыта работы, а также специфики компании, открывающей вакансию, уровень зарплат может быть от 20 до 60 тысяч рублей в месяц и выше.
– С какими трудностями может столкнуться инженер по аддитивным технологиям?
– Он может обнаружить, что современные подходы к проектированию изделий не везде востребованы. Например, на устоявшемся производстве его опыт и идеи могут оказаться никому не интересными по причине существующего устоявшегося подхода к разработке изделий и построению производства. Более гибкими в этом отношении являются опытные производства.
– Существуют ли кружки, где старшеклассники могут попробовать себя в роли инженера по аддитивным технологиям?
– В Москве есть целая сеть центров молодежного инновационного творчества. В этих центрах установлено современное оборудование, в том числе, и для 3D-моделирования, 3D-сканирования, 3D-печати, 3D-фрезерования, лазерной резки и т.д. Школьники могут участвовать в программах этих центров, реализовывать свои проекты, подавать их на конкурсы.
Кроме того, в Московском политехе на факультете инженерной школы есть кружок по 3D-моделированию.
А тем, кто хочет глубже погрузиться в мир 3D-технологий, — на ежегодной выставке 3D Print Expo представляются компании-производители оборудования из РФ, азиатских и европейских стран.
– Что вы могли бы посоветовать посмотреть или почитать старшеклассникам, которые хотят больше узнать об аддитивных технологиях?
– Существует классическая книга за авторством Яна Гибсона, Брента Стакера и Давида Розена «Технологии аддитивного производства. Трехмерная печать, быстрое прототипирование и прямое цифровое производство». В ней собрана информация о существующих технологиях аддитивного производства, их применении и возможной коммерциализации.
Также я рекомендую старшеклассникам смотреть научно-популярные фильмы и рекламные ролики компаний — производителей 3D-оборудования. Из интернет-порталов советую обратить внимание на 3DToday, где ежедневно публикуют статьи и новости из мира 3D-технологий, в том числе аддитивных технологий. Там есть мнения пользователей, взгляды экспертов, сравнительные оценки современных технологий 3D-печати, интересные кейсы из разных отраслей производства.