Аддитивные технологии в нефтегазе: будущее уже наступило?
Первые серийные 3D-принтеры появились ещё в 80‑е гг. прошлого века. Однако настоящий прорыв в их использовании случился уже в нашем столетии. Не осталась в стороне и нефтегазовая отрасль. Ситуация в России особенная.
Оказавшись без официальных поставок запчастей и комплектующих, добывающие компании были вынуждены внимательнее присмотреться к аддитивным технологиям, что стало серьёзным толчком к их развитию. Так что же, светлое 3D-будущее уже наступило? Или здесь всё же остались проблемы, требующие решения? О том, что думают эксперты относительно текущего состояния отрасли и её перспектив, читайте в нашем материале.
Где может пригодиться 3D-печать?
Ведущий аналитик маркетинговой группы ООО «Текарт» Евгения Пармухина выделяет несколько классических направлений применения аддитивных технологий (АТ) в нефтегазе. В первую очередь ― непосредственно производство компонентов. Наиболее целесообразно это в нишевых сегментах, предназначенных для выпуска эксклюзивных, немассовых изделий.
«Это могут быть специфические мелкосерийные детали для уникального или устаревшего оборудования, а также вещи, которые сложно, долго или дорого получать в условиях санкций. Во-вторых, аддитивные технологии используют для производства критически важных компонентов, от которых в высокой степени зависит непрерывность производственного цикла, особенно на площадках, расположенных в удалённых труднодоступных районах, где логистика может быть дорогой и сложнопрогнозируемой», ― объяснила г-жа Пармухина.
Ещё один вариант применения ― технологические улучшения и оптимизация. Например, когда уменьшается вес деталей или повышается их коррозионная устойчивость. Также 3D-технологии позволяют изготавливать конформные каналы охлаждения или любые другие внутренние каналы сложной формы, что позволяет повысить эффективность теплообменников, смесителей, коллекторов и т. п., перечислила ведущий аналитик «Текарт».
Ещё одно важное направление ― создание новых компонентов.
«Быстрое прототипирование и инжиниринг могут существенно сократить сроки и стоимость разработки, поскольку с момента окончания проектирования до создания прототипа и проведения испытаний проходят дни, а не месяцы, как при классическом подходе. Это важно на современном динамичном с точки зрения появления новых технологий рынке.
Для нашей страны, где импортозамещение является важной задачей создания потенциала для роста экономики, возможность ускорить и облегчить этап R&D имеет особенное значение. Также аддитивные технологии упрощают локализацию производства импортных компонентов, позволяя не только быстрее копировать необходимые детали, но и улучшать их, адаптировать для конкретных условий эксплуатации», ― отметила Евгения Пармухина.
Также в «Текарт» отмечают, что аддитивные технологии активно используются для изготовления средств производства (литейных форм и других приспособлений), а также ремонта и технического обслуживания (они дают возможность восстановить изношенную деталь без полной замены узла). Впрочем, здесь есть свои сложности.
«Желательно для ремонта использовать тот же материал, что был изначально. Но ситуация в нефтегазе такая, что не всегда известно, из чего это сделано, потому что отрасль богатая и раньше просто покупала всё, что ей было нужно. В результате имеем „зоопарк” агрегатов производства со всего мира.
Встаёт вопрос, как восстановить то, что изготовлено, неизвестно как и из чего. Непонятно, какие требования выставлял конструктор. Поэтому ремонт в нефтегазовой отрасли ― это очень творческая задача», ― объяснил в своём выступлении на ПМГФ‑2025 ректор Санкт-Петербургского государственного морского технического университета Глеб Туричин.
А что с экономикой?
О возможностях 3D-печати в нефтегазовой отрасли знали давно, но активному внедрению мешала высокая стоимость получаемых изделий. Однако за последние годы ситуация изменилась кардинальным образом.
«Изготовление охлаждающей лопатки турбины классическим способом требует два вагона оснастки и ещё несколько вагонов самого оборудования. Представляете, какая у этого стоимость?
Если использовать аддитивные технологии, то нужна управляющая программа и собственно 3D-принтер.
Поэтому все ведущие корпорации активно этим занимаются, и в конечно результате на рынке победит тот, кто создаст двигатель, который можно распечатать с флешки», ― отметил в своём выступлении на Промышленно-энергетическом форуме TNF главный металлург ПАО «Тюменские моторостроители» Андрей Аксёнов.
Специалисты ООО «Инжиниринговый центр „Кронштадт”» считают, что 3D-печать может быть эффективнее, чем литьё и другие традиционные способы производства.
«Но здесь есть важное уточнение: это справедливо для мелкосерийного производства, там, где нужны сложная геометрия, прототипирование и внесение изменений в конструкцию без запуска в серию. В таком случае использование аддитивных технологий может не только существенно сократить сроки, но и снизить затраты на 30–50%», — отметил директор по операционной деятельности компании Александр Третьяков.
В свою очередь, исполнительный директор Ассоциации развития аддитивных технологий Ольга Оспенникова подчеркнула, что эффекты от внедрения АТ проявляются на всех этапах производственного цикла. В своём выступлении на ПМГФ‑2025 она привела ряд цифр в подтверждение этого тезиса.
Так, при разработке и создании производства использование 3D-технологий может до 75% сократить сроки вывода новых продуктов на рынок и на 50% уменьшить сроки освоения продукции. Ещё один важный бонус ― кратное снижение CAPEX на создание производства заготовок.
На этапе выпуска продукции можно в 1,5–2 раза сократить затраты на механическую обработку и запасы запчастей и довести до 80% коэффициент использования материала.
Если говорить об эксплуатации, то специалисты ассоциации подсчитали, что применение АТ позволит до 60% увеличить скорость ремонта, при этом до 75% снизив потребление энергии. А за счёт оперативной 3D-печати запчастей можно минимизировать затраты от остановки производства.
Отстаём или уже догнали?
На каком же уровне развития находится отечественная 3D-индустрия? Мнения экспертов по этому вопросу разошлись. Можно услышать очень оптимистичные суждения.
«За последние годы в стране сделали всё, что может быть в аддитивных технологиях. Есть разработчики и производители материалов и оборудования. В промышленности сформировался слой людей, которые умеют применять и проектировать для аддитивного производства. Единственное, что сдерживает, и то не везде, ― это вопросы сертификации и разрешения применения. Что касается нефтегазовой отрасли, то здесь много вариантов применения, в первую очередь сфера ремонта», ― отметил Глеб Туричин.
«АТ бурно развиваются по сравнению с другими отраслями, уступая, наверное, только IT. Сегодня они ― составная часть перехода к новому технологическому укладу», ― добавила Ольга Оспенникова.
Есть и более сдержанные оценки.
«Пока нужно догонять, мы немного отстаём в этом плане. Американцы для своих новейших двигателей печатают серийно неохлаждаемые лопатки низкого давления. И там уже есть первые проекты, предполагающие тотальное использование аддитивных компонентов», ― привёл пример Андрей Аксёнов.
В свою очередь, Евгения Пармухина считает, что развитие российских аддитивных технологий существенно отстаёт от уровня лидеров: США, Китая, Германии. Причём проблема комплексная и охватывает все сегменты: материалы, оборудование, программные комплексы, инфраструктуру. Однако аналитик «Текарт» видит и поводы для оптимизма.
«На рынке устойчивый тренд к росту интереса к аддитивным технологиям среди нефтегазовых компаний, поддерживаемый на государственном уровне. Так, ряд крупных компаний, включая „Газпром”, „Роснефть”, „Лукойл”, „Газпром нефть”, „Татнефть”, „Сургутнефтегаз” и др., развивают собственные корпоративные центры по исследованию и внедрению аддитивных технологий.
Среди государственных инициатив можно отметить создание сети центров компетенций в сфере аддитивных технологий при вузах и НИИ, размах нацпроекта «Производительность труда», а также открытие региональных центров коллективного пользования, оснащённых современными 3D-принтерами. Однако большинство центров сегодня работают не на полную мощность», ― констатировала г-жа Пармухина.
Когда будем печатать на отечественных принтерах?
Чтобы дать здесь объективную оценку, нужно, прежде всего, ответить на вопрос, обеспечена ли российская 3D-индустрия в должной степени оборудованием и материалами. На первый взгляд, дела обстоят неплохо.
«Практически по всем направлениям аддитивных технологий мы имеем локализованное российское производство, за исключением, может быть, некоторых экзотических направлений. За последние годы преодолели этот барьер и сделали действительно российское оборудование. Уровень локализации здесь порядка 85–90%.
С материалами для 3D-печати тоже неплохая ситуация. Наиболее бурно растёт на сегодняшний день рынок порошков и вообще металлических материалов (рост в 2024 году практически на 40% относительно 2023 года).
Активно развиваются также пластики и фотополимеры. На сегодня объём рынка ― 4,4 млрд рублей, и он распределяется примерно 50/50 между металлами и неметаллами. Это действительно российские производители, есть нормальный конкурентный рынок. Конечно, есть и китайские поставщики», ― рассказала Ольга Оспенникова.
Если брать именно нефтегазовую отрасль, то она, по словам Александра Третьякова, обеспечена собственными оборудованием и материалами на уровне 60%. Если говорить об импорте, то здесь лидирующие позиции удерживает Китай, на долю этой страны приходится 85% всех поставок.
«В то же время есть тенденция к росту использования российских материалов и оборудования в энергетике в 2022–2024 гг. Да, сохраняется технологическое отставание в номенклатуре материалов (высокая зернистость отечественных порошков), размере изделий и сертификации, но рынок растет быстрее прогнозов», ― заключил г-н Третьяков.
Несмотря на локальные успехи, ещё остаются ниши, требующие импортозамещения.
«Качественные детали с жаропрочными свойствами можно получить только на специальном оборудовании. К сожалению, отечественная промышленность пошла немного не в том направлении. Закупили очень много принтеров с селективным лазерным сплавлением, в которых печать идёт в аргоновой и азотной среде.
В результате жаропрочные свойства таких деталей не очень высокие. А вот электронно-лучевые принтеры, где в вакууме происходит подогрев до температуры 1200 °C, в России не купишь. Я лично вёл переговоры со шведами ещё до СВО, но ключевые технологии не распространяются в мире просто так. Надо стремиться к собственному производству такого оборудования. Но одно дело ― изготовать принтер, и совсем другое ― софт, где очень много нюансов», ― привёл пример Андрей Аксёнов.
С тем, что о переизбытке оборудования говорить нельзя, согласна и Евгения Пармухина.
«Большая проблема на текущий момент — это разовость кейсов внедрения, отсутствие широкой практики. Однако появление положительного национального опыта меняет ситуацию к лучшему.
С уходом европейских вендоров более активно стали развиваться компании по производству промышленного оборудования для 3D-печати, при этом с полимерами ситуация лучше, чем с металлами. Однако даже в сегменте оборудования для металлической печати на отечественные решения может прийтись до половины рынка уже в следующем году», ― отметила ведущий аналитик «Текарт».
Не всё так просто и с порошками. Импортное сырьё, по словам Евгении Пармухиной, ― дорогое и труднодоступное. При этом отечественных специализированных производителей порошков для нефтегаза пока два, и они не покрывают весь спектр потребностей отрасли.
«В 2003–2004 гг. международная порошковая металлургия перешла на новые сложные сплавы, тогда же рывок сделали и аддитивные технологии. Сейчас занимаемся разработкой новых технологий, чтобы освободить рынок от импорта. Цель ― сделать если не лучше, то как минимум не хуже импортных порошков, чтобы наше оборудование тоже спокойно работало в Арктике.
Время уходит, пока мы двигаемся всё равно не тем темпом, который необходим. Помочь ускориться может взаимодействие с научными институтами и предприятиями, что их применяют», ― рассказала участникам ПМГФ‑2025 начальник отделения металлических материалов и металлургических технологий АО «Композит» Алла Логачева.
Что мешает индустрии?
Почему же темпы развития отрасли отстают от её потребностей? Александр Третьяков в качестве основных барьеров выделяет дороговизну оборудования, несовершенство нормативной базы (речь идёт в первую очередь о сертификации для серийного производства), дефицит квалифицированных кадров, ограниченную номенклатуру материалов и отраслевую культуру избегания рисков.
Евгения Пармухина также в числе ключевых проблем называет консерватизм, отсутствие чётких стандартов и нормативной базы при высоких требованиях потребителей к надёжности. По первому пункту в последнее время наметились позитивные изменения.
«С ростом осведомлённости, развитием технологий и появлением успешных кейсов интерес нефтегазовых компаний к 3D-печати вырос. Практически все участники рынка информировали о том, что изучали возможности аддитивных технологий для своих производств либо реализовывали отдельные проекты», ― отметила г-жа Пармухина.
А вот барьеры, связанные со стандартизацией и нормативной базой, остаются. Речь идёт не только о непосредственном использовании напечатанных деталей, но и о технических особенностях самих компонентов, процессах проверки их качества. Однако и здесь есть подвижки: специалисты разрабатывают новые стандарты и методики испытаний.
Чуть проще ситуация, когда речь идёт о ремонте, сказала Ольга Оспенникова, так как сами эксплуатирующие предприятия могут принять решение о внедрении аддитивных технологий в конструкцию оборудования зарубежного производства.
«Также развитие АТ в нефтегазовой промышленности тормозит недостаток осведомлённости о возможностях 3D-печати. Здесь важна популяризация», ― добавила г-жа Оспенникова.
Не стоит забывать и об экономических барьерах, отмечают в «Текарт». Это в первую очередь высокая стоимость расходных материалов, снижение их доступности в связи с санкциями. Остро стоит и кадровая проблема.
«Инженеры по промышленной 3D-печати должны обладать комплексными компетенциями не только в аддитивных процессах, но и в материаловедении, генеративном дизайне, ПО, отраслевой специфике и др. Вузы начали готовить подобных специалистов, но их недостаточно, кроме того, необходимо время, чтобы специалисты получили опыт в реальных условиях», ― объяснила Евгения Пармухина.
В будущее смотрим с оптимизмом
И всё же, несмотря на все барьеры, эксперты позитивно оценивают перспективы российской 3D-индустрии. Сейчас объём российского рынка АТ, по подсчётам Ассоциации развития аддитивных технологий, составляет 18 млрд рублей. В консервативном сценарии он вырастет до 23,5 млрд рублей, при целевом ― до 29 млрд рублей, инновационном ― до 58,2 млрд рублей.
«Даже цифра в 29 млрд достаточно серьёзная, но сейчас все тенденции показывают, что мы идём по инновационному сценарию. Чтобы это было реализовано, нужно совершенствовать механизмы государственной поддержки.
При этом 54% рынка составляет оборудование, материалы ― 24%, услуги ― всего 22%. Почему так? Мы всё же отстаём от наших зарубежных коллег, причём серьёзно. На сегодняшний день идёт насыщение оборудованием. И тенденция такова, что этот рынок условно конечен. Я думаю, что через два-три года будут происходить только плановые замены морально устаревших агрегатов, либо будут появляться новые технологии.
Но сейчас тенденция показывает, что практически все производители российского аддитивного оборудования создают у себя центры коммерческой печати, которые занимаются ещё и обучением персонала. То есть рынок трансформируется в сторону оказания услуг 3D-печати», ― отметила Ольга Оспенникова.
Растёт интерес к аддитивным технологиям и со стороны российских ВИНК.
«Ведущие компании подходят к внедрению у себя данной технологии комплексно, создавая и развивая собственные центры компетенций, финансируя связанные производства и подготовку кадров. Это демонстрирует, что интерес лидеров является стратегическим. Санкционное давление придало новый импульс тренду, но не являлось стартовой точкой для развития.
Учитывая, что прецедент с вводом ограничений на поставки значимых компонентов и ростом рисков и затрат в связи с этим уже был создан, нефтегазовые компании вряд ли откажутся от курса импортозамещения и локализации производства.
По прогнозам „Текарт”, использование аддитивных технологий в нефтегазе продолжит расти и будет становиться более зрелым. Параллельно будут развиваться отечественные решения и нормативная база, что постепенно улучшит условия, и в процесс смогут втягиваться новые компании», ― заключила Евгения Пармухина.
Слово экспертам
Евгения Пармухина, ведущий аналитик маркетинговой группы ООО «Текарт»
«Применение аддитивных технологий оправдано и может приносить измеримые выгоды, когда речь идёт о разработке и изготовлении новых компонентов, средств производства, ремонте и техническом обслуживании.
В то же время для массового выпуска стандартных изделий, а также деталей, требующих особенно высоких механических свойств и некоторых других специфических качеств, они менее эффективны по сравнению с традиционным производством.
Последнее ограничение связано с наличием порошков для 3D-печати с нужными характеристиками, а также ограничениями самих технологий».
Александр Третьяков, директор по операционной деятельности ООО «Инжиниринговый центр „Кронштадт”»
«Спрос со стороны нефтегазовых компаний высокий и продолжает расти благодаря необходимости обслуживания техники и оптимизации затрат. В ближайшие годы (2026–2030) он увеличится в 4 раза за счёт цифровизации и опыта внедрения, имеющегося у лидеров отрасли. В числе ключевых факторов отмечу снижение стоимости технологий, рост производства российской продукции и экономические вызовы. Спад маловероятен, если не стабилизируются поставки традиционных запчастей».
Если говорить об основных сегментах российского рынка аддитивных технологий, то в первую тройку входят:
- космос и специальная техника ― 25%;
- авиация и двигателестроение ― 23%;
- нефтегазовое, химическое и прочее машиностроение ― 19%.
В то же время в мире на первом месте располагается автомобильная промышленность (40%). Далее идут авиация и двигателестроение (21%) и медицина/стоматология (18%). Нефтегазовое, химическое и прочее машиностроение ― на четвёртом месте с показателем 12%.
Текст: Андрей Халбашкеев.
Фото: freepik.com.
