От станка

Hа Второй специализированной выставке высоких технологий в Уфе, прошедшей в рамках II Конгресса нанотехнологий (см. «Уфа как наноцентр», «Э-У» № 34 от 29.09.11), особое внимание посетителей привлекли два башкирских проекта. Оба прошли экспертизу и получили финансирование Российской корпорации нанотехнологий. Первым Наблюдательный совет Роснано одобрил проект создания на базе ООО «ЕСМ» серийного производства электрохимических станков для прецизионного изготовления деталей из наноструктурированных материалов и нанометрического структурирования поверхности. Руководит проектом генеральный директор ООО «ЕСМ», заслуженный деятель наук РБ, доктор технических наук профессор Александр Зайцев.

Истинное нано

- Александр Николаевич, какая технология позволяет вашим станкам обрабатывать широкий спектр материалов, одновременно достигая наноточности, экологичности и высокой производительности?

- Мы используем электрохимическую обработку. Само по себе это не ново: электрохимия как технологический метод берет начало от процесса электролитического полирования, предложенного еще в 1911 году известным русским химиком Евгением Шпитальским. Физический принцип метода основан на высокоскоростном анодном растворении металлов и сплавов под действием тока электролиза высокой плотности в среде проточного электролита на малых меж­электродных зазорах. Отличительная особенность технологии электрохимической обработки, разработанной ООО «ЕСМ», состоит в том, что к расположенным в электролите и осциллирующим электродам в моменты их сближения до минимального межэлектродного зазора синхронно прикладываются группы микросекундных (соизмеримых с временем заряда приэлектродных емкостей) импульсов тока высокой плотности. Это приводит к значительной пространственной локализации электрохимических реакций в области субмикро- и нанометрических размеров и позволяет получать субмикронную точность обработки и шероховатость поверхности с нанометрическими параметрами.

Замечу, что технология микросекундной электрохимической обработки одновременно воздействует на поверхностные слои металла, до десяти раз повышая их коррозионную стойкость. Наша технология позволяет создавать нанометрические по толщине поверхностные слои с измененным химическим составом, как вариант - с повышенным содержанием хрома в хромсодержащих сталях. Последнее существенно повышает износостойкость и усталостную прочность формообразующей оснастки: матриц, пуансонов и др.

Кроме того, немаловажно, что традиционные технологии обработки металлов преимущественно сопряжены с нагревом и деформацией поверхностного слоя материала, что может не только уничтожить саму наноструктуру, но и привести к необратимым последствиям с точки зрения физико-механических свойств обрабатываемого материала. Наша технология, что свойственно электрохимической обработке, «холодная» - она не сопровождается сколько-нибудь значительным нагревом поверхности и, как следствие, изменением ее структуры, при обработке нет механического контакта инструмента и детали, полностью отсутствует износ инструмента.

- По определению Роснано, нанотехнологии - это методы и приемы, позволяющие целенаправленно работать со структурами вещества в диапазоне от 1 до 100 нм для получения объектов с принципиально новыми химическими, физическими, биологическими свойствами. Металл в процессе обработки на ваших станках действительно получает новые физико-химические свойства. А в каком диапазоне технология позволяет работать со структурами вещества?

- Нам удается формировать измененные поверхностные слои и шероховатость поверхности детали в нанометрическом диапазоне. Кроме того, в процессе копирования рельефа (а наши станки могут быть предназначены и для копирования различных форм) мы получили результаты в субмикронном диапазоне. То есть может быть скопирован регулярный субмикронный рельеф, что позволяет создать специальную регулярную топологию и геометрию микро- и нанорельефа обрабатываемых деталей.

- А почему это важно? Где нужна такая точность?

- Структурирование поверхности на наноуровне - это, например, создание специального регулярного микрорельефа с заданными требованиями на имплантах суставов человека, зубных имплантах. Создание такого рельефа способствует улучшению биологической адаптации, а значит - жизненно важно в прямом смысле этого слова. Уже доказано, что определенного вида регулярная микроструктура на поверхности имплантов адаптирует их к клеткам крови, что повышает приживаемость в организме.

Другой пример - создание специальной геометрии микрорельефа и его ориентации на различных участках контактных трущихся поверхностей для улучшения условий удержания смазки и снижения коэффициентов трения в направлении доминирующих потоков. Это значит, что микрориски на поверхности детали будут иметь такую геометрию, располагаться таким образом, чтобы максимально использовать воздействие смазки с учетом конструктивных особенностей и особенностей эксплуатации детали.

Лучше продать рыбу, чем удочку

- Ваши станки используются в авиастроении. Где еще?

- В инструментальном производстве, в микроприборостроении, в электронной промышленности, как я уже упоминал, в медицинской промышленности. Например, в микрохирургии: на наших станках в уфимской фирме «Оптимедсервис» уже сейчас серийно изготавливают одноразовые офтальмологические ножи. Микрохирургические скальпели выпускаются несколько лет довольно большим объемом: режущие свойства у них великолепные, кромка 300 - 500 нанометров. Нашими инструментами прооперировано уже несколько тысяч человек.

- Но спрос на уникальные станки столь высокой точности весьма ограничен, а в проекте Роснано речь идет о серийном выпуске.

- Структура продаж станков в штуках и в денежном выражении сильно отличается. Уникальные специальные станки, которые мы готовим в единичном исполнении для той же авиации и Росатома, сейчас пользуются большим спросом и стоят гораздо дороже наших универсальных серийных, так что продавать их по деньгам выгоднее. Серийных станков мы могли бы выпускать больше для малого бизнеса, именно им они востребованы во всем мире: мы несколько лет производим их на экспорт. А вот состояние российского малого бизнеса оставляет желать лучшего. Но структура рынка будет меняться, и ассортимент нашего предприятия будет меняться вместе с ней.

- Анатолий Чубайс, ознакомившись с производством ООО «ЕСМ», сказал, что пришло время переходить от продажи станков к выпуску конечной продукции, и для этого вам нужно создать дочернее предприятие. Как вы к этому относитесь и о какой продукции идет речь?

- Очень хорошо отношусь, и во многом согласен с Анатолием Борисовичем. Мы поторопились в свое время с теми же одноразовыми медицинскими инструментами: надо было не станки продавать, а производство конечной продукции организовывать. Да, времени и средств ушло бы больше, но и порядок выручки был бы совсем другой. Это правильный стратегический подход к организации производства: и на мировом рынке выгоднее продавать не только уникальные станки, но и уникальную продукцию, изготовленную на этих станках. Вообще говоря, дело не в конкретной продукции, а в подходе, и мы будем в дальнейшем такой стратегический подход реализовывать.

- То есть речь надо вести не только о массовом выпуске серийных станков, но самостоятельном производстве уникальной продукции на единичных станках?

- Ключевое слово в вашем вопросе «не только». Вопрос о том, продавать заказчику станки или предложить ему или рынку услуги по серийному выпуску конечной продукции, чисто экономический. Многое зависит от серийности конечной продукции, потребности на нее на рынке, цены и прочего.

Прикладники из подвалов

- По словам Жореса Алферова, «основная трагедия России заключается в том, что наука, ее результаты не востребованы экономикой и обществом». Опыт вашего предприятия - исключение из этого правила. Повезло?

- Я бы не связывал это с везением. Проблема российской науки, на мой взгляд, состоит в исторически сложившейся автономности, я бы даже сказал - изоляции ее фундаментальной и прикладной ветвей при наличии большой диспропорции в пользу фундаментальной. Конечно, это крайне негативно отражается на процессе внедрения инноваций в производство. Усугубило ситуацию еще и то, что фундаментальная составляющая, сосредоточенная преимущественно в Академии наук, и после перестройки продолжала финансироваться, пусть и недостаточно, а вот прикладная наука - просто выживала в подвалах университетов. Откуда мы все, в конечном счете, и вышли. И это в то время, когда прикладная наука везде является эффективным связующим звеном между фундаментальной наукой и производством! Подобных диспропорций в мире просто нет. А вы говорите - повезло... Да чтобы в российских условиях переводить с языка фундаментальной науки на язык, понятный производству, выдерживая прессинг с обеих сторон, требуется такая ментальная перестройка, что не каждому по силам!

- Но у вас получилось. Если это не везение, значит - технология. Как удалось создать успешно действующее предприятие?

- В свое время мне надо было выполнить формальное требование - на определенном этапе научной деятельности стало необходимым внедрение результатов моей научной работы, что потребовало спуститься с «фундаментальных» небес на землю производства.

Можно придумать красивую математическую модель. Но довести ее даже не до совершенства, а до того уровня, чтобы она адекватно отражала реальный процесс, очень сложно, нужны большие усилия, терпение. К сожалению, в современной России это пока слабое звено.

Очень важно, чтобы прикладная наука была честной и объективной в части получения информации и научных выводов, ей вредят практика искажения результатов и наукомания. Истина очевидная, но не все и не всегда ей следуют. Чтобы мы с коллегами смогли предложить конкурентоспособную технологию российскому и мировому рынку, в условиях постперестроечной России должны были пройти годы, полные ошибок, разочарований. И мы на своем опыте поняли, что нет никакого секрета: обязательное условие успешной коммерциализации научных знаний состоит в том, что в основе самой инновации должен быть качественный научный продукт.

Дополнительные материалы:

Компания ООО «ЕСМ» (аббревиатура от Electro Chemical Machining - «электрохимическая обработка») основана в 2009 году после одобрения наблюдательным советом Роснано проекта создания серийного производства электрохимических станков для прецизионного изготовления деталей из наноструктурированных материалов и нанометрического структурирования поверхности. Соинвесторами выступили венчурный фонд «РВТ-Инвест» (рассчитывает на доходность на вложенный капитал более 50%) и коллектив разработчиков технологии. ООО «ЕСМ» является правопреемником интеллектуальной собственности компании ООО «ТИТАН-ЕСМ» (учрежденной по инициативе Уфимского государственного авиационного технического университета).

Срок действия проекта - 2009 - 2015 годы, потенциальный рынок оценивается в 200 млн долларов, общий объем инвестиций составляет 285 млн рублей, в том числе доля Роснано - 120 млн рублей. Денежные средства Роснано будут предоставлены в виде вклада в уставный капитал и займа траншами в зависимости от достигнутых компанией результатов.

В настоящее время компания производит электрохимические станки серии ET (ЕТ200/ ЕТ 500/ ЕТ1000/ ЕТ3000/ ET6000-3д), предназначенные для прецизионной электрохимической обработки деталей из инструментальных сталей, титановых, никелевых, медных, металлокерамических твердых WC-Co сплавов, магнитов, наноструктурированных сплавов и др.

В зависимости от специализации исполнения, станки серии ЕТ могут одинаково эффективно применяться как в мелкосерийном производстве (инструмент, формообразующая оснастка: пуансоны, матрицы и др.), так и в массовом (лопатки газотурбинных двигателей, медицинский инструмент одноразового пользования и т.д.).

Мощность действующей производственной площадки - 50 электрохимических станков типа ЕТ500, ЕТ3000, ЕТ6000 в год; штатная численность персонала - 58 человек.

Плановый объем производства в 2015 году составит 470 станков, годовая выручка - 2,1 млрд рублей. В последнее десятилетие производство станков такого класса в России составляло менее 0,1% мирового рынка прецизионного станкостроения.