Московская Международная выставка инструментов MITEX 2016
На главную
MITEX MITEX MITEX MITEX MITEX
Участие в выставке (Все для участия)
Посещение выставки (Все для посещения)
Деловая программа
Контакты

Производство инструмента

Производство инструмента 16.11.2010

Известной компании «Микробор» всего десять лет с момента основания. За это время она уже стала одним из признанных технологических лидеров в инструментальной области. Созданный этой компанией сверхтвердый, но одновременно прочный композит способен разрезать даже самые твердые конструкционные сплавы очень быстро. В металлообработке для решения многих задач альтернативы ему просто не существует.

Настоящий лидер был создан практически с нуля: в основе компании — технологии пробирочного уровня, открытые еще в НИИ советской прикладной науки. Оказалось, что создать технологического лидера за небольшой промежуток времени — задача вполне выполнимая. Все критические ресурсы для этого проекта — финансовый и предпринимательский.

Лучший порошок в мире

Начиналось все с подозрительного пакетика порошка желтого цвета, который однажды был принесен Александру Тимофееву. Это было КНБ (кубический нитрид бора) — соединение бора с азотом, приобретаемое твердость сопоставимую твердости алмаза, но лишь при специальной обработке. Еще в середине прошлого века научились синтезировать кубический нитрид бора. Но в пакетике был совсем не простой КНБ, а «наилучший в мире» — так заявляли Тимофееву. Кроме высокой твердости кристаллы данного КНБ имели еще и высокую прочность и вплоть до 1500°С сохраняли эти свои наиважнейшие свойства. Уровень такой температуры — это верхняя граница существования формы КНБ в кристаллах. К тому же, технология синтеза данного порошка, которая была разработана в Минском НИИ физики полупроводников и твердого тела, была дешевле, чем аналоги.

В то время у Александра Тимофеева уже было три бизнеса, которые связанны с производством и импортом аудиотехники профессионального уровня, а также был бизнес с девелопментом. Даже продвинутый нитрид бора, казалось бы, был ему «не в тему». Но о себе дали знать годы обучения Тимофеева в МФТИ: он понял, что можно на базе лидирующей технологии создать инновационный продукт с большим потенциалом на рынке — инструмент нового поколения, режущий металлы. Инструмент из КНБ на то время уже лет как пятнадцать применялся в индустрии мировой металлообработки, но е использовали лишь для финишной высокоточной обработки. Для черновой резки метала, то есть для основной операции КНБ был слишком хрупкий. А вот из КНБ минского производства, с его высокой термостойкостью и прочностью, можно было постараться сделать материал, который способен именно резать — резать наитвердейшие сплавы и стали, и делать это достаточно быстро.

Александр Тимофеев принял решение «вложиться в порошок» и в 2000 году запустил четвертый бизнес-проект, ставший вскоре основным, — создал совместно с Валерием Ткаченко, через которого «лучший в мире» КНБ и пришел, компанию «Микробор». На деньги, которые Тимофеев заработал посредством других бизнесов, партнеры оборудовали в Москве опытной производство и лабораторию, на территории РНЦ «Курчатовский институт». Практически год ушел на то, чтобы с помощью специалистов из Минска освоить технологию и специфику изготовления суперпорошка и с пробирочной развить ее до полупромышленной — научиться получать около десятков тысяч карат кубического нитрид бора стабильно хорошего качества.

Валерий Ткаченко занимался постановкой технический процессов, он был техническим директором стартапа, а Александр Тимофеев сосредоточенно изучал рынок и нашел там формирующиеся ниши, для которых особую ценность должны были представлять уникальные свойства теперь уже российского КНБ. Во-первых, появился спрос на инструмент из сверхтвердых материалов обрабатывающий металл. «Вначале 90-х в машиностроительной мировой индустрии доля твердых конструкционных материалов постоянно увеличивалась. Это было продиктовано тем, что все более длительных гарантийных сроков работы техники требует рынок. А для обработки твердых материалов нужен качественный сверхтвердый инструмент, — дает объяснения гендиректор „Микробора“, Тимофеев. — Поэтому возникла огромная потребность в новых материалах для инструментов».

Вторым трендом, который формировал рынок для КНБ компании «Мкоробор», был наметившийся переход к обработке с высокой производительностью. «При расчете себестоимости детали в развитых странах стали учитывать не лишь расхода на инструмент, а на полностью всю совокупность: станок, технология и инструмент. Оказывается, если вы возьмете дорогостоящий высокопроизводительный инструмент и дорогостоящий высокопроизводительный станок, то вы потратите на деталь существенно меньше, чем в случае медленной работы на дешевом инструменте, — говорит Тимофеев. — Поэтому одним из главных факторов при выборе инструмента стала его производительность».

На тот момент в 9.6 миллиардов долларов оценивался объем мирового рынка инструмента обработки метала резаньем. Доля инструмента из обыкновенного КНБ из-за узости его применения от силы составляла 3–4%.

Лучший инструмент в мире

Чтобы на этот рынок выйти, надо было создать композитивный материал на основе «лучшего КНБ в мире», который унаследовал бы высокую термостойкость и высокую прочность исходного порошка. Потребовалось сформировать под эту задачу R&D-подразделение в компании и провести НИОКР полного масштаба. «Владимир Салтыков, наш главный инженер, пришел из ВНИИ „Алмаз“. Михаил Андрианов, главный технолог, работал всю жизнь в системе Минэлектронпрома, он специализируется на керамике», — рассказывает Валерий Ткаченко, о том как собиралась техническая часть команды проекта.

Собранная команда смогла объединить самые лучшие наработки старой советской инженерной школы композитов (катализаторы, рецептуру связующих добавок и др.) с западными технологическими подходами, которые хорошо себя зарекомендовали. Микроборовцы в частности на Западе позаимствовали технологию приготовления шихты (тест своего рода) перед спеканием композита.

На сравнительно недорогом отечественном оборудовании реализовали все техпроцессы, добавив при этом собственные инновации. Особенная гордость инженеров компании «Микробор» — оригинальное техническое решение, которое позволило активировать поверхность составляющих шихту порошков перед спеканием. Потратив 3.5 миллиона долларов за три года, командой была разработана технология изготовления композита, отличающегося уникальным сочетанием высокой прочности и высокой твердости. До сих пор среди использовавшихся инструментальных материалов ему также не было равных в вопросе термостойкости.

«Микробор» в 2004 году начал из этого уникального композита изготавливать металлорежущий инструмент, а точнее, режущие вставки около размером приблизительно сантиметр, которые крепились к стальным массивным державкам. Данный инновационный инструмент, который выделялся среди аналогов высочайшей ударостойкостью и высокой скоростью резания (к примеру, по закаленной стали — до 500 м/мин), открыл в металлообработке новую эру — им можно резать жаропрочные и закаленные стали, твердейшие чугуны и т. д. на производительности нового уровня.

«Нашим инструментом можно растачивать и резать любые твердыне материалы. Все стадии обработки детали, как черновые, так и чистовые выполняются одним инструментом и ненужно менять режущую вставку. Это существенно повышает производительность обработки и экономит машинное время. Все операции проходят на высочайшей скорости и без канцерогенной, трудно утилизируемой и дорогостоящей охлаждающей жидкости», — Александр Тимофеев перечисляет все достоинства инновационного продукта.

Инноваторы целых четыре года пробивались на рынок с таким уникальным предложением.

Сначала свой инструмент микроборовцы предложили отечественным машиностроительным предприятиям. Но вскоре поняли, что никто в России не заинтересован осваивать и инновационный продукт. Даже возможность снизить производственную себестоимость деталей на треть не прельстила промышленников. «У нас как-то был такой показательный случай: поехали мы как-то на крупный завод по машиностроению. После того как нами были продемонстрированы все возможности инструменты, мы вышли в курилку, а там с нами заговорил мастер: „Ребята или вы быстренько уезжаете, или вас сейчас будут больно бить“, — вспоминает Тимофеев. — Оказалось, что работники получает оплату не за количество обработанных ними деталей, а за потраченное на них время. И если рабочий успеет сделать дневную норму всего за час, деньги он получит также только за час. Пришлось нам убегать оттуда огородами». Западный-Сибирский металлургический комбинат в тот период стал единственным серьезным клиентом у «Микробора». Наклеп с валов прокатных станов (остатки металла, который застывает на валах после проката раскаленных листов) стачивали заводчане при помощи нового инструмента.

На рынок Германии «Микробор» попытался пробиться в 2005 году — они предложили возможности своего инструмента наимощнейшему машиностроительному кластеру в Евросоюзе. Наши инноваторы наткнулись там, на препятствия политического и ментального плана. Они безуспешно долго добивались обыкновенных тестов своих композитов. «Не бывает ударостойких композитов из КНБ. Голову нам не морочьте!» — немцами даже не допускалась мысль о том, что кто-то могу дальше них продвинуться в сфере машиностроения.

Прорыв на Восток

Микроборовцы решили в 2007 году попытать счастье в Китае, то есть прорваться на Восток. И оказались в нужной время, а главное в нужном месте. «Продали китайцам большое количество станков с высокой производительностью, они их скопировали, а теперь и сами стали выпускать неплохие станки. А вот технологий производства инструмента для данных станков им никто не предоставлял. Поэтому приходилось покупать инструмент на Западе, — описывает детали ситуации Александр Тимофеев. — По нашим оценкам объем инструментального китайского рынка в то время составлял более одного миллиарда долларов».

Продукт компании «Микробор» на рынке Китая оказался довольно конкурентоспособным: режущие вставки и инновационного композита по техническим характерам на голову превосходили аналоги западных образцов, а по стоимости были дешевле (от 30 до 300 долларов стоит одна микроборовская режущая вставка, в зависимости от размера и типа). «Если в России счет продаж шел на десятки, то на китайском рынке счет пошел уже на тысячи», — рассказывает Тимофеев. — Когда пошли в ход массовые продажи, финальную технологическую операцию в ходе изготовления инструмента (шлифовку пластин-заготовок сделанных из инновационного композит) пришлось отдать китайским подрядчикам на аутсорсинг.

«Мы пробовали найти в России партнера, но как оказалось, что компаний, имеющих специализированные станки, которые способны шлифовать сверхтвердые материалы, в РФ нет как класса, — рассказывает Тимофеев. — В Китае тоже нет таких станков, но там есть сотни трепетливых китайских работников, шлифовавших для нас вручную тысячи пластин за месяц». В Китае микроборовци не только заработали на своей инновации, но и поняли, каким образом модифицировать свой продукт так, чтобы расширить его потенциальный рынок в четыре-пять раз. «Выяснилось, что существует совсем не много областей, нуждающихся в монолитном инструменте, способном работать в сложных условиях и резать на глубину в 3–7 миллиметров. Это довольно узкий сегмент рынка, — объясняет Тимофеев. — На много больше областей, где также надо резать быстро, но не столько чудовищно тяжело — срезать лишь доли миллиметра. В таких случаях более оптимально пользоваться дешевым напайным инструментом, у которого только режущий уголок изготовлен из композита, а все остальное, то есть основа, изготовлена из обыкновенного твердого сплава». Чтобы соединить композит из КНБ и основу (материалы, которые существенно отличаются друг от друга по физическим и химическим свойствам) требовалось приобрести специализированное оборудование и подобрать особенные режимы пайки. Средства для данного проекта компания была намерена получить от недавно созданного Московского венчурного фонда — компании «Микробор» было обещано 110 миллион рублей в течение 2-х лет.

Этих финансов инноваторам должно было быть достаточно и на то, чтобы создать напайной инструмент и на то, чтобы еще расширить объемы производимого композита — в Китае продажи росли такими темпами, что уже достаточно остро ощущался дефицит мощностей. Микроборовцы научились намертво припаивать уголок крошечных размеров из композита к основе уже за полгода. Эту операцию также пришлось отдать «трепетливым китайцам» на аутсорсинг — не нашлось никого в России, кто мог бы делать пайку качественно и в то же время быстро. Теперь «Микробор» рынку предлагал инструменты двух типов — напайные и монолитные.

Компания рассчитывала с таким пакетным предложением довести объем продаж в Китае до 3–4 миллионов долларов в год, а в Росси, где машиностроительная отрасль к тому времени заметно оживлялась, и инструмент продавался на ура (наблюдалось увеличение продаж в пять-семь раз), стать лидером в нише инструментов из КНБ. И тут «Микробору» была поставлена подножка: управляющая компания, которая распоряжалась средствами Московского венчурного фонда, решила приостановить инвестирование («Микробор» к тому моменту уже получил почти половину обещанной суммы, и все эти финансы уже были в расширение производства, в раскрутку рынка и в новый продукт).

Таким образом, в 2008 году летом, как раз перед началом мирового финансового кризиса, «Микробор» оказался полностью без средств для существования.

И тут в голову Тимофееву пришла мысль попросить финансовой поддержки у «Роснано». Этот ход был верный: общение с государственной корпорацией подвигло инноваторов на создание второго поколения композитного материала и этим самым упрочить свое лидерство в технологии.

Хвосты, стоящие миллионы

Микроборовцы до этого момента пользовались в производстве композита лишь порошком КНБ — кристаллы размером в 1–6 мкм, а вот на порошок, доля которого в ими синтезированном КНБ доходила до 30%, отсекали. Он был для них чем-то вроде отходов, их называли в компании хвостами. Когда эксперты из «Роснано» спросили у инноваторов, имеют ли те какое-либо отношение к «нано», они присмотрелись к хвостам более внимательно. И обнаружили, что весьма большую ценность имеют эти «отходы» как сырье. «Во всем мире наноКНБ — это результат от помола более крупных фракций. Берут микронных размеров кристаллы и в специальной мельнице мелют их. Однако если кристалл сломать, осколки окажутся на много менее прочными, нежели исходный кристалл, из-за возникших линий напряжения, — объяснил Тимофеев. — А по нашим технологиям, как оказывается, можно нанокристаллы сразу синтезировать размером 20–200 нанометров». В развитие ключевой технологии компании это открытие и стало началом нового этапа продвижения.

Первую опытную партию композитного материала инженерам «Микробора» уже через месяц удалось изготовить из наноразмерного порошка КНБ. Таким образом, родилась совершенно новая технология, которая кардинально отличалась от той, по которой проводили работу с микропорошком. Коллегам в Курчатоский институт отнесли нанокомпозит, чтобы измерить основной параметр материала для инструмента — микротвердость. «Эти бедолаги перемеряли четыре раза — думал, что прибор сломался. Так как был уверенны, что быть такого просто не может — оказалось, что микротвердость нашего композита составляла 7200 килограмм-сил на квадратный миллиметр, при том, что этот параметр у всех известных нам разновидностей композитов из КНБ варьируется от 3200 до 4000 килограмм-сил на один квадратный миллиметр», — рассказал Александр Тимофеев.

«Наноматериал нового образца сохранил термостойкость и прочность на таком же уровне, что и у композита, который был изготовлен из микропорошка КНБ, а по твердости вообще совершил огромный скачек — его твердость вдвое выше, нежели у всех существующих аналогов», — подчеркнул Валерий Ткаченко. Режущие вставки, которые изготовлены из нанокомпозита, сохранили присущую микроборовскому инструменту ударостойкость предыдущего поколения, а их износостойкость была повышена в семь раз и стала в три, а то и в четыре раза выше, нежели у наилучших аналогов. Инструмент из нанокомпозита за счет этого способен резать те материалы, которые вообще раньше резке не поддавались. Его потенциал на рынке — это как минимум 10% инструмента из КНБ в мире. Общий объем этих инструментов уже достиг почти 2-х миллиардов долларов.

Инноваторы с такими результатами быстро получили принципиальное согласие от «Роснано» поддержать их проект наноинструментов. Но реальных денег им пришлось дожидаться еще целый год. За этот год, специалисты «Микробора», месяцами сидя без зарплаты, довели технологию изготовления нанокомпозита до серийного от опытного. В итоге компания к моменту прихода финансов от «Роснано» была технологически полностью готова перейти к производству инструментов из нанокомпозита.

Государственная корпорация в декабре 2009 года вложила в капитал компании «Микробор» 234 миллиона рублей и еще 440 миллионов рублей предоставила им в качестве проектного кредита на семь лет.

Для российских инноваторов швейцарский робот

Средства, полученные от государственной корпорации, в первую очередь пошли на перевооружение площадки опытной промышленности в Курчатовском институте и превращение её в площадку производства полного цикла. Так, «Микробор» для шлифовки нанокомпозита заказал на швейцарской фирме Agathon четырехкоординатный и абсолютно автоматизированный шлифовальный центр. Изрядно попотев, швейцарцы сделали индивидуальную модель под сверхтвердый микроборовский материал — станок с специальными абразивными кругами, усиленным манипулятором и усиленными элементами конструкции. Стоимость этого специализированного робота — почти 1 миллион евро.

«Микробор» с запуском нового производства, которое намечено на декабрь 2010 года, откажется от китайского аутсорсинга и уже не будет нести убытки от «человеческого фактора» (китайцы выпускали до 20% бракованной продукции). «С новым оборудованием высокой производительности мы сможем все операции осуществлять на одно площадке: и высокоточную шлифовку, и пайку режущих уголков, и лазерную резку заготовок, и изготовление композита, и даже вплоть до синтеза порошка, — подчеркнул Тимофеев. — Мы за счет этого сократим цикл производства инструментов с нескольких недель до пары часов».

Ускорив в десятки раз технологический цикл, в «Микробор» намерены успеть за спросом, который вырос за последний год в 8–10 раз и не без активной помощи «Роснано». У компании сейчас уже больше двухсот клиентов в СНГ и России — «Волгабурмаш», МАЗ, Электростальский завод тяжелого машиностроения, УАЗ и другие.

Инструменты из наноКНБ, дали этим предприятиям уникальные возможности, о которых они даже не мечтали ранее. Например, компания из Перми «Новомет», ведущий производитель России погружных нефтяных насосов, получила возможность резать различные сплавы на основе кобальта и карбида вольфрама. «Для самых ответственных узлов погружного насоса используются сверхтвердые вольфрамовые сплавы. Очень высокой должна быть их надежность: если что-то вдруг выйдет из строя, миллионы долларов будут исчисляться за убытки от подъема всего насосного оборудования скважины, — сказал Александр Тимофеев. — Все сплавы из кобальта и карбида вольфрама до нашего инструмента обрабатывались лишь шлифовкой, так как ни один инструмент их резать просто физически не могу».

Инструмент «Микробора» позволил Уралвагонзаводу ускорить процесс обработки броневых сталей в десять с лишним раз. «Из особой стали, которая обладает особым эффектом упрочнения, делают некоторые элементы военной техники — в местах, где на нее оказывается особое воздействие, к примеру, попадает осколок, упрочнение возникает локально. Очень сложно обрабатывать сталь такого рода — раньше шлифовка одной детали занимала пару часов, — рассказал Тимофеев. — А наш инструмент может резать эту сталь и при этом справляется всего за 20 минут». В «Микробор» до конца 2010 год намерены реализовать порядка 10 тысяч единиц «наноинструмента» на китайском рынке и больше 5 тысяч на российском рынке. Оборот компании по итогам года достигнет 1 миллион долларов.

Не потерять «чемпиона»

В России и Китае темпы роста продаж говорят о том, что рынок дозрел до инструмента 21-го века и компании «Микробор» пора уже выходить на производство серьезных объемов. Во Владимире для этого сейчас воздвигают производственный комплекс, который стоит 400 миллионов рублей. Рассчитывается, что он будет выпускать сотни тысяч единиц в год. «В промышленных объемах это производство инструмента из наноКНБ будет первое в мире. Оно будет оснащаться оборудованием нашего времени. Мы, таким образом, будем обладать наилучшей технологией, наилучшим оборудованием и наилучшим продуктом», — подчеркнул Александр Тимофеев. Так благодаря участию системного инвестора в лице государственной корпорации «Роснано» положило начало новейшей отрасли отечественного хайтека.

Запустить завод планируют в конце 2011 года. Новые мощности «Микобору» позволят не лишь закрыть потребности Китая и России, а и выйти на рынок США и Европы. Компания на мировом рынке планирует в первую очередь освоить самый массовый сегмент, то есть общее машиностроение. «Микробор» специально для производителей авиакомплектующих готовит сейчас модификацию нанокомпозита, который способен резать титан.

«Титан — это в одно время и твердый и очень пластичный материал. Когда его пытаются резать, он разогреваясь тянется за фрезой. При повышении скорости фрезирования, он начинает гореть, и дефектный слой образуется на его поверхности. Это огромнейшая проблема дл всех авиастроителей, ведь основной конструкционный материал для космической и авиационной техники — это титан, — сказал Александр Тимофеев. — Мы разрабатываем сейчас особенный сорт композита из наноКНБ, который режет титан, а не тянет. Последние испытания показали, что удалось поднять скорость резания в десять раз, и при этом титан не горит. Это революционный результат для авиапрома. Просто других решений, позволяющих обрабатывать титан с такой скоростью, не бывает».

Судя по всему, второму поколению инструмента компании «Микробор» не придется годами пробивать себе путь к потребителю. Сейчас ситуация на рынке полностью противоположна той, что была в 2005 году. Уже выстроилась очередь за российской инновацией: многие западные именитые фирмы, к примеру Technicut, инжиниринговый партнер EADS и Rolls-Royce, первым стремится получить инструмент, который дает преимущество на рынке. В 2011 году летом «Микробор» планирует начать продажи революционного инструмента. Компания планирует к концу того же года увеличить обороты до 5 миллионов долларов.

Можно даже утверждать, что в России создан бизнес высоких технологий, который выстроился в один из самых мейнстримов мирового НТП (наноматериалы с принципиально новейшими свойствами) и далеко опередивший уровень мирового рынка. Хайтек именно такого качества нам сейчас особым образом необходим, чтобы сформировать более заметный кластер высоких технологий в нашей экономике. Поэтому задуматься следует уже сегодня, к кому перейдет контроль над столько ценным активом спустя пять лет, когда «Роснано» пожелает выйти из проекта.

На выкуп 49% «Микробора» принадлежащих «Роснано» среди первых претендентов — крупнейшие инструментальные корпорации мирового масштаба. Чтобы перспективный бизнес не потерять, мы нуждаемся в солидной национальной машиностроительной копании, которая готова стать совладельцем мирового лидера технологий.

Инертный и сверхтвердый

Обыкновенный нитрид бора имеет гексагональную структуру и собой представляет мягкий хлопья, которые напоминают мелко смолотую овсянку. Под воздействием высокого давления и высокой температуры атомы в хлопьях перестраиваются, формируя регулярную кристаллическую структуру. В итоге мы получаем кристалл — так называемый КНБ (кубический нитрид бора). КНБ относят к материалам из класса сверхтвердых, по твердости он уступает алмазу на 20–40%.

КНБ был впервые синтезирован в 1957 году Робертом Венторфом, шведским инженером, для компании General Electric. В СССР два научных центра разрабатывали технологию синтеза КНБ: Киевский институт сверхтвердых материалов и Троицкий институт физики высоких давлений. Позже подключился и Минский НИИ физики полупроводников и твердого тела. Уже созданную технологию модифицировали белорусские специалисты — в частности они, применили другой катализатор. Благодаря этому с меньшим количеством дефектов получились кристаллы КНБ, а в следствии они стали более термостойкими и прочными. Как инструментальные материалы, композиты из КНБ имеют большое преимущество в сравнении с алмазом — они инертны в отношении к углероду. Нельзя алмазным инструментом обрабатывать ни сталь, ни чугун, а это 90% всех составляющих материалов в машиностроении. Алмаз, вступая в химическую реакцию с углеродом, содержащимся в чугуне и стали, в итоге просто сгорает.


Возврат к списку

Производители инструментов | Каталог производителей оборудования
Фоторепортаж MITEX 2016
Электронный каталог MITEX 2016
Итоги выставки в цифрах
Программа Сделано в России
Участники о выставке

Наши партнеры

Стратегический партнер
Ассоциация Торговых организаций и Производителей Электроинструмента и средств малой механизации
ratpe

Члены РАТПЭ
Участники выставки
MITEX


Компания «Садовые механизмы»
VK




КонтактыАрхив Карта сайта
119002, Москва, ул. Арбат 35
Телефон: +7 (495) 925-65-61/62
Факс: +7 (499) 248-07-34