Промышленные композиторы

Производство композитов и изделий из них в мире растет на 5-8% в год, а ключевыми игроками здесь являются Китай, США, ЕС и страны Юго-Восточной Азии. Позиции наверстывают и российские производители, а спрос на композиты сполна обеспечивают отечественные судостроение и авиастроение.

Объем мирового рынка композиционных материалов (КМ) составляет €80-90 млрд и 10-12 млн тонн в год. Доля их в авиакосмическом секторе — около 15%, на судостроение приходится 2-3%.

Большое плавание

В судостроении композиционные материалы применяются в большом количестве для производства корпусов кораблей и яхт, катеров, гребных лодок, гидроциклов, маломерных судов, спасательных шлюпок, мачт и надстроек, резервуаров, обтекателей, буев, элементов интерьера и прочих изделий.

Различаются они по виду армирующего наполнителя. "Это может быть стекловолокно, углеродное или арамидное волокно. Смола придает изделию конечную форму, а волокна играют роль армирования, упрочняя композитную деталь. Различная комбинация в составе термореактивной смолы и волокна позволяет производить изделия с определенным набором физико-механических свойств", — говорит Василий Кащеев, генеральный директор ЗАО "Ховернетик".

Компания производит суда на воздушной подушке. Здесь композиционные материалы заменяют традиционные алюминиевые сплавы, сталь и дерево. "Корпус, надстройка, части движительно-рулевого комплекса, маршевый винт, нагнетатели, элементы интерьера — все это изготавливается из композиционных материалов (стекло и углепластика), — перечисляет господин Кащеев. — И, в отличие от алюминиевых сплавов, при таком производстве мы получаем одновременно и материал, и изделие".

По данным Вадима Зазимко, генерального директора УК "Композитный кластер Санкт-Петербурга", стоимость двадцатипятилетнего жизненного цикла судна из композита на €47,8 млн ниже, чем тот же показатель судна из алюминия. При сравнении со сталью этот разрыв составляет уже €149 млн.

В соответствии с новым отчетом Transparency Market Research, мировой спрос на судостроительные композиты оценивается в $954,6 млн, а к 2019 году он достигнет показателя $1,55 млрд.

В России, вспоминает господин Зазимко, в 2013 году начала действовать государственная программа по поддержке судостроительной отрасли, согласно которой долю российских предприятий на внутреннем рынке судостроения планируется увеличить с 10% в настоящее время до 50% к 2030 году. Уровень локализации комплектующих к этому сроку должен увеличиться в 10 раз — с 5 до 50%, а российского инжиниринга — с 40 до 100%.

Исходники

При этом, замечает Василий Кащеев, сырьевая база в области получения изделий из композиционных материалов на 90% является импортной. Смолы, наполнители, отвердители, материалы для сэндвич-структур, стекломатериалы, углеродные и арамидные ткани, препреги, применяемые для технологических решений, как правило, не имеют аналогов, производимых в России. А цены на них, как и на весь остальной импорт, возрастут одновременно с ростом цен на сырую нефть и рыночными колебаниями рубля. "Российские производители уступают как по ассортименту продукции, так и по технологической направленности, а в этой сфере большой ассортимент в выборе сырья необходим для расширения возможностей при получении изделий с заданными параметрами", — поясняет господин Кащеев.

Объем производства композитов в России не превышает нескольких процентов от мирового рынка, подтверждает заведующий отделом ГЧП в инновационной сфере ИСИЭЗ НИУ ВШЭ Константин Вишневский. Однако, добавляет он, в последние годы наметились позитивные сдвиги, связанные с появлением новых игроков и принятием ряда важных стратегических документов: подпрограмма "Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них" государственной программы РФ "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности" и "дорожная карта" "Развитие отрасли производства композитных материалов". "В соответствии с этими документами недостаточность нормативно-правовой базы планируется устранить уже в ближайшие годы. Согласно "дорожной карте", объем внутреннего производства композитных материалов к 2020 году увеличится в несколько раз и достигнет 120 млрд рублей, а потребление композитов на душу населения составит 1,5 кг в год. В перспективе 2020 года доля КМ, идущих на экспорт, может составить 10%", — приводит данные эксперт.

Сейчас доля импорта композиционных материалов в РФ варьируется от отрасли к отрасли. Например, по данным Фонда развития промышленности, 90% композитов для автомобильной промышленности в настоящий момент импортируется. "Однако перед одной из российских организаций — ООО "Нанотехнологический центр композитов" — стоит стратегическая задача занять до 30% российского рынка композитов для автомобильной промышленности", — говорит господин Вишневский.

В мае 2015 года в Татарстане открылся новый завод "Алабуга-Волокно", мощность первой линии которого составляет 1,7 тонны, а потенциал предприятия позволяет увеличить производство углеродных волокон до нескольких тысяч тонн для дальнейшего использования их в авиа- и судостроительной промышленности.

Компания ООО "Научно-производственное предприятие "Центр нанотехнологий"" производит многослойные углеродные нанотрубки (5 тонн в год) и композиционные материалы на их основе под маркой Dealtom. В частности, фирма делает модификаторы (мастер-батчи) для водорастворимых композитов и композитов на основе резольных смол. "Модификаторы на основе резольных смол используются в качестве связующего при изготовлении препрегов для облегчения конструкций: мачт для яхт, лопаток вентиляторов в авиастроении, корпусов малой гражданской авиации — аэропланов, вертолетов", — приводит пример генеральный директор предприятия Ольга Демичева. Использование модификаторов приводит к удорожанию связующего не более чем на 10%, замечает она, а композиционный материал на основе нанотрубок приобретает прочность на удар, адгезию, прочность на разрыв без потери эластичности, повышенную износостойкость, антистатичность, теплопроводность и долговечность.

Рынок, на котором работает компания, находится в стадии активного развития. Крупными производителями конструкционных нанотрубок и композиционных материалов на их основе являются, помимо московского Центра нанотехнологий (делает многослойные нанотрубки), новосибирский OCSiAl (однослойные) и тамбовское ООО "Нанотехцентр" (малослойные). В Европе крупнейшие производители малослойных нанотрубок — Nanocyl (Бельгия), Arkema (Франция) и немецкий гигант Bayer.

"В Петербурге, по разным оценкам, примерно 30-50 значимых производителей композитных материалов и изделий из них, — рассказывает генеральный директор УК "Композитный кластер Санкт-Петербурга". — Чуть меньше (около 20-30) дистрибуторов продукции и материалов — из других регионов РФ и зарубежья".

Легкого полета

В настоящее время использование передовых композиционных материалов определяет степень совершенства продукции в аэрокосмической отрасли.

"В ряде конструкций, таких как головные обтекатели, гаргроты и отсеки ступеней, приборные рамы и воздуховоды, доля композитов на основе углеродных наполнителей составляет от 50 до 90%, что обеспечивает снижение массы ракет-носителей от 16 до 33%", — говорит начальник департамента стратегических коммуникаций и выставочной деятельности холдинга "РТ-Химкомпозит" Зоя Смирнова. Ведущее производственное предприятие холдинга "ОНПП "Технология"" (один из 48 государственных научных центров РФ) выпускает до 15 тонн конструкций из полимерно-композиционных материалов (ПКМ) в год. В их числе силовые конструкции для хвостового оперения перспективного отечественного авиалайнера МС-21, звукопоглощающие конструкции для авиадвигателей SAM-146 и ПД-14, конические, цилиндрические и биконические обечайки из углепластика для головных и локальных обтекателей, приборных отсеков ракет-носителей "Протон-М", "Рокот" и "Ангара". Помимо "Ростеха", Объединенной авиастроительной корпорации и "Роскосмоса", заказчиками научно-производственного предприятия являются Snecma, Airtech Europe, Airbus Group, Porshe Industris.

Рынок изделий из ПКМ демонстрирует стабильный рост и в гражданской авиации. Основные технические, эксплуатационные особенности композитов: высокие прочностные характеристики, устойчивость к воздействию агрессивных сред, диэлектричность, низкая теплопроводность — все это при существенном уменьшении массы деталей и конструкций по сравнению с аналогами из традиционных материалов. Для авиации это в первую очередь означает экономию топлива и возможность установки дополнительного навесного оборудования, замечает Вадим Зазимко. При этом композиты имеют высокую стоимость, низкую ремонтопригодность и связанные с этим вопросы утилизации. Кроме того, это наукоемкое производство, требующее дорогостоящего оборудования и сырье, квалифицированны кадров.

В мире наибольшая доля этих материалов, рассказывает госпожа Смирнова, — в конструкциях пассажирских самолетов европейского Airbus А350 и А380 (53 и 25% соответственно), американского Boeing 787 (50%) и CSeries канадского Bombardier (46%). В России же в настоящее время под руководством корпорации "Иркут" (в составе ОАК) идут работы по созданию ближне-, среднемагистрального самолета МС-21, где до 35% веса будет приходиться на композиты. На российских самолетах предыдущего поколения эта доля была меньше 10%, замечает Константин Вишневский.

Елена Исаева