nac_doclad

ПРИЛОЖЕНИЕ

(окончание)

продукции в соответствии с требованиями норм ЕС и подготовки высококвалифицированных специалистов с дипломом МГУ и Аахенского университета (Германия);

•создан научный задел для разработки новых материалов для мембран

èгазодиффузионных слоев топливных элементов (разработка совместно с НИКНЭП);

•создан задел для разработки новых материалов на основе углеродных

èминеральных волокон.

КЕЙС КОМПАНИИ NT-MDT (наноприборостроение)

Компания NT-MDT (г. Зеленоград) была создана в 1989 г. Виктором Быковым – завотделом молекулярной физики и электроники НИИ физических проблем. NT-MDT стала первым и до сих пор единственным серьезным отечественным производителем научного оборудования для исследований наноразмерных структур. Первым коммерческим продуктом компании и основой последующих исследовательских установок стал сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ), который позволяет изучать свойства микро- и наноструктур, различать отдельные атомы и молекулы, а также перемещать и модифицировать их с помощью зонда.

На сегодняшний день продуктовая линейка NT-MDT включает четыре модельных ряда (платформы) – всего более 50 наименований установок, которые ориентированы на разные категории потребителей.

1.Платформа NanoEducator предназначена для оснащения учебных лабораторий, в которых ведется преподавание основ нанотехнологии. Ценовой диапазон – 15–25 òûñ. äîëë.

2.Платформа Solver – сканирующий зондовый микроскоп с расширенными возможностями для исследования поверхностей в масштабе нанометров. Позволяет визуализировать и измерять механические, электрические и магнитные свойства наноразмерных объектов. Ценовой диапазон – 30–150 òûñ. äîëë.

3.Платформа NTEGRA – нанолаборатория, объединяющая возможности метода зондовой микроскопии с другими современными методами исследований. Ценовой диапазон – 150–700 òûñ. äîëë.

4.Платформа НаноФаб представляет собой сверхвысоковакуумный науч- но-технологический комплекс, предназначенный для разработки и создания элементов наноэлектроники, для проведения фундаментальных исследований в этой области и для организации мелкосерийного производства элементной базы. Ценовой диапазон – 0.7–10 млн долл.

Компания осуществляет полный цикл – от разработки и производства приборов до маркетинга и продажи их конечным потребителям. Научное оборудование NT-MDT, пожалуй, самый яркий коммерческий успех России на рынке нанотехнологий: компания занимает около 10% мирового рынка СЗМ и более 90% рынка России и СНГ. Ежегодный рост объема продаж NT-MDT равен 25– 30%. В 2007 г. объем продаж составил около 65 млн долл. Из них на продукты СЗМ пришлось около 30 млн долл., на НаноФабы – более 15 млн долл.

Конкурентные преимущества компании

Основные потребители продуктов NT-MDT – ученые, занимающиеся, в частности, и прикладными исследованиями в области электроники, материаловедения, биологии и медицины. Самым перспективным направлением развития ком-

151

ПРИЛОЖЕНИЕ

пании NT-MDT является наноэлектроника*. Первые сканирующие зондовые микроскопы под маркой Solver вышли на рынок в 1995 г. Они уступали конкурентам по большинству технических характеристик, но по соотношению цена-ка- чество оказались вполне конкурентоспособными. Начиная с платформы NTEGRA (первые модели этой линейки появились в 2004 г.), конкурентоспособность научного оборудования NT-MDT стала базироваться на силе концептуального замысла и техническом превосходстве приборов.

В настоящее время основными конкурентными преимуществами компании являются:

•сильные концепции, предусматривающие сочетание в одной установке нескольких исследовательских методов, дополняющих и усиливающих друг друга;

•модульная конфигурация исследовательских комплексов, которая позволяет клиентам компании докупать отдельные блоки, постепенно расширяя возможности своего оборудования;

•высокие технические характеристики оборудования (многие параметры установок линии NTEGRA недостижимы для конкурентов);

•удобные пользовательские интерфейсы, благодаря которым работа с этим

сложнейшим оборудованием не требует специальных навыков.

Таким образом, NT-MDT удалось уйти от ценовой конкуренции – самой слабой стратегии, которой придерживается большинство отечественных несырьевых компаний-экспортеров.

Бизнес-модель

В настоящее время NT-MDT представляет собой холдинговую компанию. В России помимо головного предприятия «Нанотехнология-МДТ» работают еще две фирмы: «Инструменты нанотехнологий» (г. Зеленоград) и «Нанотехнология (Санкт-Петербург)». Компания имеет два зарубежных филиала – «NT-MDT Service&Logistic» в Ирландии и «NT-MDT Europe» в Голландии – и сеть дистрибьюторов в 52 странах мира. «Мы присутствуем во всех странах мира, где в той или иной степени развивается сфера нанотехнологий», – определяет сбытовую политику компании В. Быков.

Успех NT-MDT обеспечивают две составляющие – широкая кооперация и молодые кадры. Бизнес-модель компании основывается на преимуществах широкой международной кооперации исследовательских и производственных организаций. Все партнеры NT-MDT занимают лидирующие позиции в мире (в конкретной технологической области) – таков критерий отбора подрядчиков. «Для своих установок мы используем только самую современную элементную базу, все самое лучшее и передовое. Только так можно создать действительно инновационный продукт», – такова позиция руководителя компании.

Сама NT-MDT выполняет роль системного интегратора, что предполагает разработку концепции новых исследовательских комплексов; инициирование и управление ИиР, которые по заказу NT-MDT ведут сторонние организации**; интегрирование всех технических решений, подсистем и компонентов; маркетинг и продажу продукта конечным потребителям. «Мы выступаем системным интегратором – объединяем вокруг себя интеллект и технологические возмож-

* Для мирового рынка СЗМ перспективным считается сегмент биологии и медицины. Он демонстрирует наибольшую скорость роста за счет использования исследователями вместо других методов именно метод зондовой микроскопии, появления совершенно новых задач в области наук о жизни (life science), к примеру, задачи генного картирования.

** От институтов РАН до малых инновационных фирм. В числе партнеров компании – Физико-технический институт (Санкт-Петербург), ИЯИ РАН (Троицк), РНЦ «Курчатовский институт», Институт кристаллографии РАН, Политехнический институт (Санкт-Петербург), МФТИ, МГУ, МГТУ и др.

152

ПРИЛОЖЕНИЕ

ности многих компаний и организаций, несем ответственность за качество конечного продукта», – заявляет В. Быков. Такая бизнес-модель предполагает большие объемы экспорта продукции и импорта комплектующих. Однако развитию бизнеса ощутимо препятствуют высокие таможенные барьеры.

Вторая составляющая успеха NT-MDT – кадровые ресурсы. Именно молодые и талантливые люди являются главной ценностью инновационной компании. У NT-MDT нет проблем с кадрами: приглашаются лучшие специалисты из МФТИ, МИЭТа и др. Средний возраст сотрудников компании – 37 лет.

Рынок России и стран СНГ

На рынке России и стран СНГ у NT-MDT нет серьезных конкурентов. Эта компания – единственная в стране – способна производить оборудование для работы в области нанотехнологий на мировом уровне. Остальные производители зондовых микроскопов представляют собой мелкие фирмы, работающие в очень узких нишах и выпускающие по несколько приборов в год. Подавляющее большинство из них не способно обеспечить стабильное качество своей продукции. Что касается западных компаний, то они проиграли NT-MDT в технологиях продаж. NT-MDT удалось выстроить систему продаж, которая эффективно работает в российских реалиях. Компания собирает базу потенциальных клиентов – отслеживает научные центры и отдельных ученых, которым необходимо новое оборудование, консультирует их по поводу возможной государственной поддержки и т.д. Западные компании, в том числе мировые лидеры, в силу объективных причин на российском рынке так работать не могут.

С 2005 г. российский рынок наноинструментария демонстрирует устойчивую тенденцию к росту. Это обусловлено в первую очередь увеличением объемов бюджетного финансирования – государство выделяет вузам и научным центрам достаточно большие средства на приобретение исследовательского оборудования. Вторым фактором, стимулирующим этот рост, является инновационная деятельность NT-MDT. Компания выводит на рынок инновационные продукты и создает новые ниши.

Примером нового продукта может служить NTEGRA Spectra, в которой СЗМ совмещен с рамановским спектрометром, позволяющим проводить анализ химического состава объекта. Уникальность этой нанолаборатории состоит в том, что в ней преодолено фундаментальное ограничение оптики – установка позволяет проводить спектральные исследования с разрешением до 50 нм, тогда как самые лучшие оптические методы не могут дать разрешения выше 200 нм. Еще одна ниша, созданная NT-MDT, – учебное оборудование для образовательных центров. Этот рынок возник в 2003–2004 гг., компания разработала концепцию «наноклассы под ключ». Эта концепция включает специальный прибор NanoEducator и комплексную схему обучения практическим навыкам в области нанотехнологий. «Сегодня в России и странах СНГ нашими учебными установками оборудовано больше десяти наноклассов. И каждый из них – это “фабрика” по производству специалистов, которые обладают принципиально новым восприятием реальности», – подчеркивает генеральный директор NT-MDT. В настоящее время этот рынок растет главным образом за счет увеличения государственного финансирования сферы образования.

Мировой рынок

По оценкам BCC Research и Lux Reseach, объем мирового рынка СЗМ составляет примерно 300 млн долл. с ежегодным ростом в 15–20%. Доля NT-MDT на нем – 10%. В Центральной и Восточной Европе компания обеспечивает около 70%; в Западной, Северной, Южной Европе и Израиле – 25% этого рынка. Доля

153

ПРИЛОЖЕНИЕ

компании стремительно выросла за последние четыре года после разработки установок на платформе NTEGRA. Эта многофункциональная нанолаборатория позволила расширить присутствие компании в сегменте дорогих элитных исследовательских комплексов с широким спектром функциональных возможностей.

Мировое лидерство рынка СЗМ сохраняет американский концерн Veeco (около 40% мирового рынка). NT-MDT входит в пятерку компаний, следующих за лидером, – американских Asylum Research (около 10%) и Agilent (7%), корейской Park Systems (5%) и немецкой JPK (4%). Последняя занимает ведущую позицию в высоком ценовом сегменте СЗМ, предназначенных для исследований в области биологии и медицины. В конкурентной борьбе компании США и Германии делают ставку на продуктовые инновации. Их новые разработки активно поддерживаются государством – посредством системы грантов либо напрямую че- рез госзаказ. NT-MDT также получала и продолжает получать такую поддержку: в 1995 г. – кредит на инновационные цели от Минэкономразвития России, а в 2003 г. – финансирование в рамках ВИП-проектов. Это позволило создавать новые продукты на уровне и со скоростью, достаточными для того, чтобы успешно конкурировать на мировом рынке. Около 20% его объема приходится на Японию. Однако лидеры на ее рынке практически не присутствуют. Как и в России, здесь работают преимущественно адаптированные к местной специфике национальные производители (Jeol, Seiko Instruments Inc.).

К непрерывному созданию инноваций основных игроков подталкивает активность «последователей-копировщиков». Конкуренты пробуют повторить реализованную в установке NTEGRA Spectra идею NT-MDT (совмещение в одном комплексе метода зондовой микроскопии с рамановской спектроскопией). Пока они не могут добиться столь же высокого разрешения, но это дело времени. Поэтому ключевым фактором для удержания и расширения рынка является скорость создания и вывода на рынок новых продуктов.

Инновационные продукты NT-MDT

Êих числу относится нанолаборатория NTEGRA Spectra, которая появилась

â2006 г. и пока не имеет аналогов в мире. NTEGRA Spectra сформировала новую нишу – ее потребителями стали исследователи, работающие в области фундаментальной физики и химии. Этот уникальный продукт получил приз американского журнала «Research and Development» как лучшая инновационная разработка 2006 г. в категории научных приборов. На сегодняшний день проданы 22 установки NTEGRA Spectra, 9 из них – на российском рынке. В следующем году NT-MDT планирует представить рынку новую систему на платформе NTEGRA, предназначенную для биомедицинских исследований.

В 2008 г. компания вывела на рынок еще один инновационный продукт Solver NEXT – новое поколение зондовых микроскопов линейки Solver. От предыдущих моделей его отличает большее количество функций и высокий уровень автоматизации процесса измерений. С этим прибором компания рассчитывает увеличить свою долю в сегменте недорогих универсальных систем.

Комплекс НаноФаб относится к разряду стратегических инноваций. НаноФаб стал родоначальником нового класса оборудования в наноиндустрии, поскольку объединяет все инструменты изучения нанообъектов и технологии обработки полупроводниковых материалов. Он позволяет в автоматическом режиме создавать и тестировать элементную базу для наноэлектроники (структуры размером до 22 нм), изучать их характеристики и отрабатывать технологию для серийного выпуска. Она была создана частично за счет собственных (компания инвестирует в новые разработки 15–20% годового оборота), частично – за счет государственных (в рамках мегапроекта) средств. Суммарный объем инвести-

154

ПРИЛОЖЕНИЕ

ций составил более 20 млн долл. Аналогов НаноФаба в мире не существует. Первыми заказчиками сложнейшего оборудования, внешне похожего на многомодульную космическую станцию в миниатюре, стали ведущие российские образовательные и исследовательские центры: Таганрогский технологический институт Южного Федерального университета (ТТИ ЮФУ), РНЦ «Курчатовский институт», МИСиС, МИЭТ и МГТУ им. Баумана. «У наших ученых есть понимание важности развития данного направления и большой интерес к такому оборудованию, – заявили в компании. – Но нужны государственные деньги, чтобы крупные научные центры могли его покупать».

Следующий шаг в этом направлении – выпуск промышленных версий оборудования для серийного производства наноразмерной элементной базы. «Для быстрого развития в стране наноэлектроники разработка технологий в исследовательских лабораториях и их отладка в полупромышленных масштабах должны идти параллельно. Государство должно помочь участникам рынка организовать такую коллаборацию, – уверен В. Быков. – Активное содействие государства необходимо также для подготовки рынка к “приему” наноразмерной базы. Наноразмерный транзистор, который можно будет серийно производить с помощью НаноФабов, должен быть встроен в новое поколение микросхем, которые, в свою очередь, должны стать частью бытовых или промышленных устройств. Государство должно взять на себя задачу разработки и внедрения новых производственных и метрологических стандартов».

КЕЙС КОМПАНИИ НПФ «ЭЛАН-ПРАКТИК» (г. Дзержинск, Нижегородская область)

Эта небольшая компания, образовавшаяся в начале 1990-х годов прошлого века, разработала эффективную вакуумную технологию нанесения нанопокрытий мирового уровня, но ее оборот не превышает 2 млн долл. История эта довольно типична, и ее нельзя назвать историей успеха. В этом, к сожалению, проблема многих российских инновационных компаний: имея технократиче- ский и исследовательский азарт, создавая передовые технологии, они «зависают» со своим хайтеком, не развиваются дальше, оказываясь ненужными ни отечественной промышленности, ни государству.

Покрытия для ракетного датчика

История компании началась с оборонного Государственного НИИ машиностроения, который в 1980-е годы был монополистом в разработке неядерных боевых частей для ракет. Для анализа результатов испытаний институту были нужны тонкопленочные датчики для точного измерения мощности тепловых потоков. Но качество поставляемых из Алма-Аты и Черноголовки приборов не устраивало ракетчиков, и они решили поработать над ними сами. Юрия Агабекова (генерального директора «Элан-Практик»), тогда заведовавшего Лабораторией физики горения и взрывов, увлекла эта абсолютно новая задача. Для повышения эффективности поверхностного слоя датчика пришлось заняться вакуумными PVD-технологиями.

Тонкие покрытия нужны не только для измерений. Существует технический трюизм – рабочие характеристики изделия зависят от качества обработки его поверхности. Для того чтобы увеличить срок службы металлических деталей, на их поверхность нужно нанести защищающий от ржавчины слой более устойчи- вого к коррозии вещества. Самый распространенный метод нанесения таких покрытий – гальванический (осаждение металлов из растворов солей под действием электрического тока) – изобрел в конце 30-х годов XIX в. Б. Якоби.

155

ПРИЛОЖЕНИЕ

Занимаясь улучшением гальванических источников питания, русский ученый обнаружил, что медь, осаждаемая из электролита на катод, повторяет форму электрода. Позже открытие Якоби нашло применение и в технологиях, напрямую не связанных с электротехникой, – от очистки металлов от примесей до выпуска различных пресс-форм. Антикоррозийного и упрочняющего покрытия требуют корпуса автомобилей, часов, оправы очков, фурнитура и бижутерия. Но шестивалентный хром – наиболее часто применяемое в гальванике антикоррозийное покрытие – официально признан канцерогеном. В «черный список» веществ, которым запрещено долго контактировать с человеческой кожей, внесен и используемый для защиты поверхностей никель. При гальваническом золочении изделия приходится окунать в ванну, наполненную растворенными в сильной кислоте цианидами.

Для того чтобы избежать гальваники, в конце 1960-х годов были разработаны вакуумные PVD-технологии (PVD – Physical Vapour Deposition, физические методы осаждения напыляемого вещества из пара). PVD-покрытия получают различными способами. Например, термическим испарением металлов за счет нагрева до высоких температур. Пленка при этом наносится очень медленно. Из-за недостаточной энергетики она получается «рыхлой» – в ее атомной структуре остаются пустоты, сводящие на нет упрочняющие и антикоррозийные преимущества покрытия. При электронно-лучевом испарении на материал воздействуют высокоэнергетическим пучком электронов, но из-за дороговизны сфера применения этой технологии ограничивается оптикой. В 1970-е годы в Харьковском политехе впервые была разработана еще одна вакуумная технология – способ электродугового испарения материала – и созданы установки серии «Булат». Они предназначались для получения сверхтвердых упрочняющих покрытий для машиностроения (режущего инструмента, штампов, пресс-форм). Американская компания Multiarch (входит в состав IonBond – второй после OERLIKONBALZERS вакуумной компании в мире) начала свою деятельность с того, что купила лицензию на установку «Булат» и теперь создает на ее базе уже пятое поколение машин. Но и этот способ оказался слишком дорогим для массовых производств.

Альтернативная более дешевая технология на основе еще одного вакуумного прибора – несбалансированного магнетрона – была сконструирована учеными «Элан-Практик» еще в СССР и внедрена на нескольких предприятиях. Причем использовалась она не только для заменяющих гальванику покрытий (за счет нанесения нанослоев поверхность любых деталей можно сделать прочнее в сотни раз). К началу 1990-х годов оборонный заказ на НИИ машиностроения обвалился, и руководство честно предложило сотрудникам «искать практическое применение накопленному научному заделу в мирных целях». Довольно быстро основатели «Элан-Практик» нашли свою нишу на рынке покрытия для зубных протезов. «Зубопротезирование – это вечная отрасль и вечный источник дохода, – говорит Ю. Агабеков, – и я знаю по опыту, что напыление нитрида титана на протезы выручило в девяностые годы не одного вакуумщика». Защитный слой, наносимый модернизированным в ГосНИИмаше «Булатом», многократно превосходил по качеству то, что удавалось сделать другим вакуумщикам. К 1994 г. «Элан-Практик» выбил всех конкурентов, и перед дверями компании выстроилась очередь зубных техников со всего Дзержинска и предместий. Зубной бизнес и тонирование стекол могли обеспечить вполне безбедное существование, но ученые решили разрабатывать новое направление. «Да ведь стало просто скучно, – признается Ю. Агабеков, – и после недолгих споров мы решили инвестировать часть доходов в то, что нас к этому времени жутко увлекло, – технологии напыления покрытий с помощью несбалансированного магнетрона».

156

ПРИЛОЖЕНИЕ

Преимущество дилетантов

Принцип действия всех магнетронов основан на скрещении магнитного

èэлектрического полей. Электроны сначала ускоряются электрическим полем, затем тормозятся перпендикулярным магнитным. В классических магнетронах электрон, тормозя, отдает энергию полю, в результате чего генерируется СВЧ-из- лучение. В сбалансированных магнетронах энергия электронов идет не на генерацию СВЧ-излучения, а на ионизацию рабочего газа. Положительные ионы газа, разгоняясь, начинают бомбардировать отрицательно заряженные мишени – емкости с веществом, которым предстоит покрыть изделие. Вырванные в результате бомбардировки атомы попадают на поверхность изделия (подложку), образуя защитный слой. Проблема с технологиями напыления в сбалансированных магнетронах состоит в том, что энергия атомов очень невелика. Они подлетают к подложке практически с тепловой скоростью и «лениво» садятся на поверхность где придется. В результате у покрытия рыхлая структура, множество пор

èего потребительские свойства не слишком привлекательны – ни прочности, ни коррозионной стойкости. Другое дело – несбалансированный магнетрон. Благодаря конфигурации поля ионы не только вышибают атомы из мишени, но

èпродолжают атаковать их уже после того, как они достигли подложки. Ионная бомбардировка вынуждает «ленивые» атомы метаться по подложке в поисках наиболее выгодных с энергетической точки зрения мест. Структура покрытия получается плотной. Более того, управляя полем и подпуская в камеру новый газ, можно слоями наносить на подложку различные вещества, образуя композитные покрытия. «Благодаря такой схеме мы получаем не только более плотную структуру покрытия, – объясняет Ю. Агабеков, – за счет высокой энергетики появляется дополнительная возможность проводить плазмохимические реакции. Если вместо аргона напустить в камеру с титановой мишенью реактивный

газ (азот или метан), то положительные ионы N2 или CH, бомбардируя поверхность подложки, вступят в реакцию с титаном, образуя нитрид или карбид тита-

на – т. е. очень твердую тонкопленочную керамику». Можно менять и мишени, синтезировать практически любые новые материалы и наносить их на самые разные изделия – от оправ очков до режущего инструмента.

Все эти преимущества очевидны теперь, когда создается уже четвертое поколения УНИПов (устройство напыления ионных покрытий). В 1993–1994 гг. специалистам «Элан-Практик» ионное напыление виделось сплошной чередой труднорешаемых технологических проблем: нужно распылить атомы с достаточ- ной энергетикой, транспортировать их на изделие и обеспечить хорошее сцепление, нужно, чтобы атомы на поверхности складывались в заданную структуру: аморфную, полиили монокристаллическую, от которой зависят свойства покрытия – электрическое сопротивление, твердость, коррозионная и износостойкость. Почему не отступились? Видимо, в этом преимущество дилетантов – мы не были зашорены опытом работы с одной технологией, мы не были увлечены ни лазерным распылением, ни дуговыми машинами, и у нас не было страха работать с нетрадиционными методами», – говорит Агабеков. Неспешная работа над новым напыляющим устройством превратилась в аврал после встречи с руководителями Чистопольского часового завода (там изготавливают популярные «командирские» часы «Восток»), который в случае успеха обещал закупить новое оборудование, заменяющее гальванику. Сомнительное деловое предложение не смутило ученых. Они на свой страх и риск и на свои деньги довели и испытали свою первую машину. Почти сразу был получен заказ еще на три машины, и через два года часовщики полностью демонтировали гальванические линии хромирования. В итоге модернизация производства обошлась

157

ПРИЛОЖЕНИЕ

чистопольцам вместо трех с лишним миллионов долларов – такую цену запрашивали с них западные поставщики за новую гальванику – всего в полмиллиона, а себестоимость нанесения покрытия в итоге уменьшилась в четыре раза.

Упрочняющие покрытия мирового класса

За часовщиками потянулись производители очковой оправы – вакуумные покрытия «Элан-Практик» позволили сократить издержки при производстве безгальванной металлической оправы среднего и дорогого сегментов. В цехе «Элан-Практик» до сих пор делают декоративные покрытия для дорогих оправ компании Filos Group – третьей в Италии по производству этой продукции. В 2000 г. началось сотрудничество с одним из сохранившихся наследников советского ВПК – Ковровским электромеханическим заводом, выпускающим системы гидравлики двойного назначения. Когда на заводе начали производить замки из цинко-алюминиево-медного сплава (ЦАМ), возникли проблемы с ка- чеством покрытия. Помаявшись с другими вакуумщиками, завод в конечном итоге обратился в «Элан-Практик». «Конечно, нас привлекла возможность полу- чения контракта от большого и успешного предприятия, но самое главное – перед нами была поставлена по-настоящему интересная в научном и технологи- ческом плане задача, – увлеченно вспоминает Ю. Агабеков. – Дело было не столько в сложной геометрии изделия, сколько в новом материале – ЦАМе, сложном в плане коррозийной защиты. До нас никто в мире и не брался решить такую задачу». Изделия из ЦАМа – огромный потенциальный рынок сбыта для магнетронного оборудования. К примеру, 90% недорогих гонконгских и китайских часов делают из этого доступного во всех отношениях сплава, и его применение растет в геометрической прогрессии. Чтобы разработать новую негальваническую технологию покрытия, «Элан-Практик» потребовалось полгода работы, но ее результатом стал настоящий нанотехнологический прорыв. Для ковровских машиностроителей было создано многослойное нанокомпозитное покрытие общей толщиной 3 мк, состоящее примерно из тысячи нанослоев, каждый из которых имеет толщину 2–3 нм.

В 2003 г. компания стала лауреатом Конкурса Русских Инноваций с проектом «Нанокомпозитные покрытия – эффективная замена гальваники», получив в качестве приза право на бесплатное участие в промышленной выставке Design Engineering Show (Бирмингем). С тех пор российские предприятия, особенно из тех сегментов, где защита от коррозии и декоративное оформление имеют большое значение, стали приобретать вакуумные установки НПФ «Элан-Практик». Но широкого внедрения технологии так и не произошло. Отечественные производители очень сильно уменьшили объемы производства ширпотреба и в последние годы практически не делали инвестиции в оборудование. К тому же ничто им пока не запрещает использовать более дешевую, хотя и менее качественную гальванику.

Казалось, прорыв сулили разработанные для Коврова технологии нанесения нанокомпозитных керамических слоев, в том числе для режущего инструмента. Ведь нанокомпозитное покрытие твердой керамики в мягкой матрице (например, в меди) – это своего рода железобетон, где армирующими элементами выступают нанозерна сверхтвердых материалов (нитридов и карбидов). Это одно из лучших упрочняющих покрытий для режущих инструментов, причем очень дорогое (стоимость его нанесения на современных аналогах «Булата» достигает иногда сотен долларов за единицу инструмента). Его твердость одна из наивысших в промышленности – она превышает 3000 викерсов (предельная у алмаза – 10 000) при температурной стабильности в 900–1000 градусов. Безусловно, это один из самых желанных материалов в мировой металлообработке, где главной

158

ПРИЛОЖЕНИЕ

тенденцией является повышение интенсивности режимов работы инструмента – увеличение оборотов при резании без смазывающей и охлаждающей жидкости. На КЭМЗе сразу схватились за новую технологию и начали наносить нанокомпозит не только на замки, но и на ответственные гидравлические узлы. Московский монетный двор испытал технологию в своем деле: штамп, которого обычно хватало на чеканку только 100 тыс. монет, с нанокомпозитным покрытием «Элан-Практик» без дефектов отчеканил 750 тыс. Тем не менее по пальцам можно пересчитать те предприятия, где существует и необходимость, и возможность для прецизионной или ювенальной обработки поверхности металличе- ских деталей, после которой имеет смысл наносить нанопокрытия. Т. е. пока невелик сам рынок. Развитие рынка по нанесению покрытий на режущий инструмент сдерживается и небольшими объемами продаж современных металлообрабатывающих станков. В 2007 г. потребление таких станков в России составило 601.7 млн долл. (в 2006 г. – 604 млн долл.). Объем продаж режущего инструмента на российском рынке – всего 1.3 млрд руб. (это 1/60 от немецкого!); доля же покрытий (20% от цены) – 260 млн руб. Отметим, что использование нанокомпозитных покрытий на режущем инструменте в мире имеет огромный рынок сбыта. В 2006 г. в Германии объем потребления металлообрабатывающего оборудования составил 5139 млн долл., а в 2007 г. вырос на 41%. Соответственно растет и рынок режущего инструмента.

Другая важная сфера, в которой наиболее ярко проявляется коммерческое направление использования нанотехнологий, так называемая трибология – технологии обработки поверхности с целью снижения трения и износа. Приблизительно 25% энергии, используемой в мире, теряется за счет трения. Потери от износа механических компонентов оцениваются в 1.3–1.6% от ВВП развитых стран. По данным Европейской Комиссии, затраты, связанные с проблемами трения и износа, в Европе составляют 350 млрд евро в год и распределяются по отраслям в следующих пропорциях: наземный транспорт – 46.6%, промышленное производство – 33%, выработка энергии – 6.5%, авиация – 2.8%, домашнее хозяйство – 0.5%, прочее – 10.3%. Наноструктурированные материалы и покрытия, в том числе и те, что разработаны «Элан-Практик», могут значительно изменить указанные соотношения. Например, уменьшение на 20% коэффициента трения при работе шестерен в коробке передач автомобиля может снизить потери на 0.64–0.8%, что даст экономию 26 млрд евро только в транспортной индустрии.

Обработка и анализ поверхности – ключевые технологии для устойчивого роста любой промышленности, кроме сырьевой. По данным британского министерства промышленности и торговли (обзор по исследованию рынка обработки поверхности в Великобритании, подготовленный NAMTEC в 2006 г.), еще в 1995 г. рынок обработки поверхности (термическое упрочнение, азотирование, гальванические покрытия, PVD-покрытия) составлял 15 млрд евро и был связан с производством конечной продукции на 150 млрд евро. Из них 7 млрд были напрямую связаны с разработками технологий и оборудования для защиты от износа (включая все виды упрочнения). В 2005 г. в секторе обработки поверхности произошел рост до 32 млрд евро и конечной продукции – до 215 млрд евро.

Бороться есть за что

Такие цифры, к сожалению, пока никак не соотносятся с российской ситуацией. Тем не менее «Элан-Практик» старается идти в ногу с западными конкурентами. В сотрудничестве с российскими предприятиями (в их числе – НПО «Сатурн») разрабатываются современные нанокомпозитные покрытия с низким коэффициентом трения для применения в авиационных и в автомобильных двига-

159

ПРИЛОЖЕНИЕ

телях. Разработанные покрытия многофункциональны – за счет своей уникальной структуры они сочетают высокую твердость, вязкость, коррозионную стойкость и низкий коэффициент трения, позволяют обеспечить работу узлов, деталей, инструмента в условиях агрессивных сред, высоких температур и интенсивных динамических нагрузок. Такие покрытия уже несколько лет с успехом используются при высокоскоростной обработке вязких материалов – титановых сплавов, жаропрочных никелевых сплавов, нержавеющей стали. Но для производства покрытий с толщиной, требуемой, к примеру, автопрому, необходим новый тип вакуумных установок – так называемые системы in-line. Это оборудование конвейерного типа непрерывного цикла (осуществляет цикл загрузка – покрытие – выгрузка). Цена установки in-line в три – четыре раза выше, чем традиционной загрузочной, и может достигать нескольких миллионов евро. Однако себестоимость покрытий значительно ниже – не дороже гальваники. Такие установки одному «Элан-Практик» не потянуть. Было бы целесообразным создать со стратегическим партнером (из той же оборонки или автопрома) центр таких установок, оказывающих услуги клиентам, нуждающимся в регулярной обработке поверхностей различного назначения, но которым не нужны хлопоты по содержанию собственного дорогостоящего оборудования. Но пока таких партнеров у «Элан-Практик» нет.

И все же хочется верить, что у компании остается шанс на то, чтобы стать «хайтековской звездой» мирового масштаба. В стране улучшается инвестиционный климат, растет понимание необходимости приобретения современного оборудования. Российский автопром только начинает задумываться о переходе на Евро-5 и Евро-6, но рано или поздно технологические задачи, связанные с этими стандартами, необходимо будет решать и у нас. Ускорит использования современных покрытий и локализация производства автокомпонентов для растущих как грибы после дождя автосборочных предприятий. Отечественные производители автокомпонентов уже обращаются к «Элан-Практик» с просьбой нанести покрытия для того, чтобы их продукция соответствовала требованиям зарубежных заказчиков. Пока это единичные контакты, но перспективы внутреннего рынка автокомпонентов оцениваются в 1.5–2 млрд долл. в год. Около 10% этой суммы будут составлять многофункциональные покрытия. Следовательно, НПФ «Элан-Практик» есть за что бороться.

Главные достижения НПФ «Элан-Практик»

2003 и 2004 – изготовлены и поставлены установки УНИП 900 для нанокомпозитных покрытий для очков фирмы «LIW LEWANT» (Польша); завоеван приз Конкурса Русских Инноваций журнала «Эксперт»;

2003 и 2005 – разработаны установки УНИП 500 и УНИП 700 для нанесения упрочняющих нанокомпозитных покрытий на металлообрабатывающий инструмент, штампы, пресс-формы для Московского монетного двора, ГосНИИМаш и др.; разработана и поставлена установка для импульсного ионо-плазменного азотирования ИМПЛАЗ-1000 (Казанский завод «Электроприбор»);

2005 – компания CERTOTTICA (Италия) признала покрытия НПФ «Элан-Прак- тик» удовлетворяющими европейским стандартам и требованиям итальянской оправной промышленности; Институт нанотехнологий (Великобритания) в ежегодном обзоре назвал «Элан-Практик» наиболее перспективной российской компанией, работающей в области нанокомпозитных покрытий;

2005 и 2006 – в рамках ФЦНТП выполнен проект «Разработка промышленных технологий и оборудования для нанесения многофункциональных тонкопленочных нанокомпозитных покрытий для энергетических установок». Его ре-

160