Новые материалы для легкой, химической промышленности и высокотехнологичных отраслей: стратегические направления развития

В конце 2011 года по инициативе академика Евгения Каблова (на тот момент генерального директора ФГУП ВИАМ), был разработан и принят документ «Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». Его одобрили 114 экспертов из 80 организаций — от Минпромторга до «Ростеха», «Роскосмоса» и «Росатома», а финальное утверждение прошло на заседании Научно-технического совета Военно‑промышленной комиссии РФ (протокол №ВПК (НТС)‑27пр от 02.12.2011). В документе сформулированы 18 стратегических направлений, 71 комплексная проблема и 10 инновационных концептов, то есть фактически сформирована долгосрочная программа развития рынка новых материалов для легкой и химической промышленности, а также ряда высокотехнологичных отраслей. За прошедшие почти полтора десятилетия документ несколько раз актуализировали и он стал базовым ориентиром для импортозамещения: в нем усилили фокус на критических материалах (композитах, жаропрочных сплавах, функциональных покрытиях и т. д.), закрепили целевые показатели по локализации производства и дорожные карты освоения технологий.

После событий 2022 года на фоне резкого сокращения импортных поставок профильных продуктов отчетливо проявился дефицит промежуточных звеньев технологической цепочки, поэтому отраслевым предприятиям и научным организациям пришлось восстанавливать их в максимально сжатые сроки. Сегодня главный вызов этого рынка — достижение воспроизводимости характеристик готовой продукции: необходимые для этого компетенции есть лишь в отдельных его сегментах.

Какие материалы считается новыми для промышленности

Формально к новым материалам в промышленности относят практически все, что не является продукцией традиционной крупнотоннажной химии или металлопрокатом. В самом общем виде эта категория включает:

• полимерные и керамические композиты;
• жаропрочные никелевые и интерметаллидные сплавы;
• титановые и магниевые сплавы;
• материалы для аддитивных технологий;
• функциональные покрытия;
• редкие и редкоземельные металлы в виде продукции высоких переделов.

В развитии этого рынка активно участвует государство: направления, утвержденные ВИАМ, задают его технологическую основу, а Национальный проект «Новые материалы и химия» закрепляет финансовые и организационные меры, в рамках которых до 2030 года должно быть запущено порядка 150 новых производств. При этом стратегия ВИАМ сфокусирована преимущественно на авиации, космической и оборонной промышленности, а федеральный проект посвящен более широкой и прикладной номенклатуре, вплоть до редкоземельных магнитов для ветрогенераторов и композитных материалов для гражданского транспорта. Однако в обоих документах прослеживается одна и та же тенденция: производство готовой продукции в стране в основном налажено, а по технологии переработки сырья для него пока имеется существенное отставание от заявленных планов.

Композитные материалы в промышленности: свое химическое сырье и импортозависимость дальнейшей цепочки

Российские производители полностью закрывают внутреннюю потребность лишь в двух базовых составляющих композиционных материалов — стекло- и углеволокне. По всем остальным компонентам ситуация сложнее:

• оборудование, запасные части, инструменты и программное обеспечение для производства композитов — на 90% импортные;
• до половины объема волокон и материалов смежных категорий также ввозятся из-за рубежа;
• отдельные позиции малотоннажной химии для этой отрасли — катализаторы, отвердители, аппреты для обработки неорганических волокон — импортируются на 95%;
• доля импорта термореактивных эпоксидных смол, которые необходимы для превращения углеволокна в готовую деталь, — 98,5%.

Эти цифры отчетливо показывают, что основные компетенции российских производителей новых композитных материалов сосредоточены в химической промышленности (сырьевые компоненты и продукты первых переделов). Изготавливать волокно компании научились, а переход от базового полуфабриката к готовым высокотехнологичным изделиям (лопастям турбин, элементам фюзеляжа, силовым профилям, несущим панелям и т. д.) освоен лишь ограниченным кругом игроков. А ведь основная добавленная стоимость конечного продукта формируется именно на этом этапе.

Парадоксальность ситуации заключается в том, что глобальный тренд на снижение массы конструкций в автомобилестроении и судостроении, потенциально способный стимулировать спрос на российские композитные материалы, распределение ролей в цепочке создания стоимости практически не меняет. Фактически отрасль продолжает выполнять функцию поставщика химического сырья, тогда как наиболее маржинальные переделы реализуются за рубежом.

Дефицит компетенций в России охватывает несколько критических направлений: производство малотоннажной химии, разработку и выпуск смол с заданными свойствами, обеспечение современным технологическим оборудованием и квалифицированными кадрами, а также формирование методик контроля качества. Решить эту проблему какими-то отдельными мерами, например строительством одного нового завода, невозможно, для этого требуется синхронное развитие всех указанных смежных сегментов.

Редкоземельные металлы: второе место по запасам и предпоследнее по добыче

По оценке Федерального агентства по недропользованию, Россия занимает второе место в мире по разведанным запасам редкоземельных металлов (28,5–28,7 млн т), но обеспечивает менее 1% их мировой добычи. Более 85% мирового предложения контролирует Китай. При этом зависимость российского рынка от китайских поставок остается довольно значимой: например, объем только прямого импорта редкоземельных магнитов из Китая в Россию в 2020–2024 годах оценивался в 0,9–1,2 тыс. т в год. Важно учитывать, что эта цифра отражает лишь прямые поставки готовых магнитов и не учитывает редкоземельные компоненты, поступающие в составе сложной техники — электродвигателей, ветрогенераторов, робототехнических систем и изделий для оборонно‑промышленного комплекса. То есть реальная потребность российской промышленности в редкоземельных материалах существенно выше, а технологическая цепочка внутри страны пока не замкнута.

Целевой показатель национального проекта по этому направлению — сокращение зависимости от импорта редких и редкоземельных металлов с текущих 75% до 48% к 2030 году и выстраивание полного технологического цикла от добычи руды до продукции высоких переделов. До недавнего времени в России предприятия глубокой переработки фактически отсутствовали, однако первые заметные сдвиги видны уже сейчас:

• в Глазове (Удмуртия) дочерняя структура «Росатома» — АО «Русатом МеталлТех» — запускает первое в стране крупнотоннажное производство постоянных редкоземельных магнитов с целевым объемом выпуска до 3000 тонн в год к 2030 году;
• параллельно ОАО «Соликамский магниевый завод», также входящее в контур «Росатома» и обеспечивающее почти 100% всей редкометалльной продукции страны, завершает проектирование нового разделительного комплекса — проект первой очереди уже прошел государственную экспертизу.

Эксперты считают, что потенциал импортозамещения в этом сегменте новых материалов для промышленности есть. Так, директор департамента инжиниринга компании Kept Антон Вернигора называет выстраивание полного цикла производства РЗМ в России к 2030 году «сложной, но реализуемой задачей».

Аддитивные технологии: новые стандарты

Три года назад 3D-печать металлическими порошками в промышленных масштабах рассматривалась скорее как технология для отработки концепций и прототипирования: для ее полноценного внедрения в производство еще не было нормативной базы. Сейчас приняты национальные ГОСТы — на неразрушающий контроль изделий из металлопорошковых композиций, технические требования к изделиям, порошки, оборудование для печати, методы испытаний и другие нормативные условия.

Полный цикл такого производства освоил Обуховский завод, действующий в структуре АО «Концерн ВКО «Алмаз – Антей»: от изготовления материала (полимеры, песчано-полимерные смеси, композиты, металлические порошки, керамика) до 3D-печати готового изделия и производства собственно принтеров. Но в целом такие проекты в России пока встречаются довольно редко.

Жаропрочные сплавы и керамика: закрытый сегмент с минимальной прозрачностью

Заказчики здесь — авиационное двигателестроение, аэрокосмическая отрасль и оборонно-промышленный комплекс, а проекты в основном закрытые. Судить о прогрессе приходится по вторичным признакам: новым маркам сплавов — о них можно прочитать в журнале «Авиационные материалы и технологии», расширению перечня сертифицированных покрытий для турбинных лопаток, новым поколениям жаропрочных сталей. Это косвенные индикаторы, но они отражают то, насколько активно идет работа над материалами, даже если большая часть деталей этих процессов в открытом доступе не публикуется.

Технический текстиль: новые материалы для легкой промышленности

В легкой промышленности к теме новых материалов для промышленности относится, по сути, только один сегмент — технический текстиль: геотекстиль, фильтровальные материалы, защитные ткани, нетканые материалы. Спрос на эту продукцию формируют отрасли, которым нужны ее конкретные технические свойства — строительство, сельское хозяйство, медицина, автопром. Аналитики считают, что сегмент технического текстиля имеет наибольший реальный потенциал импортозамещения в легкой промышленности, так как спрос здесь весьма устойчив и подкреплен государственным регулированием. Государство поддерживает это направление отдельным федеральным проектом «Импортозамещение в легкой промышленности» — финансирование программ развития отрасли в 2024–2025 годах составило 48 млрд руб., что на 35% больше, чем за предыдущие два года, льготное кредитование доступно по ставке от 3% годовых.

Барьеры, препятствующие развитию рынка

Более активному развитию отрасли мешают три основных фактора, ни один из которых устранить только увеличением финансирования нельзя:

• низкий внутренний спрос на продукцию высоких переделов. Для того чтобы обеспечить экономическую эффективность крупного перерабатывающего завода при таких объемах, нужен либо гарантированный госзаказ, либо экспортный рынок, конкурировать на котором с Китаем по цене очень сложно;
• долгий цикл подготовки кадров — например, для обучения специалиста по материаловедению, способного самостоятельно разработать новую марку жаропрочного сплава, потребуется 6–8 лет обучения и практики;
• непубличная экономика оборонных контрактов. Частные инвесторы неохотно идут в проекты, где основной заказчик — ОПК или атомная промышленность: детали контрактов (особенно в рамках государственного оборонного заказа) часто в открытом доступе не публикуются, дополнительные сложности создают жесткие регуляторные требования, поэтому просчитать риски заранее довольно сложно.

Таким образом, для устойчивого развития отрасли нужны не только бюджетные вливания. Важен комплекс организационных мер: гарантированные объемы спроса, внедрение долгосрочных программ подготовки кадров, повышение прозрачности для инвесторов и стандартизация действующих процедур квалификации материалов.

Прогноз развития рынка новых материалов до 2030 года

Аналитики предлагают три сценария прогноза:

• Консервативный. Заявленные целевые показатели федерального проекта будут достигнуты в установленные сроки благодаря опережающей реализации проектов с наименьшими технологическими и организационными рисками: завод в Глазове выйдет на проектную мощность 12–15 тыс. т продукции в год, что обеспечит прирост внутреннего выпуска на 22% к уровню 2024 года, Соликамский магниевый завод запустит разделительный комплекс мощностью до 8 тыс. т оксидов редкоземельных металлов в год. За счет этого зависимость от импорта редких и редкоземельных металлов снизится с 75% до 48%. При этом сегмент композитных материалов продолжит отставать от других направлений: его доля в общем приросте добавленной стоимости отрасли составит не более 18–20% при плановом ориентире 27–30%. Ключевые барьеры в этом сценарии: нехватка связующих (дефицит эпоксидных смол оценивается в 35–40% от общей потребности), дефицит квалифицированных технологов по формованию (оценочно 30–35% от необходимого штата), а также длительные циклы квалификации у крупных заказчиков (в среднем 12–18 месяцев на одну номенклатурную позицию).
• Реалистичный. Формально плановые показатели будут достигнуты, но это произойдет за счет наименее сложных проектов: с относительно простым масштабированием уже освоенной технологии — в первую очередь это расширение выпуска стекловолокна (прогнозируемый прирост — 28% к 2024 году) и наращивание объемов отработанных сплавов (около 20%). Эти направления обеспечат 65–70% от общего прироста объемов по отрасли. Проекты, требующие принципиально новых компетенций, будут отставать по срокам на 1–2 года — это глубокая переработка редкоземельного сырья (текущий уровень готовности технологических линий — 60–65%) и замещение импортных эпоксидных смол (доля отечественных аналогов в закупках — не более 35% при целевом уровне 60%). Однако общие показатели их отставание ухудшит ненамного.
• Оптимистичный. Предполагает сбалансированное развитие открытых и закрытых сегментов за счет приоритизации компетенций. За три предстоящих года доля отечественного производства редкоземельных магнитов вырастет с 45% до 62%, композитных материалов для транспорта — с 38% до 55%; по техническому текстилю прирост составит 30% за два года. Прогресс по жаропрочным сплавам и теплозащитной керамике будет менее заметным, но все равно довольно существенным: доля инвестиций в это направление удержится на уровне 25–30% от отраслевого объема, что позволит не допустить отставания более чем на 15–20% относительно темпов открытых сегментов. Ключевыми драйверами роста будут ускоренные процедуры квалификации (целевой срок — не более года вместо 18–24 месяцев), формирование пула сертифицированных поставщиков и единых методик контроля качества, синхронизированных с требованиями крупных заказчиков.

Во всех трех сценариях достижение формальных целевых показателей федерального проекта будет обеспечено за счет уже освоенных направлений с низким уровнем производственных рисков, тогда как наиболее технологически сложные сегменты окажутся в роли «отстающих». При этом рынок может оказаться перед выбором: довольствоваться выполнением плановых метрик на базе зрелых решений или целенаправленно инвестировать в преодоление технологических барьеров. От того, какой путь он выберет, будет зависеть дальнейшее развитие отрасли и успехи импортозамещения новых материалов для промышленности.