Производства нанопорошков с использованием промышленных ускорителей

РАБОТА

по дисциплине «Стратегическое  управление инновациями»

на тему «Производства НАНОПОРОШКОВ с использованием промышленных ускорителей»

Оглавление

Введение

Проект производства нанопорошков

Вывод

Введение

Какие нанотехнологии могут уже сейчас войти в нашу жизнь, чего нам ждать от их внедрения? Этому вопросу посвящены научные исследования, работа целых отделов инновационного менеджмента, обзоры и статьи в известных журналах. Найти ответ пытается само общество, вынося обсуждение нанотехнологий на страницы газет, в телепередачи, Интернет. Ожидания велики, однако многие достижения, часто обсуждаемые в научной и популярной литературе, применяются на практике только в исследовательских лабораториях или ограниченны наиболее продвинутыми технологиями. В полезные потребительские товары или услуги такие научные открытия могут превратиться только через многие годы, если это вообще когда-либо состоится.

Возможность коммерциализации наноразработок зависит от множества факторов: возможности интегрирования новых устройств в конечные продукты с сохранением и воспроизведением свойств, масштабирования производства изделий до промышленного уровня, стоимости готового товара и рыночных факторов, развития смежных технологий и, наконец, от приемлемости данных нанотехнологий для потребителя. Все это будет определять, смогут ли те или иные нанотехнологии перейти из лабораторий на рынок — отмечается в статье Эрика Ландре (Eric Landre) «Общие направления развития нанотехнологий до 2020 г.».

Одна  из быстро развивающихся областей нанотехнологий в мире, удовлетворяющая этим условиям — производство нанопорошков. За счет сверхмалых размеров частиц они обладают новыми свойствами, которые можно использовать различными способами. Например, можно модернизировать наночастицами композиционные материалы, краски и другие покрытия. Особенное место заняли нанопорошки в медицине и косметике. Уже сейчас производство солнцезащитных кремов с использованием ультрадисперсных порошковых добавок — хорошо сформированный бизнес.

Крупные компании в США, Японии, Индии, Германии и некоторых других странах уже  освоили многие нанотехнологии, в том числе и связанные с нанопорошками. Рынок таких технологий достаточно сформирован, и задача найти в нем место для России довольно сложна.

Мнения  ведущих отечественных специалистов о том, как нам следует развивать  рынок нанотехнологий, часто имеют свои особенности, но основание у них одно — России нужно быть последовательной в своих действиях, точно понимать какие технологии и для чего развивать. Серьезное отставание технологической базы от других стран, нехватка кадров и финансирования ставят перед российскими учеными особые задачи. Ниже мы приведем мнения трех российских экспертов о ближайших перспективах рынка нанотехнологий в России, о роли производства и применения нанопорошков как наиболее сформированной и готовой к внедрению области.

ПРОЕКТ ПРОИЗВОДСТВА НАНОПОРОШКОВ

Создание производства НАНОПОРОШКОВ с использованием промышленных ускорителей.

Описание инновационного проекта, суть инновации

Инновационный проект нацелен на создание высокорентабельного производства НАНОПОРОШКОВ востребованных на мировом рынке.

Проект представляет собой производство наноразмерных порошков (НАНОПОРОШКОВ) со средним размером частиц от 15 до 200 нм. Универсальность технологии (испарение вещества пучком электронов с высокой плотностью мощности) позволяет получить НАНОПОРОШКИ для большинства металлов, оксидов, нитридов, что невозможно для прочих технологий.

Растущая потребность  в порошках для электроники, металлургии, фармакологии и универсальность  нашей технологии (получение порошков большинства металлов, оксидов, нитридов, даже невозможных при использовании  прочих технологий) делает проект уникальным и высокоэффективным.

Таким образом, в случае успешного  запуска проекта по производству НАНОПОРОШКОВ можно решить две главные задачи: стать единственными поставщиками НАНОПОРОШКОВ, либо предложить лучшие условия поставок НАНОПОРОШКОВ.

Цель бизнеса-проекта

• 5 квартал от начала проекта - запуск производства НАНОПОРОШКОВ с объемом производства 8,5 тонн в год
• 9 квартал от начала проекта - увеличение производства НАНОПОРОШКОВ до 36 тонн в год
• 13 квартал от начала проекта – увеличение производства НАНОПОРОШКОВ до 48 тонн в год
• 21 квартал от начала проекта – инвестиции в расширение производства НАНОПОРОШКОВ: дополнительные 1-2 линии (дополнительно 48-96 тонн НАНОПОРОШКОВ в год)

Краткое описание рынка и  возможностей

Состояние и перспективы  развития рынка НАНОПОРОШКОВ связаны с общей динамикой сектора нанотехнологий. Перспективы рынка нанотехнологий выглядят весьма оптимистично.

Согласно оценкам консалтинговой компании Lux Research, в 2007 году объем рынка нанотехнологий составил 146.4 млрд. долл. Его ежегодный прирост составляет 20-25%.

Состояние и тенденции  развития мирового рынка НАНОПОРОШКОВ

Промышленное производство большинства видов нанопорошков началось не более 10 лет тому назад. До этого в промышленных количествах производились только кремнезем, глинозем и оксид железа. Научно-исследовательские институты и университеты выпускали в небольших объемах нанопорошки для применения в наноисследованиях. На сегодняшний день разработаны технологии получения нанопорошков широко спектра материалов. При этом порошки могут отличаться по фракции и чистоте материала.

Несмотря на обширный ассортимент, доступный в настоящее время, всего лишь некоторые из них производятся в промышленных масштабах.

По оценке BCC Research, объем мирового рынка нанопорошков, используемых в энергетике, в качестве катализаторов и в производстве конструкционных материалов, в 2007 году составил 364,9 млн. долл. Прирост по сравнению с 2006 годом – 13%.

При среднем ежегодном  темпе роста (CAGR) в 29.8% к 2012 году агентство  предсказывает объем рынка на уровне 1,3 млрд. долл.

На рынке выделяются три  глобальных сферы применения наночастиц: использование в энергетических приложениях, в качестве катализатора и в конструкционных материалах.

Структура рынка НАНОПОРОШКОВ в разрезе конечного использования (источник: BCC Research)

Кроме этих отраслей важным сегментом рынка является использование  нанопорошков в электронике (преимущественно кремнезем) и оптике.

Структура рынка нанопорошков по странам

Основными потребителями  нанопорошков в мире являются страны, с наиболее развитой наноиндустрией - США, Япония и ЕС.

Мировое производство нанопорошков распределено неравномерно. Основные производственные мощности располагаются в развитых странах, в то время как развивающиеся страны (Бразилия, Южная Африка, Россия и другие), обладающие высоким сырьевым потенциалом, не производят наночастицы в значительных объемах.

Более двух третей мирового выпуска нанопорошков приходится на США, где располагается почти половина всех производителей. США снабжает своей продукцией потребителей в Европе, в меньшей степени – в Азии. Эти два региона, в свою очередь, производят большую часть остального объема.

Вместе с тем, многие американские производители представляют собой  либо небольшие инновационные компании, либо научно-исследовательские институты, синтезирующие нанопорошки для внутреннего потребления. В Азии, наоборот, небольшое количество участников рынка компенсируется большими объемами производства. Несомненным плюсом азиатского региона является обширные запасы редкоземельных металлов, таких как иттрий, цирконий.

В Европе основными движущими  силами наноиндустрии являются Германия и Великобритания.

Основной проблемой Европы в скором будущем может стать  дефицит сырья, поскольку залежи редкоземельных металлов в регионе  весьма ограничены.

Структура рынка нанопорошков по типам

В товарной группе оксидов  металлов в свою очередь четыре пятых  объема производства приходятся на три  наиболее распространенные вида сырья: кремнезем (SiO2), диоксид титана (TiO2) и  глинозем (Al2O3). При этом кремнезем  занимает более половины всего производства, глинозем – 18% и диоксид титана – 10%. Следующими по популярности оксидами являются:

• оксид железа;
• оксид цинка;
• оксид церия;
• оксид циркония;
• оксид меди;
• оксид магния;
• оксид иттрия.

На рынке нанопорошков чистых металлов по 16.5% выпуска в натуральном выражении приходится на порошки никеля и меди. Среди лидеров по этому показателю также присутствуют железо, алюминий и титан (от 13 до 14%).

Особенности потребления нанопорошков

НАНОПОРОШКИ не являются конечной продукцией, а используются в различных производственных процессах. Соответственно степень принятия той или иной отраслью нанопорошков влияет на их объемы потребления.

В настоящее время на регулярных основаниях нанопорошки потребляют две ключевые отрасли: электроника (в основном, кремнезем) и обрабатывающая промышленность. Остальные отрасли характеризуются высоким потенциалом, однако спрос с их стороны пока представлен в форме разовых заказов.

Структура потребления нанопорошков по отраслям в мировом масштабе

Таким образом, спрос на НАНОПОРОШКИ формируют в основном электроника и обрабатывающая промышленность. При этом способы применения НАНОПОРОШКОВ в этих отраслях часто схожие, например, их используют в качестве абразива.

Наибольшую емкость среди  отраслей второго дивизиона имеет  рынок нанопорошков в медицине и косметологии, что определяется высоким объемом проводимых в этой области исследований.

Объем практического использования нанопорошков постоянно растет, расширяются и потенциальные области их применения.

Области практического использования нанопорошков

Описание проблемы

НАНОПОРОШКИ используются как добавки, существенно изменяющие свойства основных материалов. В частности:

• Cu, Ni, Co - как элементная база электронной промышленности могут изменить проводимость, оптические свойства
• Y₂O₃, Al₂O₃, Fe, Al, Cu - в металлургии изменяют прочность и упругость
• SiO₂, Al₂O₃ – как наполнители полимерных и лакокрасочных материалов улучшают истираемость и долговечность красок
• Si, Cu, Ni, Co - элементная база электронной промышленности
• SiO₂, Al₂O₃ - наполнители полимерных и лакокрасочных материалов
• Y₂O₃, Al₂O₃, Fe, Al, Cu – металлургия
• SiO₂, Ag - фармакология
• и т.д. (данные в отчете «Маркетинговое исследование рынка нанопорошков»)

Значительная доля НАНОПОРОШКОВ производится в малых количествах.

Существует неудовлетворенный  спрос на стабильные крупные поставки НАНОПОРОШКОВ.

Краткое описание решения

В первую очередь проект производства НАНОПОРОШКОВ восполняет потребность рынка в порошках, в том числе в тех, которые очень трудно по техническим причинам произвести другими способами.

В основу проекта производства НАНОПОРОШКОВ положена новаторская технология, которая:

• универсальна для большинства потребляемых нанопорошков
• обеспечивает лучшую производительность для большинства классов веществ
• позволяет контролировать все параметры готовой продукции
• экологически безопасна

Преимущества бизнес-проекта и рыночные возможности

Растущая потребность  в НАНОПОРОШКАХ для электроники, металлургии, фармакологии и универсальность предлагаемой технологии получения нанопорошков (получение нанопорошков большинства металлов, оксидов, нитридов, даже невозможных при использовании прочих технологий) делает проект уникальным и высокоэффективным.

Уникальность инвестиционного проекта состоит в том, что никто не использует данную технологию получения нанопорошков, т.к. она требует специального уникального оборудования, которое в мире не производится.

Эффективность инвестиционного проекта состоит в том, что другие способы производства нанопорошков не используются широко в промышленности из-за недостаточной производительности, низкого КПД установок, сложностей масштабирования, недостаточной химической чистоты получаемых порошков, широкого разброса по размерам, неоднородности фазового состава, особенностей строения частиц, препятствующих их использованию в наиболее емких областях применения, невозможности получения широкого круга веществ, и т.д.

Благодаря разработанной технологии получения нанопорошков возможно производить широкий ассортимент нанопорошков с высокой производительностью и низкой себестоимостью.

Инвестиционный  проект рассчитан на производство SiO2, Cu, Al, Si в объеме 12 тонн/год каждого вида нанопорошка. Однако в следствии гибкости технологии производства нанопорошков возможно произвести более 30 видов нанопорошка.

Инвестиционный  проект имеет широкие возможности для масштабирования и локализации производства.

Краткий обзор технологии

Новизна идеи представленного  проекта заключается в соединении известного способа переконденсации твердых веществ с новым высокоэффективным источником нагрева, способным осуществлять с высокой производительностью испарение любых тугоплавких веществ. Таким источником нагрева в проекте служит созданный институтом ядерной физики СО РАН ускоритель электронов ЭЛВ-6.

Возможные аналоги, конкуренты, конкурентные технологии или существующие решения, направленные на ту же задачу

Пять ведущих производителей из Северной Америки (например, American Elements) производят более 20 видов НАНОПОРОШКОВ, в то время как в Европе и Азии ассортимент производителей редко превышает 10 наименований, а наиболее часто составляет 1-5 нанопорошков. При этом широкий ассортимент не означает, что все виды НАНОПОРОШКОВ производятся в промышленном масштабе и постоянно имеются на складе компании. Большая часть НАНОПОРОШКОВ выпускаются в ограниченном количестве на заказ, обычно для исследовательских целей.

В настоящее время единственным масштабным процессом (около 50 тыс. тонн в год) является промышленное производство нанопорошков оксидов кремния, алюминия и титана как реально нанодисперсных порошков по технологии высокотемпературного гидролиза хлоридов, используемой фирмой Degussa (Германия) с сороковых годов. По-видимому, основными препятствиями являются сложность подготовки исходных веществ, их высокая активность и токсичность, трудности обеспечения стабильных свойств наночастиц.

Другие способы получения нанопорошков не используются широко в промышленности из-за недостаточной производительности, низкого КПД установок, сложностей масштабирования, недостаточной химической чистоты получаемых порошков, широкого разброса по размерам, неоднородности фазового состава, особенностей строения частиц, препятствующих их использованию в наиболее емких областях применения, невозможности получения широкого круга веществ, и т.д.

Предлагаемый инвестиционный проект позволяет решить большинство из перечисленных проблем.

Бизнес-модель

Проект производства нанопорошков рассчитан на сегмент B2B. Потребителями продукта будут являться промышленные предприятия.

Инвестиционный проект основан  на том, что введение небольшого количества НАНОПОРОШКА в основное вещество, приводит к заметному изменению свойств основного вещества. Например, электропроводности, упругости, вязкости, прочности и т.п. Для промышленных предприятий применение нанопорошков (вносимые порошком новые свойства) будет являться конкурентным преимуществом и возможностью создания новых продуктов.

На первом этапе реализации проекта получение прибыли будет  только от продажи нанопорошков промышленным предприятиям. В будущем получение прибыли по проекту возможно и от продажи лицензий на использование данной технологии производства нанопорошков.

Предварительный прогноз  продаж – кратко

Объем продаж, тыс. руб.

Объем продаж, тонн

Стратегия развития

Выход на рынок и организация производства нанопорошков будет производиться в 2 этапа.

Основные задачи первого  этапа связаны с отработкой ключевых технологических процессов производства порошков основной номенклатурной линейки, подготовкой технологического оборудования, налаживанием партнёрских отношений  с поставщиками и формированием  портфеля заказов под объёмы производства, планируемые на втором этапе развития. Длительность первого этапа (5 кварталов) определяется сроком изготовления, монтажа  и запуска новой установки.

Второй этап наступит с  момента ввода в строй новой  установки в собственном здании, с шестого квартала проекта. Рост объёма продаж на втором этапе планируется  до 48 тонн в год.

Текущая ситуация по проекту

1. Технология производства нанопорошков отработана на промышленном образце и продемонстрировала необходимую производительность
2. Получены и протестированы в применениях образцы более 20 веществ
3. Проведены маркетинговые исследования рынка
4. Проведены предварительные переговоры с потенциальными покупателями НАНОПОРОШКОВ, которые обозначили интерес на объем в четыре раза превышающий производительность проекта

Риски бизнес-проекта

Основным административным риском является риск превышения запланированного срока организации производственного  участка. Задержка может быть вызвана  превышением сроков поставки и ввода  в эксплуатацию оборудования. Для  минимизации данного риска планируется увязать обязательства по поставке и монтажу оборудования, с возможностью расширения аренды действующей пилотной установки. Дополнительный административный риск - риск превышения сроков по сертификации. Для минимизации данного риска сертификацию предполагается проводить при поддержке фирм, специализирующихся в данном виде услуг и имеющих достаточный опыт в сертификации.

Проект устойчив к воздействию  рисков, связанных с возможной  недооценкой уровня спроса, ошибками в прогнозе объемов продаж или  уровня цен в силу следующих факторов:

• выбранная ценовая категория продукции соответствует нише продукции производственного потребления сопоставимого качества, при этом продукт обладает дополнительным ценным потребительским свойством;
• объемы и цены продаж рассчитаны, исходя из характеристик рынка, и соответствуют нижним границам спроса, поэтому ожидаемые тенденции состоят в повышении цены и объемов продаж.

Описание рисков

SWOT-анализ

Финансовые показатели проекта

Объем и структура требуемых  инвестиций

Общий объем инвестиций 129 млн. руб.