4 июля в Передовой инженерной школе СПбПУ «Цифровой инжиниринг» состоялось торжественное открытие нового научно-технологического образовательного пространства лаборатории «Полимерные композиционные материалы». Это еще один этап поступательной работы по созданию ведущего центра компетенции по термопластичным полимерным композиционным материалам (ТПКМ) в России на базе ПИШ СПбПУ. Новое пространство станет площадкой для объединения ключевых производителей волокон, полимеров, препрегов, разработчиков технологического оборудования и производителей конечной продукции для проведения перспективных исследований и развития отрасли.
Церемония открытия состоялась в рамках II Научно-практической конференции «Применение термопластичных композиционных материалов в промышленности». В мероприятии приняли участие заместитель руководителя ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Олег Рождественский, директор проекта «Термопласты» АО «Препрег-СКМ» (Композитный дивизион «Росатома») Антон Шумаков и генеральный директор ООО «Би Питрон СП» Игорь Волков.
Как отметил Олег Рождественский, полимерные композиционные материалы относятся к числу ключевых направлений деятельности для структурных подразделений экосистемы технологического развития Политеха, в том числе, ПИШ СПбПУ. Создание нового научно-технологического пространства позволит решать целый спектр задач. Это выполнение НИОКР в интересах ведущих предприятий отрасли, проведение научных исследований, разработка передовых технологий и лабораторного оборудования для переработки ТПКМ.
«Открытие нового научно-технологического пространства – это важная составляющая большой деятельности. Мы рассчитываем, что помимо выполнения прорывных НИОКР совместно с предприятиями-лидерами отрасли, здесь будет вестись большая работа по подготовке высококвалифицированных инженеров и исследователей для промышленности. В конечном итоге мы стремимся к объединению на одной площадке основных производителей препрегов и конечной продукции, разработчиков специализированного программного обеспечения, квалифицированных инженеров, которые могут выступить наставниками для наших магистров, получающих образование по программе «Механика полимерных и композиционных материалов». Ну и конечно новое пространство позволит расширить перечень программ дополнительного профессионального образования в области ТПКМ, которые ПИШ СПбПУ разрабатывает в соответствии с запросами индустриальных партнеров», – отметил заместитель руководителя ПИШ СПбПУ.
Сразу после открытия состоялась презентация технологического оборудования, которое используется в лаборатории:
- Установка для получения однонаправленных термопластичных лент. Предназначена для получения однонаправленных лент из углеродных волокон и термопластичных полимеров, обеспечивает непрерывное автоматизированное производство ленты с показателем до 10 кг/мес.
- Установка автоматизированной выкладки ленты для проведения исследований по разработке технологических режимов выкладки и постобработки, а также созданию базы данных свойств материалов и технологических процессов. Технология автоматизированной выкладки термопластичных лент позволяет значительно снизить трудоемкость производства изделий сложной формы, увеличить скорость их изготовления.
- Установка безавтоклавной вакуумной консолидации. Предназначена для изготовления образцов термопластичных композиционных материалов в форме пластин или изделий с малой кривизной поверхности.
- Установка ультразвуковой сварки ТПКМ. Предназначена для получения соединений термопластичных полимерных композиционных материалов методом ультразвуковой сварки.
- Лабораторный горячий пресс для изготовления экспериментальных образцов ТПКМ. Температура прессования до 400°C, усилие прессования – до 7 тонн.
Индустриальными партнерами лаборатории «Полимерные композиционные материалы» выступают Композитный дивизион ГК «Росатом», АО «НИИГрафит», ООО «Бюро 1440», ПАО «ОДК-Сатурн», АО «ОДК-Авиадвигатель», АО «Композит», АО «РКЦ Прогресс» и др. Партнер по оснащению научно-технологического образовательного пространства – ООО «Би Питрон СП».
Антон Шумаков, директор проекта «Термопласты» АО «Препрег-СКМ» (Композитный дивизион «Росатома»)
«Очень здорово, что открываются такие пространства. Мы знаем немало примеров европейских компаний, которые эффективно кооперируют науку, производство и запросы конечного потребителя. Мы тоже работаем в этом направлении, и уже сейчас у нас есть ряд совместных НИОКР с Передовой инженерной школой Политеха, которые объединяют фундаментальную науку и технологии производства композиционных материалов для решения конкретных задач промышленности. Надеемся, что новое пространство позволит еще более усилить взаимодействие в этом направлении».
Игорь Волков, генеральный директор ООО «Би Питрон СП»
«Отрасль термопластичных композиционных материалов в нашей стране только развивается. Не секрет, что есть определенные трудности с технологиями, оборудованием и подготовкой кадров. Политехнический университет, как всегда, доказал, что он впереди планеты всей, объединив решение сразу трех задач. Выстраивание взаимодействия с промышленностью, разработка уникальных технологий и как логическое следствие – создание образовательной программы для подготовки специалистов с соответствующими компетенциями – это большая планомерная работа, которая позволяет ПИШ СПбПУ оставаться действительно передовой в секторе термопластичных композиционных материалов».
Заведующий лабораторией «Полимерные композиционные материалы» ПИШ СПбПУ Илья Кобыхно рассказал о текущих и завершенных проектах в области композиционных материалов. Один из прорывных НИОКР – разработка опытно-промышленной технологии изготовления филаментов из непрерывного углеродного волокна на основе термопластов. Филамент обладает уникальными по сравнению с другими применяемыми в 3D-печати материалами физико-механическими свойствами, используется в ракетно-космической и авиационной отрасли, двигателестроении. Разработка осуществлялась по заказу Композитного дивизиона ГК «Росатом». Данная технология разработана впервые в России.
«Более 10 лет наша команда занимается разработкой технологий пропитки углеродных волокон термопластичными полимерами из группы полиарилэфиркетонов. Для нас очень важно, что результаты нашего кропотливого труда в ближайшее время будут внедрены в промышленное производство», – подчеркнул Илья.
Другой значимый проект – разработка технологии соединения элементов конструкции из термопластичных полимерных композиционных материалов на основе базальтового волокна методом ультразвуковой сварки. В ходе реализации проекта совместно с АО «НИИграфит» (ГК «Росатом») был разработан и изготовлен уникальный стенд, позволяющий производить экспериментальные исследования в области ультразвуковой сварки термопластичных полимерных композиционных материалов, и изготовлена экспериментальная партия соединений. Важно, что ключевые компоненты стенда были произведены на территории РФ. Развитие технологий сварки ТПКМ позволяет значительно увеличить темпы внедрения данных материалов в промышленное производство, снижать себестоимость производства изделий.
Передовой опыт ПИШ СПбПУ, сформированный при выполнении уникальных НИОКР, заложен в основу образовательных программ, которые будут реализованы на базе нового научно-технологического образовательного пространства лаборатории «Полимерные композиционные материалы». Напомним, в ПИШ СПбПУ разработана сетевая магистерская программа «Механика полимерных и композиционных материалов» по направлению подготовки «Прикладная механика». Она нацелена на подготовку инженеров мирового уровня, обладающих знаниями в сфере разработки, создания и эксплуатации полимерных композиционных материалов для высокотехнологичных отраслей промышленности: авиастроения, судостроения, космической промышленности. В качестве партнера программы выступает Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова.
Специалисты ПИШ СПбПУ проводят обучение по программам дополнительного профессионального образования. Так, в апреле 2024 года проходило обучение по программе ДПО «Термопластичные полимерные композиционные материалы» для сотрудников АО «ОДК-Авиадвигатель» – руководителей и специалистов предприятий авиационной и космической отрасли, которые уже работают с термопластичными полимерными композиционными материалами или планируют их внедрение в производство. В 72 часа курса вошли базовая теоретическая подготовка и практические занятия по изготовлению образцов композиционных материалов и получаемых из них конструкций.
Кроме того, разработаны и реализуются сетевые программы ДПО «Полимерные аддитивные технологии» и «Разработка, исследование и моделирование полимеров», базой для которых также станет новое пространство лаборатории «Полимерные композиционные материалы».