eng
Выпуск #8/2014
В.Нелюб
Инжиниринг в отрасли композитов: связь образования, науки и промышленности
Инжиниринг в отрасли композитов: связь образования, науки и промышленности
Просмотры: 4586
Инжиниринговый научно-образовательный центр "Новые материалы, композиты и нанотехнологии" создан в МГТУ им. Н.Э.Баумана с целью проведения фундаментальных и прикладных научных исследований, опытно-конструкторских и инжиниринговых работ в области материаловедения, композитов и нанотехнологий
В России рынок композиционных материалов пока менее развит, чем во многих ведущих промышленных странах мира. Меняется ли ситуация к лучшему?
Действительно, российский рынок композиционных материалов пока еще находится в стадии формирования. Ранее производство было ориентировано почти исключительно на нужды военно-промышленного комплекса и космическую технику, но сейчас ситуация меняется, и большой вклад в этот процесс вносит правительство. Благодаря подпрограмме 14 "Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них", которую два года назад начал реализовывать Минпромторг, композиционные материалы начали активнее внедряться в судостроении, гражданской авиации, ЖКХ, производстве потребительских товаров. Государственные компании принимают собственные программы инновационного развития, в соответствии с которыми определенная часть средств выделяется на закупку современных технологий, и мы рассчитываем, что эти меры также будут эффективными.
На региональном уровне нам очень помогает правительство Москвы, в частности, Департамент науки, промышленной политики и предпринимательства и Центр инновационного развития, субсидирующие развитие инжиниринговой деятельности. Также мы сотрудничаем с Московской областью, Башкортостаном, Татарстаном, в частности, интересные, масштабные проекты реализуем вместе с Камским инновационным территориально-производственным кластером.
Какие тенденции определяют будущее разработки и производства композиционных материалов?
Во-первых, следует отметить перспективы широкого внедрения связующих на основе биоматериалов. Наша лаборатория занимается данной проблемой, и можно констатировать, что связующие, полученные из опилок и жмыха, с технологической точки зрения не уступают традиционным материалам, изготавливаемым на базе продуктов нефтехимии. При этом, применение биокомпонентов обеспечивает дешевизну, экологическую чистоту и гигиеничность (отсутствие специфического запаха) материала. Разработки в сфере "зеленой химии" уже находятся в предпромышленной стадии – после завершения ОКР мы представим на рынок несколько продуктов, предназначенных для традиционных и перспективных областей использования композиционных материалов – базовых отраслей промышленности, включая топливно-энергетический комплекс, ЖКХ, дорожной инфраструктуры.
Еще одно направление – решение проблемы расслоения композитов, так называемой "деламинации", путем повышения адгезии между компонентами. Создаются и технологии самовосстановления поврежденных композитных изделий. В частности, наш центр разработал и запатентовал полимерное связующее, которое при нагреве заполняет поврежденный участок материала. Пока эта технология находится в стадии НИР, но можно прогнозировать, что в будущем она будет совершенствоваться и обеспечит существенное повышение ремонтопригодности изделий из композитов.
Способствует ли развитие нанотехнологий улучшению характеристик композиционных материалов?
Нанотехнологии используются при разработке новых типов связующих. В частности, при производстве некоторых конструкций нанотрубки диспергируются в связующем, что способствует улучшению характеристик композиционных материалов. Отмечу, что российский рынок нанодобавок растет и есть возможность выбирать между предложениями разных предприятий.
Как вы оцениваете технологический уровень отечественных производителей композитов?
Наши технологии и изделия дешевле импортных аналогов и не уступают им по качеству, поэтому на российском рынке работают почти исключительно отечественные компании. Пока приходится использовать некоторые импортные компоненты, но Минпромторг предпринимает меры по импортозамещению. В частности, в производстве изделий специального назначения для ВПК мы уже практически не зависим от иностранных компаний.
Для быстрого роста отрасли необходимо активное внедрение новых композиционных материалов в производство. Все знают, что изделия из композитов, как правило, легче и прочнее, чем аналоги из традиционных материалов, но производственников отпугивает более высокая цена. Приходится объяснять предприятиям, что композиты обеспечивают преимущества и с точки зрения затрат, так как имеют больший срок службы. Если правильно подобрать рецептуру, то долговечность конструкций из стеклопластика и углепластика может достигать от 50 до 100 лет. Таким образом, одна из актуальных задач нашей отрасли – информирование рынка о преимуществах композиционных материалов.
Какова роль МИЦ "НМКН" в развитии композитной отрасли?
В качестве структурного подразделения МГТУ им. Н.Э.Баумана наш центр обеспечивает связь между образованием, наукой и промышленностью. Мы являемся лабораторно-производственной площадкой для нескольких кафедр университета, организуем учебно-технологическую практику, лабораторные занятия, помогаем сотрудникам кафедр в научно-исследовательских разработках. К НИР и ОКР в рамках проектов центра широко привлекаются студенты и аспиранты, что способствует подготовке для отрасли квалифицированных кадров, умеющих решать прикладные научные задачи.
Все наши разработки ориентированы на практику – дальнейшее внедрение в серийное производство. За 3,5 года мы выполнили около 50 прикладных проектов, и все они используются в промышленности. Крупнейшие наши партнеры – холдинг "РТ-Химкомпозит", который входит в корпорацию "Ростех", а также предприятия ассоциации Союз производителей композитов.
В чем специфика инжиниринга в области композиционных материалов?
Особенность состоит в том, что над проектом в одной команде должны работать конструктор, технолог, прочнист и материаловед. Важно понимать, что при проектировании недостаточно просто повторить геометрию изделий из обычных материалов, необходимо учитывать анизотропию свойств и другие особенности композита. Только когда возможно создание оптимальной по характеристикам композитной продукции. С точки зрения стратегических задач, мы, как и другие инжиниринговые организации, создаем своего рода мостик между наукой и промышленностью.
Каковы технологические возможности центра?
Мы располагаем оборудованием для полного цикла операций – от разработки материалов и до создания готовых композитных изделий с применением как традиционных, так и самых современных технологий, например, вакуумной инфузии и RTM (Resin Transfer Molding). Помимо лабораторий в основном комплексе зданий университета, в структуру центра входит производственная площадка на территории филиала МГТУ им. Н.Э.Баумана в поселке Орево Дмитровского района Московской области. В частности, там могут создаваться крупногабаритные конструкции, имеется оборудование для испытаний. Производственные мощности позволяют выпускать мелкие серии продукции, но это не входит в наши приоритетные задачи. Оборудование центра подбиралось так, чтобы на нем можно было отрабатывать процессы изготовления изделий с последующей передачей технологии на заводы, занимающиеся серийным производством.
Какие из проектов центра, реализованных с использованием нанотехнологий, вы можете отметить?
Мы разработали и организовали производство силовых конструкций из наномодифицированных композиционных материалов, создали комплекс вакуумных и ионно-вакуумных технологий химико-термической обработки деталей машин с получением наноструктурированного состояния диффузионных слоев, исследовали изменения структуры и физико-механических свойств при напряженно-деформированном состоянии конструкционных наномодифицированных полимерных композиционных материалов для применения в условиях Крайнего Севера, разработали многослойные наноструктурированные покрытия элементов космических аппаратов. Но это не полный перечень, число проектов постоянно растет.
МИЦ "НМКН" – один из инициаторов создания и активных участников Московского композитного кластера. Каковы цели этой организации?
Московский композитный кластер создан для развития кооперации между предприятиями композитной промышленности столицы. Необходимость в организации такого взаимодействия назрела, так как каждое предприятие обладает своими особыми компетенциями, ноу-хау. Главная цель кластера – объединение этих компетенций для получения синергетического эффекта. Если раньше каждый пытался все делать своими силами, то теперь нам удалось договориться о тесной кооперации, вплоть до координации закупки оборудования, чтобы избежать ненужного дублирования. Общий список оборудования будет выложен на веб-сайте, и каждый партнер кластера сможет узнать, где целесообразно разместить заказ. Есть и другие важные задачи – содействие разработке стандартов, лоббирование интересов в органах региональной и федеральной власти.
Кластер управляется наблюдательным советом и правлением, членами которого являются руководители крупнейших предприятий композитной промышленности, а председателем – ректор МГТУ им. Н.Э.Баумана Анатолий Александров. Также создана рабочая группа, решающая оперативные задачи координации работы участников кластера. Структура получилась эффективной – уже намечаются крупные совместные проекты для МЧС, Мосводоканала и других заказчиков.
В конце года принято подводить итоги и определять планы на будущее…
Прошедший год был насыщен событиями. Во-первых, введена в строй вторая очередь нашего центра – лабораторно-производственный комплекс. Во-вторых, как уже было сказано, мы приняли деятельное участие в создании Московского композитного кластера – это достижение важно для всей российской композитной отрасли. Также наш центр участвует в создании московского кластера био-хим-фарм технологий. Интерес к этой области обусловлен тем, что, с одной стороны, компоненты композитов – продукты химической промышленности, с другой, композиты все более широко применяются в медицине для изготовления протезов, имплантатов... У нас уже есть интересные разработки, например, специальные покрытия, защищающие композитные изделия от бактерий, а также технология создания современных тростей для слепых.
Важными достижениями в 2014 году стали укрепление межвузовского сотрудничество с МГУ им. М.В.Ломоносова, установление и успешное развитие связей с Казанским государственным техническим университетом им. А.Н.Туполева.
Планы на будущий год связаны с ростом числа проектов, разработкой и внедрением новых перспективных технологий, расширением участия в образовательном процессе. Несмотря на сложную экономическую ситуацию, композитная отрасль развивается, и вместе с ней растет наш центр.
Спасибо за интересный рассказ.
С В.Нелюбом беседовал Д.Гудилин. ■
Действительно, российский рынок композиционных материалов пока еще находится в стадии формирования. Ранее производство было ориентировано почти исключительно на нужды военно-промышленного комплекса и космическую технику, но сейчас ситуация меняется, и большой вклад в этот процесс вносит правительство. Благодаря подпрограмме 14 "Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них", которую два года назад начал реализовывать Минпромторг, композиционные материалы начали активнее внедряться в судостроении, гражданской авиации, ЖКХ, производстве потребительских товаров. Государственные компании принимают собственные программы инновационного развития, в соответствии с которыми определенная часть средств выделяется на закупку современных технологий, и мы рассчитываем, что эти меры также будут эффективными.
На региональном уровне нам очень помогает правительство Москвы, в частности, Департамент науки, промышленной политики и предпринимательства и Центр инновационного развития, субсидирующие развитие инжиниринговой деятельности. Также мы сотрудничаем с Московской областью, Башкортостаном, Татарстаном, в частности, интересные, масштабные проекты реализуем вместе с Камским инновационным территориально-производственным кластером.
Какие тенденции определяют будущее разработки и производства композиционных материалов?
Во-первых, следует отметить перспективы широкого внедрения связующих на основе биоматериалов. Наша лаборатория занимается данной проблемой, и можно констатировать, что связующие, полученные из опилок и жмыха, с технологической точки зрения не уступают традиционным материалам, изготавливаемым на базе продуктов нефтехимии. При этом, применение биокомпонентов обеспечивает дешевизну, экологическую чистоту и гигиеничность (отсутствие специфического запаха) материала. Разработки в сфере "зеленой химии" уже находятся в предпромышленной стадии – после завершения ОКР мы представим на рынок несколько продуктов, предназначенных для традиционных и перспективных областей использования композиционных материалов – базовых отраслей промышленности, включая топливно-энергетический комплекс, ЖКХ, дорожной инфраструктуры.
Еще одно направление – решение проблемы расслоения композитов, так называемой "деламинации", путем повышения адгезии между компонентами. Создаются и технологии самовосстановления поврежденных композитных изделий. В частности, наш центр разработал и запатентовал полимерное связующее, которое при нагреве заполняет поврежденный участок материала. Пока эта технология находится в стадии НИР, но можно прогнозировать, что в будущем она будет совершенствоваться и обеспечит существенное повышение ремонтопригодности изделий из композитов.
Способствует ли развитие нанотехнологий улучшению характеристик композиционных материалов?
Нанотехнологии используются при разработке новых типов связующих. В частности, при производстве некоторых конструкций нанотрубки диспергируются в связующем, что способствует улучшению характеристик композиционных материалов. Отмечу, что российский рынок нанодобавок растет и есть возможность выбирать между предложениями разных предприятий.
Как вы оцениваете технологический уровень отечественных производителей композитов?
Наши технологии и изделия дешевле импортных аналогов и не уступают им по качеству, поэтому на российском рынке работают почти исключительно отечественные компании. Пока приходится использовать некоторые импортные компоненты, но Минпромторг предпринимает меры по импортозамещению. В частности, в производстве изделий специального назначения для ВПК мы уже практически не зависим от иностранных компаний.
Для быстрого роста отрасли необходимо активное внедрение новых композиционных материалов в производство. Все знают, что изделия из композитов, как правило, легче и прочнее, чем аналоги из традиционных материалов, но производственников отпугивает более высокая цена. Приходится объяснять предприятиям, что композиты обеспечивают преимущества и с точки зрения затрат, так как имеют больший срок службы. Если правильно подобрать рецептуру, то долговечность конструкций из стеклопластика и углепластика может достигать от 50 до 100 лет. Таким образом, одна из актуальных задач нашей отрасли – информирование рынка о преимуществах композиционных материалов.
Какова роль МИЦ "НМКН" в развитии композитной отрасли?
В качестве структурного подразделения МГТУ им. Н.Э.Баумана наш центр обеспечивает связь между образованием, наукой и промышленностью. Мы являемся лабораторно-производственной площадкой для нескольких кафедр университета, организуем учебно-технологическую практику, лабораторные занятия, помогаем сотрудникам кафедр в научно-исследовательских разработках. К НИР и ОКР в рамках проектов центра широко привлекаются студенты и аспиранты, что способствует подготовке для отрасли квалифицированных кадров, умеющих решать прикладные научные задачи.
Все наши разработки ориентированы на практику – дальнейшее внедрение в серийное производство. За 3,5 года мы выполнили около 50 прикладных проектов, и все они используются в промышленности. Крупнейшие наши партнеры – холдинг "РТ-Химкомпозит", который входит в корпорацию "Ростех", а также предприятия ассоциации Союз производителей композитов.
В чем специфика инжиниринга в области композиционных материалов?
Особенность состоит в том, что над проектом в одной команде должны работать конструктор, технолог, прочнист и материаловед. Важно понимать, что при проектировании недостаточно просто повторить геометрию изделий из обычных материалов, необходимо учитывать анизотропию свойств и другие особенности композита. Только когда возможно создание оптимальной по характеристикам композитной продукции. С точки зрения стратегических задач, мы, как и другие инжиниринговые организации, создаем своего рода мостик между наукой и промышленностью.
Каковы технологические возможности центра?
Мы располагаем оборудованием для полного цикла операций – от разработки материалов и до создания готовых композитных изделий с применением как традиционных, так и самых современных технологий, например, вакуумной инфузии и RTM (Resin Transfer Molding). Помимо лабораторий в основном комплексе зданий университета, в структуру центра входит производственная площадка на территории филиала МГТУ им. Н.Э.Баумана в поселке Орево Дмитровского района Московской области. В частности, там могут создаваться крупногабаритные конструкции, имеется оборудование для испытаний. Производственные мощности позволяют выпускать мелкие серии продукции, но это не входит в наши приоритетные задачи. Оборудование центра подбиралось так, чтобы на нем можно было отрабатывать процессы изготовления изделий с последующей передачей технологии на заводы, занимающиеся серийным производством.
Какие из проектов центра, реализованных с использованием нанотехнологий, вы можете отметить?
Мы разработали и организовали производство силовых конструкций из наномодифицированных композиционных материалов, создали комплекс вакуумных и ионно-вакуумных технологий химико-термической обработки деталей машин с получением наноструктурированного состояния диффузионных слоев, исследовали изменения структуры и физико-механических свойств при напряженно-деформированном состоянии конструкционных наномодифицированных полимерных композиционных материалов для применения в условиях Крайнего Севера, разработали многослойные наноструктурированные покрытия элементов космических аппаратов. Но это не полный перечень, число проектов постоянно растет.
МИЦ "НМКН" – один из инициаторов создания и активных участников Московского композитного кластера. Каковы цели этой организации?
Московский композитный кластер создан для развития кооперации между предприятиями композитной промышленности столицы. Необходимость в организации такого взаимодействия назрела, так как каждое предприятие обладает своими особыми компетенциями, ноу-хау. Главная цель кластера – объединение этих компетенций для получения синергетического эффекта. Если раньше каждый пытался все делать своими силами, то теперь нам удалось договориться о тесной кооперации, вплоть до координации закупки оборудования, чтобы избежать ненужного дублирования. Общий список оборудования будет выложен на веб-сайте, и каждый партнер кластера сможет узнать, где целесообразно разместить заказ. Есть и другие важные задачи – содействие разработке стандартов, лоббирование интересов в органах региональной и федеральной власти.
Кластер управляется наблюдательным советом и правлением, членами которого являются руководители крупнейших предприятий композитной промышленности, а председателем – ректор МГТУ им. Н.Э.Баумана Анатолий Александров. Также создана рабочая группа, решающая оперативные задачи координации работы участников кластера. Структура получилась эффективной – уже намечаются крупные совместные проекты для МЧС, Мосводоканала и других заказчиков.
В конце года принято подводить итоги и определять планы на будущее…
Прошедший год был насыщен событиями. Во-первых, введена в строй вторая очередь нашего центра – лабораторно-производственный комплекс. Во-вторых, как уже было сказано, мы приняли деятельное участие в создании Московского композитного кластера – это достижение важно для всей российской композитной отрасли. Также наш центр участвует в создании московского кластера био-хим-фарм технологий. Интерес к этой области обусловлен тем, что, с одной стороны, компоненты композитов – продукты химической промышленности, с другой, композиты все более широко применяются в медицине для изготовления протезов, имплантатов... У нас уже есть интересные разработки, например, специальные покрытия, защищающие композитные изделия от бактерий, а также технология создания современных тростей для слепых.
Важными достижениями в 2014 году стали укрепление межвузовского сотрудничество с МГУ им. М.В.Ломоносова, установление и успешное развитие связей с Казанским государственным техническим университетом им. А.Н.Туполева.
Планы на будущий год связаны с ростом числа проектов, разработкой и внедрением новых перспективных технологий, расширением участия в образовательном процессе. Несмотря на сложную экономическую ситуацию, композитная отрасль развивается, и вместе с ней растет наш центр.
Спасибо за интересный рассказ.
С В.Нелюбом беседовал Д.Гудилин. ■
Отзывы читателей
