В 2017 году при поддержке компании SMS group — ведущего мирового производителя металлургического оборудования — в Южно-Уральском государственном университете была создана международная научная Лаборатория механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий, которую возглавил профессор Национальной инженерной школы Сент-Этьена Филипп Бертран (Philippe Bertrand). Об основных направлениях научных исследований рассказала руководитель лаборатории со стороны ЮУрГУ, кандидат технических наук, доцент Марина Самодурова.

– В чем заключается уникальность Лаборатории механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий ЮУрГУ?

– Наша глобальная цель — внедрение аддитивных технологий на промышленные предприятия Челябинской области, по всей России и в мире. Сегодня мы являемся технологическим центром нашего партнера — компании SMS group. Для нее мы осуществляем ремонт и восстановление деталей машин и узлов металлургического оборудования. Технологии ремонта, который мы выполняем, SMS group планирует передать в 14 технологических центров по всему миру. Наша лаборатория оснащена уникальным оборудованием не только для исследовательских работ, но и для изготовления промышленных образцов. На сегодняшний день такого сочетания оборудования (лазерный комплекс и комплекс детонационного напыления) нет ни в одном техническом университете. Все университеты и научно-исследовательские лаборатории, работающие в области аддитивных технологий, сделали упор на 3D-принтинг. А мы, в свою очередь, направили научную деятельность на создание многофункциональных и градиентных покрытий.

– Почему сегодня развитие аддитивных технологий является одним из наиболее актуальных направлений в мировой науке?

– Во-первых, это экологически чистое производство; во-вторых, дает возможность изготавливать изделия с высокими потребительскими и качественными свойствами. Зачастую изделия, полученные с помощью наших технологий, изготовить другим способом невозможно. И, что немаловажно, мы можем работать с любыми материалами, обладающими повышенными физико-механическими характеристиками, которые трудно поддаются механической обработке.

– В каких направлениях ведутся исследования в рамках лаборатории?

– В нашей лаборатории проводятся НИОКТР для ведущих корпораций России, таких как «Транснефть», «Роскосмос», группа компаний ТНК и др. Все проекты реализуются при непосредственном участии студентов и аспирантов. Основными научно-исследовательскими направлениями являются: создание многофункциональных и градиентных покрытий методом лазерной наплавки; лазерный синтез (выращивание) объемных изделий; термическое упрочнение поверхности; ремонт и восстановление изношенных поверхностей деталей машин и агрегатов. Кроме того, мы занимаемся созданием новых комбинаций  материалов, отличающихся повышенными физико-механическими свойствами, которые найдут применение в космической, авиационной, военной и энергетической промышленности.

– Каковы наиболее значимые результаты деятельности лаборатории на сегодняшний день?

– На данный момент мы выполняем серьезную работу для государственной корпорации «Роскосмос», выступаем партнером для НПО «Композит» (г. Королев). Сотрудники НПО «Композит» сделали нам заготовку, которая была изготовлена методом селективного лазерного спекания. Наша задача состояла в том, что на эту заготовку нужно было методом лазерной наплавки «нарастить» крупногабаритный элемент из титанового сплава. Мы разработали технологию, которая позволила совместить два различных способа изготовления детали из титановых сплавов.

Кроме того, в последнее время мы занимаемся труднодеформируемыми материалами. Они имеют такие свойства, как упругость, жаропрочность и повышенная твердость. Но процесс обработки давлением таких материалов очень трудоемкий, поэтому требуются специальное оборудование и технологическая оснастка, а также специальные технологические приемы. Нами запатентована конструкция инструментальной оснастки, а также создана модель технологического процесса, которая позволяет получать компактные изделия из труднодеформируемых новых материалов с заданными свойствами. Используя результаты ранних исследований, мы моделируем процесс обработки новых материалов.

– Почему сегодня развитие аддитивных технологий является одним из наиболее актуальных направлений в мировой науке?

– Во-первых, это экологически чистое производство; во-вторых, дает возможность изготавливать изделия с высокими потребительскими и качественными свойствами. Зачастую изделия, полученные с помощью наших технологий, изготовить другим способом невозможно. И, что немаловажно, мы можем работать с любыми материалами, обладающими повышенными физико-механическими характеристиками, которые трудно поддаются механической обработке.

– В каких направлениях ведутся исследования в рамках лаборатории?

– В нашей лаборатории проводятся НИОКТР для ведущих корпораций России, таких как «Транснефть», «Роскосмос», группа компаний ТНК и др. Все проекты реализуются при непосредственном участии студентов и аспирантов. Основными научно-исследовательскими направлениями являются: создание многофункциональных и градиентных покрытий методом лазерной наплавки; лазерный синтез (выращивание) объемных изделий; термическое упрочнение поверхности; ремонт и восстановление изношенных поверхностей деталей машин и агрегатов. Кроме того, мы занимаемся созданием новых комбинаций  материалов, отличающихся повышенными физико-механическими свойствами, которые найдут применение в космической, авиационной, военной и энергетической промышленности.

– Каковы наиболее значимые результаты деятельности лаборатории на сегодняшний день?

– На данный момент мы выполняем серьезную работу для государственной корпорации «Роскосмос», выступаем партнером для НПО «Композит» (г. Королев). Сотрудники НПО «Композит» сделали нам заготовку, которая была изготовлена методом селективного лазерного спекания. Наша задача состояла в том, что на эту заготовку нужно было методом лазерной наплавки «нарастить» крупногабаритный элемент из титанового сплава. Мы разработали технологию, которая позволила совместить два различных способа изготовления детали из титановых сплавов.

Кроме того, в последнее время мы занимаемся труднодеформируемыми материалами. Они имеют такие свойства, как упругость, жаропрочность и повышенная твердость. Но процесс обработки давлением таких материалов очень трудоемкий, поэтому требуются специальное оборудование и технологическая оснастка, а также специальные технологические приемы. Нами запатентована конструкция инструментальной оснастки, а также создана модель технологического процесса, которая позволяет получать компактные изделия из труднодеформируемых новых материалов с заданными свойствами. Используя результаты ранних исследований, мы моделируем процесс обработки новых материалов.

– Каковы перспективы развития лаборатории?

– В декабре 2018 года у нас появилось новое оборудование и, соответственно, новые возможности использования наших технологий. Мы хотим совместить 2 технологии детонационного напыления и лазерной наплавки при решении серьезных задач для крупнейших корпораций в сфере авиации, космоса, нефтегазоперерабатывающей и металлургической промышленности. Также планируем продолжить работу с труднодеформируемыми жаропрочными материалами, в числе которых не только графитопласт, но и молибденовые и вольфрамовые сплавы. Графитопласт — перспективный материал для производства космических летательных аппаратов, военной и гражданской авиации, а также атомной промышленности. Наша задача как технологов не ухудшить заданные свойства материала, а получить компактное изделие с максимальной плотностью.

–1 июня в рамках Международного научного совета были представлены результаты работы международных научных лабораторий. Какие рекомендации от членов МНС ЮУрГУ получил для развития Лаборатории механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий?

– Членами Международного научного совета был отмечен положительный опыт развития лаборатории. Отмечена перспектива развития научно-исследовательских работ в данной области. Было рекомендовано, на ближайших научных международных формах представить информацию о проводимых и выполненных работах в лаборатории в виде научных докладов и публикаций в высокорейтинговых журналах.

Особо было отмечено, что на кафедре «Процессы и машины обработки металлов давлением» открыта магистерская программа «Аддитивные технологии» по проектному обучению. Это важно для нас, поскольку для внедрения данных технологий в производство как никогда требуются квалифицированные кадры.

Виктория Матвейчук (автор текста), Марина Ковязина (интервьюер); фото: Олег Игошин

Источник