Конгресс молодых ученых: эксперты представили свой взгляд на разработки инновационных материалов для прорывных технологий

9 декабря 2021 года, во второй день проведения Конгресса молодых ученых, состоялась пленарная сессия тематического месяца – «Июнь» «Новые производственные технологии и материалы», ключевым спикером которой стал проректор по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), руководитель Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков.

Любой технологический прорыв сопровождается вызовом в сфере материаловедения, а для прорывных технологий требуются инновационные материалы. В России накоплен колоссальный опыт создания новых материалов. Российская материаловедческая школа выпустила ученых с мировым именем, чьими разработками пользуются глобальные промышленные компании. В отличие от технологических инноваций, современные материалы практически не поддаются копированию, чем обеспечивают глобальное конкурентное преимущество на длительный период. При этом в отечественном материаловедении накоплен ряд проблем, замедляющих динамику развития: качество используемых для расчетов данных, доступ к вычислительным мощностям, проблемы защиты интеллектуальной собственности, сертификации новых материалов и длительность инвестиционных периодов, необходимых для перестройки технологических процессов под применение новых материалов.

В связи с этим участники сессии обсудили главные достижения в сфере материаловедения, определили, в каких материалах нуждается промышленность и что обеспечит технологическое лидерство России, а также рассмотрели ключевые тренды.

Открывая мероприятие, председатель правления ООО «УК «РОСНАНО» Сергей Куликов подчеркнул, что различий между ученым и технологическим предпринимателем почти не существует. В связи с этим, по мнению спикера, необходимо стирать грань между фундаментальной и прикладной наукой: «Под фундаментальностью принято считать те исследования, которые способны изменить нашу модель потребления и производства на более чем 100%», – акцентировал внимание Сергей Александрович.

Вместе с тем председатель совета директоров ПАО «ТМК» Дмитрий Пумпянский также отметил, что временной период внедрения результатов деятельности фундаментальной науки значительно сократился, что позволило стереть грань между фундаментальной и прикладной наукой. Спикер отметил, что для создания производственной цепочки нужны и область познания, и свод знаний, кроме того необходимы высококвалифицированные кадры, а также заказчик нового продукта, в том числе и от международных корпораций, и консорциумов. Дмитрий Александрович высоко отметил деятельность отечественных корпораций, направленную на решение задач-вызовов, кроме того спикер подчеркнул, что сочетание в корпорации эффективного научно-исследовательского блока и профильной деятельности способно обеспечить оперативное внедрение новых разработок и материалов в практику.

Исполнительный директор Государственной корпорации «Ростех» Олег Евтушенко обратил внимание участников на то, что материаловедение является основой новой экономической волны. Спикер также отметил, что в 2014 году в России был успешно запущен процесс импортозамещения, для реализации которого требуются новые материалы. Это способствовало созданию государственных программ по материаловедению, лидером которых является Госкорпорация «Росатом». В качестве примера Олег Николаевич поделился информацией о выходе на рынок в декабре 2021 года отечественной версии композитного крыла самолета МС-21. В качестве завершения своего выступления спикер процитировал слова Н. Пирогова: «Там, где царит в науке дух, там можно добиться высоких результатов».

Заместитель генерального директора по металлическим материалам НИЦ «Курчатовский институт» — ВИАМ Михаил Бакрадзе в своем выступлении отметил, что Россия по ряду материалов не уступает зарубежным странам, а по некоторым – превосходит, например, в части высокотемпературных материалов: «Можно смело сказать, что связано это с высокими запросами наших конструкторов, так сложилось в СССР и продолжается сегодня в России. Кроме того, мы не уступаем в прикладных исследованиях и выведению материалов нового поколения на рынок».

Говоря о барьерах в области отечественного материаловедения, Михаил Михайлович озвучил проблему отсутствия производства исходной химии, редких и редкоземельных материалов, исходных высокочистых компонентов для создания материалов нового поколения, которые сегодня все еще закупаются за рубежом, однако эту проблему планируется решить в самое ближайшее время.

Продолжая дискуссию, Алексей Боровков представил компетенции Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии», среди которых:

1. Цифровое проектирование и моделирование (CAD-CAE-HPTC-CAO-CAM-CAAM), цифровые двойники (Digital Twins), бионический дизайн ((Simulation & Optimization)-Driven Bionic / Generative Design), «Умные» цифровые двойники – Smart Digital Twin, (CAD, CAE, CAO, CAM, CAAM, Simulation & Optimization)-Driven Bionic Design, PDM, PLM&Advanced Manufacturing);

2. Новые материалы (композиционные материалы, наноматериалы, метаматериалы, металлопорошки для аддитивного производства);

3. Аддитивные технологии и аддитивное производство, включая 3D-принтеры, технологии, подходы и способы работ с исходными материалами, разработка и производство металлопорошков и набор услуг по 3D-печати;

4. Smart-Manufacturing-технологии и гибридные производственные технологии.

Алексей Иванович также подчеркнул: все, что производится, состоит из материалов – машины, конструкции, оборудование. Однако спикер отметил важность именно триады «материал – технологии изготовления – конструкции», которую необходимо непрерывно оптимизировать.

Переходя к примерам, Алексей Боровков рассмотрел ряд своевременных и сверхактуальных проектов в интересах предприятий Госкорпораций «Ростех» и «Росатом». Так, была запущена исследовательская работа по разработке экспериментальной технологии создания цифрового двойника морского газотурбинного двигателя и редуктора в составе агрегата. Спикер подчеркнул, что процесс реализации проекта позволяет выйти на новый уровень развития целой отрасли.

Также Алексей Иванович представил проект для Топливной компании «ТВЭЛ» – создание цифрового двойника тепловыделяющей сборки реакторов ВВЭР и PWR: «Был разработан и с помощью аддитивного производства изготовлен опытный образец оптимизированного высокотехнологичного изделия, эффективность которого по критерию фильтрации повышена в 10 раз!».

Заместитель генерального директора по инновационному и техническому развитию АО «Объединенная судостроительная корпорация» Василий Бойцов напомнил, что «ОСК» представляет собой диверсифицированный холдинг, который работает со всеми классами судов, применяя для их строительства самые современные материалы и технологии. В качестве примера спикер привел российский аппарат «Витязь», который в 2020 году опустился на дно Марианской впадины: его корпус изготовлен из высокотехнологичного материала, который позволяет обеспечивать нулевую плавучесть аппарата на глубинах до 12 км.

Вместе с тем директор по технологическому развитию Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» Андрей Шевченко рассказал, что сегодня холдинг серьезно занимается новыми материалами по 10 направлениям совместно с заинтересованными партнерами в судостроении и авиастроении, используя цифровые платформы и выстраивая полные завершенные цепочки от идеи до разработки и внедрения.

В завершении пленарной сессии организаторы мероприятия провели голосование по определению ключевого вызова цифрового моделирования материалов и технологий, результатом которого стало выявление проблемы неэффективного взаимодействия между исследователями и промышленностью по внедрению новых материалов и новых производственных технологий. Участники дискуссии высоко оценили возможность обсуждения разработки инновационных материалов для прорывных технологий, а также выразили заинтересованность в систематическом проведении подобного рода встреч на различных площадках.

Публикации в СМИ:

• "Робот-химик и цифровой двигатель: молодые ученые Петербурга представили проекты на Конгрессе в Сочи" (телеканал "Санкт-Петерьург", 9 декабря 2021 года)