kommersant.ru: "Любой масштабный проект — это вызов, позволяющий нашей команде выйти на новый уровень"

Самарский университет им. Королева наращивает число научно-исследовательских работ, выполненных в интересах индустриальных партнеров. В минувшем году самарское предприятие ПАО "ОДК-Кузнецов" внедрило в производство новую технологию изготовления деталей, разработанную Самарским университетом. В чем заключалась уникальность новой технологии и зачем вообще понадобилось что-то менять в производственном процессе? Может ли разработка вуза применяться другими российскими предприятиями? На эти и другие вопросы "Ъ-Науке" ответил Виталий Смелов, директор Института двигателей и энергетических установок (ИДЭУ) Самарского университета им. Королева.

— В конце прошлого года вуз завершил разработку технологии аддитивного производства деталей и узлов горячей части индустриальных газотурбинных двигателей. В чем уникальность этой технологии? И для решения каких задач внедряли эту технологию?

— У нас в университете с 2010 года действует лаборатория аддитивных технологий (процесс изготовления деталей путем послойного добавления материала прим. ред.) Изначально мы разрабатывали и отрабатывали процесс 3D-печати пластиками, далее освоили технологии быстрого прототипирования и литья металлов по выплавляемым моделям. Уже почти десять лет мы занимаемся лазерной сваркой и "выращиванием" деталей различного применения из металлических порошков. Новые технологии всегда интересны индустриальным партнерам, ведь скорость внедрения инноваций в большие производственные компании не очень высокая, тогда как на базе университетов создаются хайтек-площадки, где ведутся разработки самых перспективных, даже фронтирных проектов, особенно в области аддитивного производства. В первую очередь технологии 3D печати металлами эффективно применять при производстве наукоемкой и высокотехнологичной продукции, ведь они позволяют добиться значительного экономического эффекта: снизить себестоимость и сроки изготовления. Например, в камерах сгорания газотурбинных двигателей используются компоненты из хромоникелевых сплавов, которые очень трудно обрабатываются лезвийными инструментами. Традиционный технологический процесс основан на использовании бесприпускового литья, раската, сварки, пост-обработки. Используется большое количество технологической оснастки, контрольных приспособлений. Отсюда на производстве возникает задача снизить трудоемкость и металлоемкость, так как в некоторых случаях до 80% от массы заготовки теряется и превращается в металлическую стружку.

В 2021 году совместно с ПАО "ОДК-Кузнецов" мы оформили заявку на реализацию комплексного проекта и организацию высокотехнологичного производства индустриальных ГТД с интеллектуальной системой конструкторско-технологической подготовки для повышения функциональных характеристик. Работа финансировалась за счет бюджетных средств Министерства науки и высшего образования РФ, при этом ПАО "ОДК-Кузнецов" осуществляло софинансирование проекта из собственных средств.

Конечным результатом выполнения проекта стала организация высокотехнологичного производства индустриальных ГТД на базе предприятия, внедрение интеллектуальной системы конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) деталей и узлов горячей части индустриальных газотурбинных двигателей (ГТД) с использованием верифицированных на технологическом двигателе оптимизированных конструкций деталей двигателя и параметрически связанных с ними аддитивных технологий их изготовления, мероприятия по снижению трудоемкости и производственных издержек на 30-40%, повышение эксплуатационной технологичности и функциональных характеристик данных деталей на базе единой цифровой платформы проектирования, производства и испытаний индустриальных ГТД.

Проект является уникальным по нескольким причинам. Он стал одним из крупнейших для университета по размеру финансирования и по объемам научно-исследовательских работ в 2021 году. Реализация проекта длилась три года. В рамках контракта с предприятием были закуплены лабораторные установки для вуза, а также модернизировано оборудование на ПАО "ОДК-Кузнецов". Аддитивная технология создания горячих частей двигателей, предложенная нами, предполагает использование двух методик. Во-первых, это технология селективного лазерного сплавления. Во-вторых, технология прямого лазерного выращивания. Она предназначена для создания крупногабаритных изделий диаметром до двух метров.

Ключевые технологии аддитивного производства ДСЕ индустриальных ГТД направлены на ресурсосбережение и повышение управляемостью жизненным циклом конечного продукта. За счет сокращения количества производственных операций и оснастки, увеличения гибкости и адаптации производства к требованиям перспективных индустриальных ГТД, синергетического эффекта виртуальных испытаний, имитационного моделирования и оптимизации технологических процессов произошло совершенствование цепочки создания материальных ценностей: сокращение срока и стоимости производства и ремонта ГТД, увеличение срока эксплуатации и ресурса.

Об университете

Самарский университет является одним из 29 национальных исследовательских университетов России и входит в число участников федеральных проектов "Приоритет 2030" и "Передовые инженерные школы". Университет занимает 45 место в рейтинге лучших вузов России по данным рейтингового агентства RAEX (Эксперт РА). Входит в ТОП-20 лучших вузов страны по девяти предметным рейтингам, в ТОП-10 лучших инновационных вузов России, в ТОП-3 лучших вузов страны в области авиационной и ракетно-космической техники. 82% выпускников университета трудоустраиваются в течение полугода после окончания университета.

— Применимы ли предложенные университетом решения для других отечественных предприятий?

— Сейчас к нам поступает большое количество запросов от совершенно разных предприятий на опытные разработки с применением аддитивных технологий. Неоспоримым преимуществом данной технологии является несомненно значительное сокращение сроков производства и экономия ресурсов, так как не требуется технологическая подготовка и дополнительная оснастка на самом предприятии.

Данная технология обеспечивает производителям при конструировании двигателей совершенно новый функционал. Если ранее изделие сложной геометрической формы изготавливалось в несколько этапов, то с помощью 3D печати этот процесс идет значительно быстрее, точнее и эффективнее. С ее помощью конструкторы и технологи могут разработать процесс изготовления для любого изделия, задать необходимые геометрические формы, подобрать оптимальные режимы сплавления, оценить характеристики материала в готовой детали.

Мы планируем и впредь участвовать в разработке новых технологий для других предприятий. Более того, вуз может выступать подрядчиком по инжинирингу и промышленному изготовлению функциональных изделий, встроится в кооперационную цепочку поставок. Например, изделия из труднообрабатываемых или специальных материалов. В настоящее время на базе Института двигателей и энергетических установок мы разрабатываем проект совместного масштабного производства малоразмерных газотурбинных двигателей с применением аддитивных технологий. Как предполагается, продукция может быть востребована сразу несколькими предприятиями, причем не только в Самарском регионе.

— Такое тесное сотрудничество с предприятиями на пользу не только ученым. Какие плюсы есть для студентов университета? Участвуют ли они в научно-исследовательских проектах?

— Любой столь масштабный проект — это новый вызов и амбициозная цель. Выполнение таких проектов позволяет вывести команду института на другой уровень, усовершенствовать компетенции. По сути, на базе университета создается новая инфраструктура для решения мультидисциплинарных задач, например, материаловедения и технологий машиностроения, физики лазерного синтеза и компьютерного моделирования. Фактически работы от нашего института вела молодежная команда лаборатории аддитивных технологий, доля молодых ученых в возрасте до 39 лет была 70%, с участием ведущих ученых и молодых инженеров нескольких кафедр нашего университета. В процесс вовлекались студенты и аспиранты. Благодаря этому ребята погружались в профессию, участвуя в реальных проектах.

93 научных проекта выполнили в Самарском университете в интересах индустриальных партнеров за 2023 год

— Сейчас на государственном уровне ведется масштабная работа по повышению престижа инженерного образования. Создано 50 передовых инженерных школ, в том числе в Самарском университет им. Королева, увеличивается количество бюджетных мест в вузах по техническим направлениям подготовки. Готовы ли работодатели обеспечить всех выпускников университета рабочими местами?

— Действительно, в рамках передовой инженерной аэрокосмической школы Самарского университета им. Королева мы создаем сегодня целые команды специалистов, способных решать нестандартные инженерные задачи. Наши студенты, в частности, разрабатывают малоразмерные газотурбинные двигатели для беспилотников, еще одна команда занимается ракетными двигателями, двигателями внутреннего сгорания, автоматизацией, робототехникой и многим другим. Задача университета — уловить тренды развития науки и технологий и сделать так, чтобы после пяти лет обучения наши выпускники обладали востребованными и самыми передовыми компетенциями.

При этом важно, что индустриальные партнеры также участвуют в подготовке выпускников, организуя производственную практику или вкладываясь в университетскую инфраструктуру через финансирование научных исследований. Также существует практика создания совместных конструкторских бюро, когда студенты со второго-третьего курса уже подключаются к решению научных задач в интересах определенного предприятия. Сами предприятия заинтересованы в таком формате, потому что получают возможность взаимодействовать со студентами и привлекать лучших из них на работу. Однако и наши выпускники могут выбирать предприятие, на котором хотели бы работать. За них среди компаний ведется настоящая охота.

— Какие еще проекты вы реализуете с другими индустриальными партнерами?

— Инжиниринговый центр на базе нашего института работает в интересах сразу нескольких индустриальных партнеров, которым нужны новые технологии для решения прикладных задач. Это и Самарский куст компаний ОПК: "Металлист-Самара", "Авиаагрегат", несколько предприятий, входящих в холдинг "Объединенная двигателестроительная корпорация": "ОДК-Кузнецов", "ОДК-Авиадвигатель", партнеры из других регионов. Такое сотрудничество обеспечивает значительный объем финансирования. По итогам прошлого года общая стоимость научно-исследовательских работ, выполненных ИДЭУ для индустриальных заказчиков, составила более 300 млн руб. Это позволяет нам повышать квалификацию научных сотрудников и студентов, развивать материально-техническую базу и инфраструктуру, то есть лаборатории, оборудование, программное обеспечение. И, как следствие, получать новые заказы от индустриальных партнеров, которые не могут самостоятельно в рамках своих производств выполнить комплекс тех или иных исследований.

Справка

Какие работы выполнил Институт двигателей и энергетических установок Самарского университета для внедрения технологии аддитивного производства деталей газотурбинных двигателей

Заказчик (индустриальный партнер): ПАО "ОДК–Кузнецов", входящее в федеральный холдинг "Объединенная двигателестроительная корпорация"

Срок работ: 2021-2023

Цель проекта: Организация высокотехнологичного производства индустриальных газотурбинных двигателей

Этапы работы

• В рамках проекта ИДЭУ разработал комплексную технологию аддитивного производства деталей и узлов горячей части газотурбинных двигателей. Технология отрабатывалась на пяти видах деталей малоэмиссионной камеры сгорания: горелочное устройство, наружный и внутренний кожухи камеры сгорания, а также наружное и внутреннее кольца аппарата закрутки.
• Создана методика цифровой организационной конструкторско-технологической подготовки аддитивного производства.
• Создана интеллектуальная система комплексной конструкторско-технологической подготовки производства деталей индустриальных ГТД.
• Модернизирована установка технологического лазерного выращивания "ИЛИСТ" в интересах индустриального партнера проекта ПАО "ОДК–Кузнецов".

Источник: kommersant.ru