Коллектив ученых из Новосибирского государственного технического университета (НГТУ НЭТИ) разрабатывает собственную методику проектирования и создания композиционных материалов мультифункционального назначения. Их использование в биомедицине и машиностроении позволит найти новые решения в области импортозамещения.
Методика проектирования включает в себя всесторонний анализ геометрии и условий работы конструируемого изделия, а также топологической оптимизации его геометрических параметров — распределения материала в проектной области при воздействии на нее заданных нагрузок — и подбора оптимальной сетчатой структуры материала.
Ученые ищут новые свойства у материалов природного происхождения, программируют такие свойства вручную, чтобы расширить возможности их применения. Так коллектив НГТУ НЭТИ создает метаматериалы для биомедицины и машиностроения.
«Искусственные материалы позволяют конструировать собственные атомоподобные единицы и создавать изделия с беспрецедентно эффективными свойствами. Эти интеллектуальные свойства материалов обусловлены их микроструктурной геометрией, — поясняет руководитель комплексного проекта, д.т.н., профессор кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ Аэлита Никулина, — Практическая область применения этих уникальных материалов достаточно разнообразна. При реализации проекта мы постарались сконцентрироваться на машиностроении и высокотехнологичной биомедицине».
Одна из задач ученых НГТУ НЭТИ – разработка технологии изготовления персонализированных имплантатов из биосовместимых титановых сетчатых пластин. Их используют для проведения операций по восстановлению лицевого и мозгового отделов черепа. Для проведения таких операций сейчас применяются в основном импортные технологии и материалы.
«Стоит задача частичного или полного импортозамещения. Мы своими силами, обладая необходимыми навыками и компетенциями, можем изготовить такое оборудование. Для выполнения этого проекта объединились несколько кафедр — Кафедра материаловедения в машиностроении, Кафедра проектирования технологических машин и Кафедра технологии машиностроения», — подчеркивает доцент кафедры проектирования технологических машин НГТУ НЭТИ Вадим Скиба.
Университет уже разработал технологию проектирования и производства матриц (элементом, формообразующих будущее изделие), используемых для изготовления титановых сетчатых пластин методами пластического деформирования. Спроектировал и ввел в производство пятикоординатный обрабатывающий центр для изготовления матриц индивидуальных сетчатых имплантатов. Произведенные на нем прототипы переданы специалистам Федерального центра нейрохирургии в Новосибирске для оценки работоспособности. Завершить изготовление всей линейки специализированного оборудования ученые планируют в 2024 году.
Второй задачей коллектива НГТУ НЭТИ является разработка технологии проектирования и изготовления корпусных элементов оборудования системы регистрации параметров движения поездов и автоведения. Ученым и инженерам уже удалось модернизировать подход к проектированию и наладить на производственных площадях вуза изготовление элементов, необходимых для систем управления движением поездов.
«Специалистам Западно-Сибирской дирекции моторвагонного подвижного состава — структурного подразделения Центральной дирекции моторвагонного подвижного состава (филиал ОАО «РЖД») — на испытания переданы комплекты изготовленных изделий для оценки их работоспособности и проведения эксплуатационных испытаний. Расчеты предварительной стоимости деталей показали, что она на 10-25 % ниже стоимости закупаемых аналогов. Сейчас обсуждается возможность формирования заказа на производство крупной партии деталей», — рассказывает Вадим Скиба.
По мнению разработчиков, новая технология поможет заместить большую часть импортных деталей, которые выходят из строя. Например, в НГТУ НЭТИ уже удовлетворяются потребности в большинстве уникальных деталей оборудования издательско-полиграфического комплекса вуза.
НГТУ НЭТИ разрабатывает собственную методику проектирования и создания композиционных материалов в рамках стратегического проекта «Новые материалы для прорывных технологий» по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).
