Коллектив ученых Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разрабатывает собственную методику проектирования и создания композиционных материалов мультифункционального назначения с сетчатыми структурами.
Материалы создаются в рамках стратпроекта «Концептуальное проектирование и создание сетчатых материалов различного функционального назначения» программы стратегического развития «Приоритет-2030». Технология проектирования основана на решении многопараметрической задачи и включает в себя всесторонний анализ геометрии и условий работы конструируемого изделия, топологической оптимизации его геометрических параметров и подбора рациональной сетчатой структуры материала. На основании численных данных, поступающих из натурных испытаний материала и из реального процесса изготовления деталей, происходит уточнение начальных и граничных условий математической модели изделия, повышая ее точность и качество.
В настоящее время ученые активно ведут поиск новых свойств у материалов природного происхождения. Но иногда такие свойства приходится «программировать» буквально вручную, чтобы расширить возможности их применения и достичь максимальной эффективности в их использовании. Так, сейчас создаются метаматериалы для биомедицины и машиностроения, что позволит найти новые решения в области импортозамещения.
«Метаматериалы — это искусственные материалы, позволяющие конструировать собственные атомоподобные единицы и создавать изделия с беспрецедентно эффективными свойствами. Эти интеллектуальные свойства материалов обусловлены их микроструктурной геометрией, — поясняет руководитель комплексного проекта д-р техн. наук, профессор кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ Аэлита Никулина. — Практическая область применения этих уникальных материалов достаточно разнообразна, и при реализации нашего проекта мы постарались сконцентрироваться на машиностроении и высокотехнологичной биомедицине».
Одной из задач ученых НГТУ НЭТИ является разработка технологии изготовления персонализированных имплантатов из биосовместимых титановых сетчатых пластин для проведения операций по восстановлению лицевого и мозгового отделов черепа. Это один из наиболее сложных видов операций реконструктивной хирургии, где в основном применяются импортные технологии и материалы.
Чтобы снизить зависимость отечественной медицины от зарубежной продукции новосибирские ученые решили объединить компетенции практикующих хирургов и инженеров.
«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: материаловедения в машиностроении, проектирования технологических машин и технологии машиностроения», — подчеркивает доцент кафедры проектирования технологических машин НГТУ НЭТИ Вадим Скиба.
На данный момент разработана технология проектирования и производства матриц, используемых для изготовления титановых сетчатых пластин методами пластического деформирования. Спроектирован и введен в производство пятикоординатный обрабатывающий центр (многоцелевой станок с числовым программным управлением и возможностью обработки в пяти координатах) для изготовления матриц индивидуальных сетчатых имплантатов. Изготовленные на нем прототипы переданы специалистам Федерального центра нейрохирургии в Новосибирске для оценки их работоспособности. Ученые уверены, что завершить изготовление всей линейки специализированного оборудования возможно всего через полтора года.
Второй задачей коллектива являлась разработка технологии проектирования и изготовления корпусных элементов оборудования системы регистрации параметров движения поездов и автоведения. Ученым и инженерам удалось модернизировать подход к проектированию и наладить на производственных площадях вуза изготовление конструктивных элементов, необходимых для систем управления движением поездов.
«Специалистам Западно-Сибирской дирекции моторвагонного подвижного состава — структурного подразделения Центральной дирекции моторвагонного подвижного состава (филиал ОАО «РЖД») 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.
Коллектив исполнителей считает, что разработанная технология поможет заместить большую часть импортных деталей, которые выходят из строя. Например, в НГТУ НЭТИ уже «закрывают» потребности в большинстве уникальных деталей, входящих в состав оборудования издательско-полиграфического комплекса вуза, на котором лежит большая нагрузка по производству печатной продукции.
«Наша технология позволила самостоятельно изготавливать необходимые комплектующие непосредственно на производственных площадках университета. Практика показала, что качество деталей и время их службы не уступает оригинальным элементам. Предварительно рассчитанная стоимость одного упрочненного фиксатора на 25 % ниже стоимости зарубежного аналога», — сообщает Вадим Скиба.
Третьей задачей коллектива явилась разработка технологии концептуального проектирования и создания интегрального высокотехнологичного оборудования, в котором при конструировании станочной и инструментальной оснастки будут использованы композиционные материалы с сетчатыми структурами. Ученые и инженеры НГТУ НЭТИ создали гибридный станочный комплекс, обладающий мультифункциональными возможностями.
Специалисты протестировали методику проектирования и схему реализации металлообрабатывающего технологического оборудования на базе токарно-винторезного станка. Им удалось доказать, что его использование может повысить эффективность металлообработки, а именно — увеличить производительность изготовления деталей вращения. Это стало возможным за счет поверхностной закалки металла методом высокоэнергетического нагрева токами высокой частоты и его механической обработки без промежуточных переустановок деталей и инструментов.
Источник: Управление информационной политики Новосибирского государственного технического университета
Сервис «Комментарии» - это возможность для всех наших читателей дополнить опубликованный на сайте материал фактами или выразить свое мнение по затрагиваемой материалом теме.
Редакция Информио.ру оставляет за собой право удалить комментарий пользователя без предупреждения и объяснения причин. Однако этого, скорее всего, не произойдет, если Вы будете придерживаться следующих правил:
Претензии к качеству материалов, заголовкам, работе журналистов и СМИ в целом присылайте на адрес
Информация доступна только для зарегистрированных пользователей.
Уважаемые коллеги. Убедительная просьба быть внимательнее при оформлении заявки. На основании заполненной формы оформляется электронное свидетельство. В случае неверно указанных данных организация ответственности не несёт.