18 ноября директор МИЦ «Композиты России» МГТУ им. Н.Э. Баумана Владимир Александрович Нелюб рассказал про опыт Бауманского университета в моделировании и создании новых конструкционных и функциональных материалов с заданными свойствами. Доклад был сделан в рамках заседания Научного Совета РАН по материалам и наноматериалам, которое прошло online-формате.
Взрывной рост вычислительных мощностей, появившиеся технологии обработки больших данных, искусственный интеллект открывают безграничные возможности для материаловедения. Цифровизация науки и производства должна объединить методы фундаментального материаловедения с помощью суперкомпьютерного моделирования, создания баз данных, инженерного программного обеспечения, автоматизацию производственных и эксплуатационных процессов и цикл вторичной переработки в единую систему цифрового материаловедения.
В МГТУ имени Н.Э. Баумана накоплен значительный опыт применения цифровых подходов для решения инженерных задач по разработке следующих конструкторско-технологических решений. В их числе, композитные лопасти и винты для беспилотных летательных аппаратов, гребные валы, пространственные размеростабильные конструкции для космических аппаратов, вентиляторные лопатки для турбин, радиопоглощающие и радиоотражающие композитные конструкции, рефлекторы для межспутниковой связи, железнодорожные аппарели, мобильное дорожное покрытие, корпусные элементы манипуляторов и многие другие.
В качестве примера использования в нашем Центре новых методик цифрового моделирования существует решение задачи по разработке высокоэффективных технологий для создания многофункциональных композитов, обладающих высокой сдвиговой прочностью, стойкостью к воздействию молний и экранирующими свойствами в заданном диапазоне волн.
Эта задача была последовательно решена путем разработки методики оценки модуля адгезионной связи, разработки моделей волокнистого композита и создания автоматизированной системы проектирования композитных конструкций. Созданные модели волокнистого композита учитывают адгезионное взаимодействие в системе волокно-матрица и позволяют определять толщину граничного слоя. Эти модели составили основу комплекса автоматизированного проектирования APM WinMachine Composite Materials, который мы используем в качестве прикладного аппарата для инженерных расчетов. Ядром комплекса являются модули AMP StructFEM, APM Civil Engineering, APM MultiPhysics. Использование комплекса автоматизированного проектирования позволяет оптимизировать реологические свойства связующих и определять оптимальные значения характеристик используемых материалов. В итоге был разработан эффективный метод управления свойствами композитов путем нанесения на поверхность углеродных лент металлических покрытий заданной толщины и природы и разработаны технологии создания многофункциональных материалов на основе органических и неорганических матриц. Данное техническое решение было использовано при разработке ремонтных технологий, прежде всего в условиях отрицательных температур. Предложенные модели позволили в короткие сроки разработать технологию изготовления ремонтных бандажей, которая позволяет восстанавливать ресурс нефтепровода, способствует снижению потерь тепла при транспортировке нефти и одновременно повышает адгезию бандажа к поврежденному металлическому трубопроводу.
Создание цифровых баз данных по материалам и технологиям их переработке на основе искусственного интеллекта и интеграции с соответствующими модулями инженерного программного обеспечения позволит успешно решать сложные инженерные задачи и содействовать в выполнении Дорожной карты «Новые материалы и вещества».
С докладами также выступили профессор Сколковского института науки и технологий, д. ф.-м.н., Habilitation, PhD, профессор РАН Артём Ромаевич Оганов, первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» ГК «Росатом», д.т.н., профессор Алексей Владимирович Дуб, директор НИВЦ МГУ член-корр. РАН Владимир Валентинович Воеводин. Со вступительным словом выступал председатель Научного совета РАН, академик Сергей Михайлович Алдошин.
Межотраслевой инжиниринговый центр «Композиты России» – это структурное подразделение МГТУ им. Н.Э. Баумана, созданное 15 июня 2011 года для содействия в разработке, производстве и коммерциализации высокотехнологичных решений университета в области новых материалов и информационных технологий, формирования научного задела и современных образовательных технологий и программ. Деятельность Центра осуществляется при поддержке Минобрнауки и Минпромторга России в рамках исполнения поручения Правительства Российской Федерации. Центр реализует «замкнутый цикл» инжиниринговых и научно-образовательных услуг, от разработки до внедрения технологий и промышленной продукции в ключевые сектора экономики РФ, такие как: транспортный, строительный, ЖКХ, энергетический, нефтегазовый, медицинский и IT.
МГТУ имени Н.Э. Баумана – национальный исследовательский университет, один из крупнейших в России и Европе. Бауманский университет является лидером среди российских вузов по общему объему НИОКР (ежегодно до 6 млрд. рублей). В МГТУ им. Баумана создана инновационная структура, включающая в себя 22 научно-образовательных центра мирового уровня. Особенностью научно-образовательных центров является их междисциплинарность, что позволят создавать технологический прорыв на стыке наук. Общая численность консолидированного коллектива университета (студенты, сотрудники и преподаватели) 35 тысяч человек.