Основным препятствием внедрения аддитивных технологий является инерция мышления специалистов, привыкших к традиционным методам производства. Чтобы справиться с этой проблемой, Университет МИСИС, совместно с АО «Наука и инновации» (часть Госкорпорации «Росатом»), ООО УК «Металлоинвест», АО «ОМК», ЦАГИ и другими партнерами, создает передовую инженерную школу «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» (МАСТ).
Она нацелена на подготовку квалифицированных кадров и реализацию проектов, соответствующих стратегическим направлениям научно-технологического развития Российской Федерации, особенно в области новых материалов и технологий для перспективных ядерных энергетических установок.
Выпускники школы МАСТ получат теоретические и практические знания, что позволит им эффективно управлять жизненным циклом изделий в отечественном машиностроении. Они также смогут разрабатывать новые композиционные материалы и промышленные технологии.
Еще одно важное направление работы школы – развитие регенеративной медицины. Здесь акцент сделан на создание уникальных технологий трехмерной биопечати и проектирование биопринтеров нового поколения. Ученые рассчитывают на государственную регистрацию этих устройств для клинического применения к 2030 году, что значительно продвинет возможности биомедицинских технологий.
ПИШ МАСТ фокусируется на пяти ключевых направлениях, основанных на цифровых технологиях, таких как цифровое материаловедение, аддитивные технологии, металлургия, технологии высокоточного литья и биоматериалы с 3D-биопечатью.
ПИШ МАСТ активно принимает участие в программе Госкорпорации «Росатом», осуществляя научные исследования по проекту, связанному с управлением качеством металлических материалов через влияние на их кристаллическую структуру при затвердевании. Этапы этого проекта уже привели к уникальным данным о фазовых переходах в расплавленных материалах.
Эти результаты стали основой для новой системы лазерного сканирования, разработанной НИИ НПО «ЛУЧ», которая будет использоваться в аддитивных установках следующего поколения, способных создавать материалы с улучшенным сопротивлением к хрупкому разрушению. Это расширит возможности аддитивного производства, особенно в атомном машиностроении.
Кроме того, в ПИШ МАСТ созданы концепции новых биопринтеров, включая устройства для in-situ печати и гибридные модели. Технология комбинированной 3D-биопечати позволяет эффективно интегрировать полимерные материалы и гидрогели для создания заменителей органов, таких как кожа, что обеспечивает лучшую биоинтеграцию в организмах пациентов.
Технология in-situ предлагает значительные преимущества по сравнению с традиционной биопечатью, так как позволяет использовать организм пациента в качестве инкубатора для клеток, что исключает необходимость трансплантации.
В ПИШ МАСТ активно развивают аддитивные технологии в атомной отрасли, сотрудничая с такими организациями, как АО «ОКБ Гидропресс» и АО «НПО «ЦНИИТМАШ». Эти работы направлены на создание элементов защиты для атомных реакторов, и успешные испытания могут привести к первому серийному производству аддитивных изделий для энергетических установок.
В 2023 году был представлен прототип 3D-принтера для безмодельной керамической печати, который открывает новые горизонты для точного литья. Школа акцентирует внимание на обучении студентов через участие в реальных проектах, что удобно для их профессионального роста.
ПИШ МАСТ, благодаря активному участию в конкурсах, продолжает продвигать свои идеи. Например, на хакатоне, организованном Сеченовским университетом в ноябре 2023 года, была представлена команда студентов кафедры инжиниринга технологического оборудования Университета МИСИС, которая выиграла первое место за разработку модели имплантата черепа с необходимыми биомеханическими характеристиками.
Разработка нового изделия, предназначенного для операций на черепе, представляет собой значительный шаг в медицине, так как оно будет служить как для защиты головного мозга, так и для восстановительных процедур на лицевой части головы.
В то же время, образовательные учреждения, такие как ПИШ МАСТ в Университете МИСИС, сталкиваются с проблемами устаревшего оборудования и технологий. В центре всех преобразований находятся две ключевые инициативы – «Виртуальная лаборатория» и «Фабрика для обучения».
Основная цель «Виртуальной лаборатории» заключается в активном применении отечественного программного обеспечения, что способствует созданию сообщества пользователей и стимулирует развитие отечественных технологий.
«Фабрика для обучения» представляет собой полноценный научно-производственный комплекс, где студенты могут осваивать технологические решения и применить их на практике. Здесь доступно современное оборудование, включая 3D-принтеры, способные обрабатывать различные материалы, такие как металлы и полимеры.
В планах на 2024 год запуск установки для горячего изостатического прессования. В рамках данного комплекса студенты получают возможность пройти полный цикл порошкового и аддитивного производства, что значительно увеличивает уровень практической подготовки.
Кроме того, ПИШ МАСТ активно работает над созданием нормативной документации и ведет разработку лаборатории цифровой трансформации, которая будет внедрять современные SMART-стандарты в производство, обеспечивая соответствие новым требованиям аддитивных и цифровых технологий.
Планируется создание лаборатории точного литья, оснащенной современными технологиями 3D-печати, на базе специализированных участков для литья под давлением и по выплавляемым моделям. Эта лаборатория будет заниматься производством литых деталей из сплавов цветных и черных металлов, применяемых в различных отраслях, включая авиационную, космическую и автомобильную.
Ключевая задача ПИШ МАСТ заключается в привлечении талантливой молодежи. Для этого разрабатываются программы сотрудничества с предприятиями-партнерами, где студенты одновременно обучаются и решают практические задачи.
Для поддержки студентов предусмотрены повышенные стипендии и, при необходимости, предоставление жилья. Чтобы адресовать разные уровни подготовки, организуются бесплатные выравнивающие курсы по математике, физике и другим профильным предметам.
В дополнение большое внимание уделяется развитию мягких навыков для эффективного командного взаимодействия в решении сложных научных задач. Используя международный опыт, ПИШ МАСТ применяет современные образовательные практики, включая обучение команд из специалистов различных направлений для реализации комплексных проектов.
Студенты имеют возможность проходить практику на ведущих промышленных предприятиях, что гармонично дополняет обучение в университете, обладающем современной инфраструктурой.
Студенты программы ПИШ МАСТ успешно завершили стажировку в Центре аддитивных технологий Ростеха (АО «ЦАТ»), который занимает лидирующие позиции в области аддитивного производства в России.
В рамках школы предлагаются четыре магистерские программы, включая «Биомедицинская инженерия и биофабрикация», «Цифровое управление технологическими процессами металлургии и машиностроения», «Новые материалы. Порошковые и аддитивные технологии» и «Современные материалы и методы получения высокоточных отливок». Разработка учебных программ осуществляется с участием ведущих специалистов, обладающих значительным научным и практическим опытом.
В частности, в сотрудничестве с ВНИИА им. Н. Л. Духова (сектор Госкорпорации «Росатом») создаётся новая магистерская программа по «Цифровому материаловедению», ориентированная на подготовку кадров для проекта «Прорыв». Образовательные программы, находящиеся на пересечении различных дисциплин, играют важную роль в развитии новых технологий.
Взаимодействие с Сеченовским университетом позволит открыть новое направление аддитивных технологий в медицине, что приведёт к образованию специалистов, умеющих разрабатывать медико-инженерные решения.
Студенты программы также будут касаться разработки и применения отечественных порошковых материалов, таких как титан и его сплавы, что, в свою очередь, способствует созданию персонализированных высококачественных имплантатов для медицинских нужд.
Все программы дополнительного профессионального образования адаптированы под требования отрасли и уровень подготовки студентов. Две специализированные программы по «Аддитивным технологиям в металлургии и машиностроении», разработанные с участием специалистов Госкорпорации «Росатом», уже получили высокую оценку среди предприятий.
Первая программа нацелена на улучшение профессиональных компетенций в соответствии с современными стандартами в области 3D-технологий, в то время как вторая программа охватывает применение 3D-технологий в различных областях.
Однако использование аддитивных технологий требует наличия нормативной документации, поэтому в ПИШ МАСТ была введена программа по «Стандартизации передовых производственных технологий». Она направлена на обучение работников научного и машиностроительного дивизионов Госкорпорации «Росатом», ответственных за внедрение новых технологий в атомной энергетике.
Планы «Росатома» предусматривают, что в течение десяти лет около 500 выпускников ПИШ МАСТ НИТУ МИСИС станут основой для развития атомной отрасли, значительно повлияв на её прогресс, причём не менее половины из них будет трудоустроено в научно-исследовательские институты и предприятия.
