О проекте
Проект «Композит» реализуется в ТулГУ с 2022 года в формате «greenfield» и направлен на обеспечение предприятий ВПК региона и ИНТЦ «Композитная долина» современными технологиями композитов и кадрами.
СТП подразделяется на четыре продуктовых проекта: синтез термопластичных полимеров, аддитивные технологии и материалы, композиты для нефтегазовой химии и ВПК, проектирование и изготовление оснастки. Такой подход позволят реализовать сквозную модель разработки материалов технологий — от синтеза исходных полимеров до разработки материалов, конструкции изделий и оснастки для их получения.
Решаемая проблема
- Специалисты ВПК (конструктора и технологи) часто не обладают достаточным опытом в области проектирования изделий из композитов и организации композитных производств.
- Предприятия ВПК и госсектора не готовы идти на риски, с которыми связано внедрение новых материалов и технологий, из-за чего отказываются от перспективных возможностей в пользу традиционных решений.
Технологическое решение
Университет не просто разрабатывает композит, а предлагает комбинацию материала, оснастки, расчета изделия и технологии изготовления головного образца детали.
Выступает в роли опытной композитной мастерской для апробирования смелых решений или выпуска малых объемов необходимых материалов, которые экономически не выгодны партнерам.
Преимущества
- Тесное взаимодействие с предприятиями ВПК региона в области подготовки кадров. Исторически 80% конструкторов и технологов региона – это выпускники ТулГУ. Композит – это не сталь, и разработка материала ведется вместе с конструкцией.
- «Преимущество отставших»: мы сразу выходим на наиболее прорывные направления – аддитивные технологий в композитах и термопластичные композиты, а в оснащении сразу на стадию опытных технологий.
Результат и продукт
- Функциональные добавки для полимерных композитов (в том числе на основе полиэфиркетонкетона) и спецмарки готовых материалов;
- Линейка композитных филаментов для 3D-печати методами FDM/FFF со спецсвойствами, а также линейка композитных лент для автоматизированной выкладки, прессования и намотки конструкционных изделий;
- Типовые изделия и ТУ/техпроцессы для композитов в нефтегазовой отрасли;
- Оснастка для производства изделий из композиционных материалов, изготавливаемая традиционными методами и с применением аддитивных технологий.
Характеристики и параметры продукта:
- не менее 4-х продуктовых марок добавок с объемом выпуска более 500 кг/г к 2028 году;
- не менее 15-ти продуктовых марок лент и филаментов с объемом выпуска более 2 т/г к 2028 году, + МИП
- не менее 14-ти типов изделий для нефтегазовой отрасли (ТУ и техпроцессов) к 2028 году;
- не менее 10-ти комплектов оснасток в год к 2028 году.
Внедрение и коммерциализация
Потенциальные потребители:
- Рынок РФ для полиэфирэфиркетона – около 50-ти тонн в год (выпускается в РФ около 2-х тонн в год);
- Материалы для 3D-печати РФ – 4-6 млрд руб. (доля FDM-FFF>30%);
- Продажи уплотнений – 10-20 млрд руб. (доля полимеров – 10-20%);
- Рынок композитов РФ – 76 млрд рублей на 2024 (доля оснастки – 10-20%).
Заключено соглашение о сотрудничестве с АО НПО «УНИХИМТЕК» и хоз. договора на разработку технологий и выпуск продукции на сумму 11 млн. рублей.
Также реализуется совместная долгосрочная программа выпуска материалов с компанией ООО «АТЕКО» с заданным целевым объемом выпуска около 2 т/год материалов для аддитивных технологий.
С корпорацией Ростех, холдинг «Высокоточные комплексы» реализуется долгосрочная программа взаимодействия по целому перечню направлений, включая композиты.
Основными конкурентными являются возможность сочетать разные технологические стадии и оперативно работать на стыке технологических процессов. При разработке материалов для заказчиков можно сразу протестировать их перерабатываемость в изделия, для новых материалов – проанализировать их применимость в различных технологиях – прессовании, литье, выкладке. В сочетании с быстротой реализации это привлекает заказчиков.
Кейс
Одним из примеров является создание оснастки в короткий срок для выпуска подложек специзделий. Благодаря внедрению аддитивных технологий в изготовление оснастки пресс-форма, изготовление которой из металла требует несколько недель, в центре «Композит» ТулГУ была изготовлена за несколько дней и оперативно отработана технология выпуска. Прочности оснастки оказалось достаточно для внедрения в серийный выпуск изделий, который сейчас осуществляется на предприятии партнере - АО НПО «УНИХИМТЕК».
Дополнительная информация:
Подготовка кадров осуществляется собственными силами в рамках программы обучения в магистратуре по направлениям «Машиностроение. Технология и оборудование композиционных и функциональных материалов» и «Химическая технология», также ведется подготовка специалистов предприятий по программе ДПО «Аддитивные технологии в машиностроении».
В рамках Межуниверситетского научно-технологического центра «Композит» созданы следующие подразделения:
- Студенческое конструкторское бюро «Полимерные композиты и технологическая оснастка», в котором молодежный коллектив постигает тонкости проектирования;
- Молодежная лаборатория химии композиционных и углеродных материалов, в которой производятся исследования и разработки новых материалов;
- Инжиниринговый центр «Наукоемкие технологии в машиностроении», осуществляющий функции взаимодействия с заказчиками и выпуска продукции.
Совместная деятельность с партнерами (МГУ, ИОХ, КБГУ, ЮРГПУ (НПИ), АО «КБП» (Холдинг «Высокоточные комплексы» Ростех), АО НПО «УНИХИМТЕК», ОХК «Щекиноазот», АО «НПО «СПЛАВ» имени А.Н. Ганичева», АО «КИНЕФ», АО «Композит», ООО «НПК», ООО «АТЕКО», М-Shape, ООО «Лега»).
«В разработке самые интересные результаты возникают, как правило, на стыке технологий или технологических стадий»
«Благодаря наличию сквозного комплекса компетенций от синтеза и материалов до изделий и оснастки мы интересны для всех участников цикла внедрения композитов, что важно для реализации проекта ИНТЦ «Композитная долина»
Малахо А.П. Руководитель проекта