В Институте передовых производственных технологий (ИППТ) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого стартовала новая магистерская программа "Компьютерный инжиниринг и цифровое производство"

7 сентября 2015 года в Институте передовых производственных технологий (ИППТ) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого состоялась первая лекция по аддитивным технологиям в рамках открытой в этом году новой магистерской программы "Компьютерный инжиниринг и цифровое производство", реализуемой ИППТ совместно с кафедрой "Механика и процессы управления" Института прикладной математики и механики СПбПУ.

Напомним, что Институт передовых производственных технологий создан в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого в феврале 2015 года как основа для формирования проблемно-ориентированных научно-исследовательских лабораторий и центров развития передовых производственных технологий с участием структурных подразделений университета, высокотехнологичных компаний и научно-исследовательских центров. 

Научный руководитель ИППТ - проректор по перспективным проектам, руководитель Инжинирингового центра "Центр компьютерного инжиниринга" (CompMechLab®, ИЦ ЦКИ) СПбПУ, профессор А.И. Боровков,  исполнительный  директор ИППТ – С.В. Салкуцан.

В первой (теоретической) части лекции заместитель директора по развитию аддитивных технологий Инжинирингового центра "Центр компьютерного инжиниринга" (CompMechLab^®) СПбПУ Е.В. Белослудцев, главный инженер проектов ИЦ ЦКИ К.А. Тургенев и инженер ИЦ ЦКИ В.Л. Косьмин рассказали студентам о передовых производственных технологиях (ППТ), в первую очередь, об аддитивных технологиях как основе для создания в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособной и кастомизированной продукции нового поколения. 

Передовые производственные технологии рассматриваются как сложный комплекс мультидисциплинарных знаний, наукоёмких технологий и системы интеллектуальных ноу-хау, полученных с помощью длительных и дорогостоящих научных исследований, эффективного применения концепции открытых инноваций и трансфера передовых наукоёмких технологий.

«Базовый класс передовых производственных технологий - это аддитивные технологии, которые одновременно выступают драйвером (“локомотивом”) для создания новых деталей, изделий и конструкций, новых производственных процессов и совершенствования других производственных технологий» - акцентировал внимание Е.В. Белослудцев.

 На фото: заместитель директора по развитию аддитивных технологий Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» Е.В. Белослудцев демонстрирует напечатанную с учетом принципов бионического дизайна на 3D принтере собственной разработки "best-in-class" оптимизированную опору раздаточной коробки передач для автомобиля премиум-класса (разработка Инжинирингового центра СПбПУ)

Далее лекторы представили студентам подробный обзор об аддитивном производстве, которое выступает мощным стимулом для развития цифровых технологий  – компьютерных технологий нового поколения: 

• технологий проектирования (Computer-AidedDesign, CAD), компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга (Computer-Aided Engineering, CAE & High Performance Computing, HPC) на основе математического моделирования, многокритериальной, многопараметрической и топологической оптимизации (Computer-Aided Optimization, CAO), которые “позволят проектировать за пределами интуиции главного конструктора!” (© А.И. Боровков);
• технологической подготовки производства (Computer-Aided Manufacturing, CAM) нового поколения, ориентированного на аддитивное производство (Computer-Aided Additive Manufacturing, CAAM), 
• технологий управления данными о продукте (Product Data Management, PDM) и технологий управления жизненным циклом изделий (Product Life-cycle Management, PLM).

 

На фото (слева направо): заместитель директора по развитию ИЦ ЦКИ Е.В. Белослудцев; главный инженер проектов ИЦ ЦКИ К.А. Тургенев; инженер ИЦ ЦКИ В.Л. Косьмин

 
На фото: студенты 5-го курса, обучающиеся по магистерской программе "Компьютерный инжиниринг и цифровое производство", активно задают вопросы

В ходе занятия особый акцент был сделан на тот факт, что характерной особенностью конструкций, которые получаются в результате применения технологий оптимизации, являются, как правило, сложные и сверхсложные геометрические формы, которые лежат "за гранью интуиции генерального конструктора". Поэтому на протяжении последних 20–25 лет инженеры-расчетчики, которые уже применяли методы оптимизации и получали оптимальные решения, слышали в ответ: "такие оптимизированные детали и конструкции изготовить невозможно", "этого не позволяют сделать даже современные многофункциональные обрабатывающие центры с многоосевыми фрезерными станками с числовым программным управлением (ЧПУ)".

Стремительное развитие аддитивных технологий и аддитивного производства позволяет снять многие производственные ограничения и практически полностью использовать потенциал технологий оптимизации. По сути, конвергенция и синергия двух глобальных трендов (стремительного развития компьютерного инжиниринга, включая технологии оптимизации, и аддитивных технологий) дают возможность говорить о принципиально новом подходе к проектированию и созданию «best-in-class» оптимизированных конструкций – бионическом дизайне – (Simulation & Optimization)-Driven Bionic Design.

 

​

На фото: Е.В. Белослудцев (справа) и К.А. Тургенев (слева) во время лекции

На занятии была подробно представлена информация по аддитивным технологиям и 3D-принтингу, включающему в себя:

• 3D-принтинг металлических (например, из титана) элементов конструкций на основе современных  лазерных технологий (например, селективное лазерное сплавление, прямое лазерное выращивание и т.д.);
• 3D-принтинг композитных структур с оптимальной микроструктурой (что обеспечивает совместное применение CAE-CAO-технологий) 
• 3D-принтинг человеческих органов ("био-принтинг");
• интеллектуальная роботизация и автоматизация производственных процессов (практически, “безбумажное и безлюдное производство”).

На фото: студенты 5-го курса, обучающиеся по магистерской программе
"Компьютерный инжиниринг и цифровое производство"

Во второй (практической) части лекционного занятия тьюторы - руководители курса продемонстрировали студентам работу экструзионного (FDM) 3D принтера "Engineer V2", разработанного сотрудниками Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ.
 

На фото: руководители учебного курса "Компьютерный инжиниринг и цифровое производство"
демонстрируют экструзионный (FDM) 3D принтер "Engineer V2" в работе

 

На фото: студенты 5-го курса, обучающиеся по магистерской программе "Компьютерный инжиниринг и цифровое производство", знакомятся с работой экструзионного (FDM) 3D принтера "Engineer V2"

3D принтер "Engineer V2" позволяет печатать пластиками ABS, PLA, Nylon, LayWood с толщиной слоя 0.1 - 0.4 мм и размерами деталей до 200х200х180мм. Диаметр сопла – 0.35 мм, это позволяет наносить слой 0.100 мм (100 микрон) и строить вертикальные стенки толщиной всего 0.5 мм.

Программа курса предполагает, что каждый студент-магистрант, обучающийся по магистерской программе "Компьютерный инжиниринг и цифровое производство", в течение семестра самостоятельно спроектирует 3D принтер,  "напечает" некоторые детали будущего принтера (иллюстрация принципа - "3D принтер-"родитель" печатает 3D принтер-ребёнка"), проведет сборку принтера, настроит, проверит реализацию заданных характеристик и... каждый студент-магистрант ИППТ получит в подарок самостоятельный спроектированный и изготовленный 3D принтер.

Необходимо отметить, что лекция проходила в формате свободного общения, студенты-магистранты имели возможность задавать вопросы тьюторам - руководителям курса прямо по ходу лекции, что создавало комфортную атмосферу и еще больше мотивировало студентов.

В завершении занятия руководители Инжинирингового центра СПбПУ и тьюторы - руководители курса пожелали всем студентам успехов в освоении аддитивных технологий и активного применения их на практике.

 

---

Справка об Институте передовых производственных технологий СПбПУ

Институт передовых производственных технологий – Институт-лидер в области развития передовых производственных технологий в России, сфокусированный на обеспечении глобальной конкурентоспособности специалистов, знаний, результатов интеллектуальной деятельности, технологий, услуг, продукции и предприятий высокотехнологичных отраслей промышленности России.

Институт передовых производственных технологий представляет собой сетевую структуру, объединяющую:

• имеющиеся в университете подразделения-лидеры, в которых работают специалисты, обладающие компетенциями мирового уровня, регулярно выполняющие высокотехнологичные проекты по заказам ведущих отечественных и зарубежных компаний; 
• институты развития, внешние научно-исследовательские и аналитические центры, работающие в сфере высокотехнологического инжиниринга и консалтинга.

Ядро Института передовых производственных технологий:

	Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) СПбПУ - передовой российский Инжиниринговый центр, сотрудники которого обладают компетенциями в области мульти- и транс- дисциплинарного надотраслевого компьютерного инжиниринга и многолетним успешным опытом работы с ведущими отечественными и зарубежными высокотехнологичными компаниями в различных отраслях промышленности.
	Институт лазерных и сварочных технологий СПбПУ – одна из крупнейших в Европе структур в области лазерных технологий, лидер развития высокопроизводительных аддитивных технологий на основе методов гетерофазной порошковой металлургии и промышленных лазерных технологий.
	Фонд «Центр стратегических разработок «Северо-Запад» – стратегический партнер, технологический консультант и координатор деятельности ИППТ, обладающий опытом реализации национальных форсайт-исследований в различных отраслях промышленности.