Разработки СПбПУ в области композиционных материалов и аддитивного производства представлены на ИННОПРОМ-2025

Специалисты лаборатории «Полимерные композиционные материалы» Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» активно разрабатывают инновационные решения в сфере технологий оверпринтинга, индукционной сварки ТПКМ, автоматизированной выкладки термопластичных однонаправленных препрегов, проектирования оснасток. Также команда лаборатории создаёт уникальные материалы для аддитивного производства, автоматизированной выкладки и изделия из них.

«Наши основные задачи – это разработка режимов для получения максимальных физико-механических свойств композиционных материалов и определение подходов к постобработке. <…>Сейчас мы активно разрабатываем подходы к получению 3D-печатных оснасток, которые позволят нам значительно снизить стоимость и ускорить скорость производство. На основе тех данных, которые имеем в рамках исследований, можно смело сказать, что мы можем получить свойства, сопоставимые с паспортными данными материалов, которые производят японские и европейские компании. Таким образом, в ближайшей перспективе эти подходы можно внедрять в авиацию и космическое применение», – рассказал заведующий лабораторией «Полимерные композиционные материалы» ПИШ СПбПУ Илья Кобыхно в ходе дискуссии на круглом столе «Термопласты – новые материалы для промышленности» на ИННОПРОМ-2025.

Передовые разработки и достижения Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого были широко представлены на масштабном стенде в рамках ИННОПРОМ-2025. Участники выставки высоко оценили технологические решения в области композиционных полимерных материалов и аддитивного производства. Демонстратор технологии оверпринтинга дал представление о методе изготовления трехслойных композитных панелей, сочетающем автоматизированную выкладку обшивки и аддитивное производство сотового заполнителя. Технология оверпринтинга позволяет интегрировать эти компоненты в единую конструкцию, что обеспечивает повышенную стойкость к ударным нагрузкам, снижение массы конструкции при сохранении прочностных характеристик, возможность локального усиления конструкций, сокращение количества технологических операций и гибкость в проектировании геометрии изделий.

Демонстратор технологии индукционной сварки ТПКМ позволил экспертам оценить способ сварки углепластиков с матрицами из любых термопластичных полимеров с общей толщиной шва до 7,5 мм и получением прочностных характеристик, улучшенных в два раза по сравнению с применением специализированных клеев. Технология индукционной сварки ТПКМ и лабораторный стенд для ее реализации были разработаны в СПбПУ в интересах ПАО «ОДК-Сатурн» (входит в АО «Объединённая двигателестроительная корпорация» Госкорпорации «Ростех»).

С помощью демонстратора технологии автоматизированной выкладки термопластичных однонаправленных препрегов участники и посетители выставки узнали о возможностях создания многослойных композитных конструкций с заданной структурой армирования, в том числе изделий сложной геометрии неограниченных размеров. Технология обеспечивает снижение себестоимости за счет автоматизации процесса, улучшение качества продукции благодаря оптимальному распределению материала, а также повышенную ударную стойкость и виброустойчивость конструкций за счет применения термопластичных полимеров, что особенно востребовано в авиа- и ракетостроении при производстве крупногабаритных обшивок, силовых панелей и других элементов.

На стенде СПбПУ также были широко представлены разработки инженеров лаборатории «Полимерные композиционные материалы» ПИШ СПбПУ в интересах АО «Препрег-СКМ» (входит в состав Композитный дивизион Госкорпорации «Росатом»). В частности, филамент АСМ РЕЕК-3К – революционное решение для аддитивных технологий. Этот материал превосходит традиционные армированные филаменты по прочности в 10 и более раз, открывая новые возможности в создании сложных высоконагруженных деталей. Разработанный с использованием российского углеродного волокна со специальным аппретом и отечественного ПЭЭК, филамент сочетает исключительную механическую прочность, термостойкость и технологичность 3D-печати. Тоупрег АСМ РЕЕК С140UD – это инновационный препрег для автоматической выкладки, созданный на основе углеродного волокна UMT49S-12K и суперконструкционного термопласта полиэфирэфиркетон. Этот материал разработан для высокоточной роботизированной сборки композитных деталей и обеспечивает идеальное сочетание прочности, легкости и технологичности. Тоупрег АСМ РЕЕК С140UD находит применение в самых требовательных отраслях, включая авиацию, ракетостроение и двигателестроение, где критически важны надежность, малый вес и долговечность конструкций. Разработанный с применением углепластика российского производства АСМ РЕЕК-С285S-Ркронштейн демонстрирует физико-механические характеристики, сопоставимые с лучшими мировыми аналогами, обеспечивая надежность и долговечность даже в самых жестких эксплуатационных условиях.

Отметим, что результаты исследований специалистов лаборатории «Полимерные композиционные материалы» ПИШ СПбПУ выступают основой проекта по разработке комплексной технологии получения композитных конструкций методом оверпринтинга для изготовления изделий БПЛА и авиационной техники. Проект реализуется в рамках ключевого научно-технологического направления развития СПбПУ «Системный цифровой инжиниринг» по программе «Приоритет-2030». Итоги проекта позволят сформировать технологии, инструменты и методики для национальных проектов технологического лидерства: «Промышленное обеспечение транспортной мобильности» и «Новые материалы и химия». Разработка обеспечит Композитному дивизиону Госкорпорации «Росатом» увеличение объема производства препрегов, а предприятия Госкорпорации «Ростех» смогут произвести техническое перевооружение производственной базы и разработать демонстраторы, подтверждающие освоение критических промышленных технологий.

Также лаборатория выступает важной образовательной площадкой, которая позволяет решить проблему кадрового дефицита специалистов в области новых материалов. В частности, на базе лаборатории реализуются программы дополнительного профессионального образования «Полимерные аддитивные технологии» и «Разработка, исследование и моделирование полимеров» и ведётся подготовка магистров   по  программе «Механика полимерных и композиционных материалов».