Отправим на печать

Если несколько десятилетий назад возможность напечатать руку на принтере звучала как сказка или анекдот, то сейчас свой 3D-принтер есть даже у космонавтов. На данный момент ученые уже воссоздали картину Рембрандта, реактивный двигатель и структуру морской раковины. Футуролог Джереми Рифкин утверждал, что появление 3D-печати — это признак начала третьей промышленной революции.

Нередко в СМИ термин «3D-печать» приравнивают к понятию «аддитивное производство» без уточнения конкретной технологии. Но на самом деле за термином «3D-печать» может скрываться множество самых разных методов аддитивного производства, в том числе стереолитография, FDM-процесс (послойное нанесение полимера), лазерное спекание или сплавление металлических материалов, прямое лазерное выращивание, холодное газодинамическое напыление металлических изделий и другие технологии.

Аддитивные технологии (от англ. additive — добавка) — это довольно молодая технологическая концепция, зародившаяся в 1980-х годах в Японии, хотя сам метод был известен и намного раньше. Ее суть — создание функциональных изделий путем послойного добавления материала — наплавляя или напыляя порошок, добавляя жидкий полимер или накладывая слои композиционного материала.

Такой подход позволяет создавать конструкции сложной формы, которые невозможно или нерентабельно изготавливать с помощью традиционных методов: штамповки, формования, фрезерования, литья и последующей механической обработки. За рубежом эти технологии стремительно набирают популярность в различных сферах: от создания медицинских протезов до печати космических двигателей для NASA и SpaceX.

В этом году в России на базе НИТУ «МИСиС» открывается образовательная программа «Аддитивные технологии для производственной отрасли». Ее особенность в том, что она включает себя и магистратуру, и аспирантуру, так как реализуется в рамках недавно разработанной концепции Integrated PhD (IPhD). Программа рассчитана на молодых людей, желающих связать свою карьеру с наукой: учиться им предстоит два года в магистратуре и три года в аспирантуре.

Главное преимущество программы, по мнению ученых «МИСиС», — она дает студентам четкое понимание, в каком направлении они будут работать в будущем. Уже на первом курсе магистратуры они сами определяют, чем будут заниматься ближайшие пять лет. Гораздо комфортнее творить науку, не испытывая сомнений по поводу дальнейшего трудоустройства, тем более под руководством ведущих ученых.

Среди преподавателей программы — Игорь Смуров, под руководством которого защищено 8 кандидатских диссертаций во Франции, и Андрей Травянов, у которого более 40 научных статей в российских и зарубежных научных журналах, а также Владимир Чеверикин и Павел Петровский, под руководством которых была защищена первая в НИТУ «МИСиС» диссертация по аддитивным технологиям.

По сути, образовательная программа подразумевает подготовку ученого международного уровня: специалиста, способного разрабатывать инновационные материалы для современной промышленности.

«Мы собираемся готовить будущих Нобелевских лауреатов, академиков и первооткрывателей. И никак не меньше», — поясняет Александр Громов, один из организаторов программы, главный научный сотрудник Инжинирингового центра быстрого промышленного прототипирования высокой сложности.

После поступления студент сможет определиться с профилем учебной и научной работы. На выбор предоставляется более 30 вариантов: от материалов для медицины до электронной и световой микроскопии. 

За пять лет молодому ученому предстоит пройти обучение не только в России, но и за рубежом по программе обмена. Создатели программы утверждают, что их выпускники смогут ориентироваться в международной научной среде. Среди зарубежных партнеров программы такие научные центры, как Дрезденский университет и Национальная инженерная школа Сент-Этьена во Франции (ENISE). Здесь студенты будут не только учиться, но и проводить исследования в коллаборации с зарубежными коллегами, что для НИТУ «МИСиС» уже стало распространенной практикой.

В обязательную часть программы входит работа над исследованиями, подача заявок на гранты и конкурсы. «Аддитивные технологии сейчас очень на волне [грантов]. В ближайшие 10–15 лет 3D-принтеры будут если не у каждого дома, то в каждом офисе. И если нужно что-то напечатать, то ты уже не идешь никуда: задал 3D-модель и печатай. В Западной Европе и Японии это уже сейчас распространено», — говорит Громов.

Участники программы утверждают, что сегодня в России существует острый кадровый дефицит в области аддитивных технологий. «Если говорить о среднем и малом бизнесе, то в одной Москве наберется не меньше сотни компаний — просто наберите „3D-принтинг“ в поисковике. На самом деле потенциальных потребителей аддитивных технологий сейчас очень много. Проблема в кадрах. Вот мы и задумали этот восполнить кадровый пробел», — рассказывает Громов.

Организаторы программы утверждают, что готовы принять и обучить всему студентов, ранее не изучавших аддитивные технологии напрямую практически из любой области знаний, которые хотят освоить необходимые для выполнения научного проекта дисциплины. «Наша задача — подготовить универсального инженера будущего. Чем больше технологий он освоит, тем лучше он будет готов работать на передовом производстве, а может быть, открыть свое», — уточняет Громов.

Ученый уверен, что аддитивные технологии применимы в разных сферах, но самые интересные тренды — всегда в космической и авиационной промышленности.

По мнению Громова, совсем скоро 3D-принтеры смогут печатать по принципу «все-из-всего»: «Когда-нибудь будет универсальный принтер, который сможет печатать любое изделие из гетероструктурных гетерогенных материалов. Да и даже собирать детали не надо будет:, задаете свойства материала, свойства изделия и получаете продукт. Это уже будут принтеры с искусственным интеллектом, которые сами смогут и материал подобрать. Это будущее не за горами. И мы приглашаем студентов, которые хотят этот „хайтек“ развивать самостоятельно, а не наблюдать за ним со стороны».

Лидия Георгиева

А теперь проверьте, что вы знаете об аддитивных технологиях: