О нас

Центр НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» - структурное подразделение МГТУ им. Н.Э. Баумана, созданное 28 декабря 2020 года для реализации цифрового подхода к «быстрому» и «сквозному» проектированию, разработке, испытанию и применению новых материалов и веществ. Центр НТИ формирует национальный банк данных и знаний по материалам и их «цифровым двойникам», обеспечивающий получение «цифровых паспортов» и ускоренную сертификацию новых материалов.

1,2+ млрд руб.
объем НИОКР
100+
сотрудников
17+
реализованных проектов


ПРОЕКТЫ

КЛАСТЕР
«КИБЕРПОЛИГОН»
Проект «Создание цифровой системы управления качеством и экономическими показателями при производстве отечественных изделий, в числе энергетического и атомного машиностроения»

Проект «Разработка базы данных свойств материалов, полученных по технологии селективного лазерного плавления»

Проект «Разработка системы неразрушающего контроля качества изделий, выполненных с использованием аддитивных технологий»

Проект «Разработка цифровой модели течения связующего при формовании изделий из ПКМ методами пропитки»

Проект «Разработка цифровой модели полимерных композиционных материалов с учётом комплекса адгезионных взаимодействий на разных масштабных уровнях с целью создания эффективных инженерных систем поддержки и принятия технологических решений»

Проект «Разработка системы прочностных расчетов анизотропных материалов»

Проект «Разработка системы автоматизированного принятия решений по оптимальному выбору композиционных материалов под заданные условия»

Проект «Цифровая технология автоматизированного подбора состава и прогнозирования свойств полупроводящих матриц, обеспечивающих возможность саморегуляции электросопротивления, для систем обогрева различного назначения»
КЛАСТЕР
«НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ»
Проект «Разработка новых функциональных ориентированных 2D и 3D ПКМ, в том числе с использованием графена и его аналогов, и методов их получения с использованием аддитивных технологий»

Проект «Разработка аддитивной технологии создания высокопористых остеоиндуктивных имплантов, обладающих мультимодальным распределением пор и биоактивным покрытием»

Проект «Разработка новых термопластичных связующих и препрегов на их основе, а также цифровых методов проектирования готовых изделий»

Проект «Новые биоразлагаемые материалы и цифровое моделирование их жизненного цикла»

Проект «Разработка самовосстанавливающихся светопроницаемых защитных покрытий цифровых методов оценки их эффективности»

Проект «Разработка новых материалов и покрытий запорной арматуры для экстремальных условий эксплуатации»

Проект «Технологические решения по разработке бумагоподобных материалов с элементами цифрового сопровождения и моделирования»

КЛАСТЕР
«НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
Проект «Разработка системы цифрового управления технологического процесса производства арматуры»

Проект «Разработка оборудования и технологии создания объемных преформ методом укладки ровига, алгоритмов оптимального проектирования и аддитивных технологий изготовления методами трехмерной печати изделий из углеволокнистых композитов с рациональными криволинейными траекториями укладки волокон»

ЗНАЧИМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ



Основная задача Центра НТИ это разработка «Киберполигона цифрового материаловедения» - программно-аппаратного комплекса, обеспечивающего хранение данных о материалах и технологиях их переработки, компьютерное моделирование материалов и их испытаний, а также системы прогнозирования свойств новых материалов. В 2021 году достигнуты следующие основные результаты по созданию Киберполигона (проекты № 1, 2, 5, 9, 12, 13).

В рамках проекта № 1 «Создание цифровой системы управления качеством и экономическими показателями при производстве ответственных изделий, в том числе энергетического и атомного машиностроения» проведено исследование инфраструктуры и производственного ландшафта предприятий потенциальных заказчиков, показавшее наиболее значимые входные параметры системы, оказывающие наибольшее влияние на конечный результат работы. Разработаны модуль ввода, модуль анализа введенных данных, модуль расчета тепловой задачи, модуль расчета структуры металла шва и ОШЗ, модуль расчета механических свойств, модуль расчёта перераспределения диффузионного водорода, модуль прогнозирования стойкости против образования холодных трещин, которые составляют значимую часть всей разработки и помогают решать широкий круг задач при контроле качества сварки.

В рамках проекта № 2 «Разработка базы данных свойств материалов, полученных по технологии селективного лазерного плавления» - разработана структура и создана база данных свойств материалов, полученных по технологии селективного лазерного плавления, в которой содержатся основные сведения о свойствах такого рода материалов, которые обязательно нужно учитывать при разработке и проектировании изделий, получаемых подобными методами. Разработана технологическая документация для экспериментальных образцов методом селективного лазерного плавления, на основании которой будут изготовлены образцы с целью проведения дальнейших испытаний и получения дополнительных свойств.

В рамках проекта № 5 «Разработка системы неразрушающего контроля качества изделий, выполненных с использованием аддитивных технологий» – разработаны технические требования к изделию и его составным частям, на основании которых будет спроектирован автономный сканер-дефектоскоп материалов и изделий, помогающий идентифицировать дефекты изделий и образцов методом неразрушающего контроля. Преимущество заключается в том, что применены научные основы, позволяющие практически полностью устранить «мертвую зону» исследуемой области анизотропных материалов, наличие которой при применении традиционных методов неразрушающего контроля не позволяет в полной мере оценить наличие или отсутствие дефектов в объеме материала.

А также:
  • разработана документация эскизного проекта на макеты составных частей изделия и на само изделие
  • созданы макеты составных частей изделия (дефектоскопа и манипулятора)
  • проведены испытания макета дефектоскопа, которые показали правильность разработанных технических решений

В рамках проекта № 9 «Разработка цифровой модели течения связующего при формовании изделий из ПКМ методами пропитки» Разработана универсальная воспроизводимая методика определения проницаемости армирующих компонентов ПКМ. Также спроектировано и изготовлено уникальное испытательное оборудование для её применения, обеспечивающее точные измерения скорости течения связующего через армирующий материал в заданных условиях формования изделий из ПКМ методами пропитки. Результаты проводимых экспериментов для армирующих компонентов будут использоваться при дальнейшем моделировании процесса пропитки изделий из композиционных материалов.

В рамках проекта № 12 «Разработка системы прочностных расчетов анизотропных материалов» разработан программный модуль «цифровой двойник» материалов, программного комплекса системы прочностных расчетов анизотропных материалов, созданный на основании программной системы «APM Studio», который в будущем будет входить в контур проекта «Цифровой полигон» и решать задачи прочности материалов. Проведены также испытания опытных образцов изделий из ПКМ с различной схемой укладки в целях экспериментальной наработки основных физико-механических характеристик ПКМ. Испытаниям подверглось более 1700 образцов. Данные испытаний будут необходимы для верификации работы системы прочностных расчетов анизотропных материалов, в дальнейших этапах работы.

В рамках проекта № 13 «Разработка системы автоматизированного принятия решений по оптимальному выбору композиционных материалов под заданные условия» разработана структура и создана база данных свойств, полученных при помощи базовых технологий изготовления полимерных композиционных материалов. Она позволит консолидировать информацию о большинстве необходимых свойств компонентов, доступных на отечественном рынке. Был осуществлен поиск по открытым источникам с целью внесения записей в базу данных, начато заполнение базы данных сведениями о материалах и их компонентах. Вместе с тем проанализирована информация, содержащаяся в базе данных, на основе этого анализа разработан алгоритм машинного обучения для решения прямой и обратной задач создания полимерных композиционных материалов. Алгоритм позволяет спрогнозировать свойства композита на основе имеющихся данных о свойствах его компонентов без изготовления образцов и проведения их испытаний. Это в значительной мере позволяет сэкономить временные и финансовые затраты при проектировании изделий и разработке новых материалов.


КОНСОРЦИУМ


Основная задача Центра НТИ это разработка «Киберполигона цифрового материаловедения» - Консорциум Центра создан как сбалансированное сообщество, объединяющие как научные и научно-образовательные организации, так и предприятия, входящие в государственные корпорации, промышленные и инновационные предприятия малого и среднего бизнеса. Указанная комбинация позволяет создать эффективную и быструю цепочку от разработки новых решений в материаловедении до их практического внедрения с применением цифровых технологий.

Организационная структура консорциума будет привязана непосредственно к структуре управления Центра в части операционного управления, которое осуществляет директор Центра. Каждый из участников получит преимущества от участия в работе консорциума, а именно:
  • научные организации: «быстрое» практическое внедрение новых разработок и получение обратной связи о применении новых решений
  • образовательные организации: активное внедрение в образовательный процесс результатов деятельности Центра, переход на цифровые и виртуальные формы обучения и подготовки специалистов
  • коммерческие компании: «переложение» фундаментальных научных результатов и идей через прикладные исследования и разработки в конкретные технологии в интересах коммерческих компаний
  • предприятия и компании, входящие в государственные корпорации: возможность перехода к созданию технологического акселератора, ускоряющего разработку новых материалов и веществ под потребности государственных компаний в рамках разрабатываемых цифровых платформ
  • предприятия малого и среднего бизнеса получают возможность «быстрой» интеграции своих решений в государственные корпорации


Состав консорциума




Партнеры из индустрии




Команда


Владимир Александрович Нелюб
Директор, д.т.н., профессор
«Мы уверены, что полная цифровизация материаловедения
позволит создать устойчивую экономику, достичь высокой
энергоэффективности и экологичной безопасности нашей
страны, сократить издержки на всех стадиях: от добычи
сырья до вторичной переработки»
Александр Александрович Берлин
Заместитель директора, академик РАН, д.х.н.
Алексей Сергеевич Бородулин
Заместитель директора, к.т.н.

Александр Николаевич Калинников
Заместитель директора

Маргарита Васильевна Стоянова
Заместитель директора, к.э.н.

Александр Владимирович Полежаев
Заместитель директора по науке,
к.х.н.
Сергей Сергеевич Музыка
Руководитель проектного офиса