Математическое моделирование и базы данных позволят ускорить разработку новых материалов
Ученые из Госкорпорации «Росатом», Российской академии наук и вузов презентовали проекты по развитию цифрового материаловедения на форуме-выставке новых материалов и технологий «АМТЕХРО».
В мероприятии, которое состоялось 15-17 ноября в Москве, приняли участие руководители и эксперты Росатома, Российской академии наук, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Новосибирского государственного университета, других вузов и научных институтов, представители Минпромторга и промышленных предприятий. Как отметил директор по технологическому развитию Росатома
Андрей Шевченко на пленарном заседании, Госкорпорация активно участвует в развитии всех четырех направлений дорожной карты: аддитивных технологий, композиционных материалов, редкоземельных металлов и цифровом материаловедении.
«
Атомный проект в Советском Союзе состоялся в значительной степени благодаря появлению новых материалов. Росатом всегда занимался материалами и продолжает это делать. Вопрос создания новых материалов достаточно сложный. Мы слышим потребности разных отраслей в материалах, которые нужны для производства уже сейчас, речь даже не про материалы будущего. Однако по мановению волшебной палочки они не появятся, для этого необходимо пройти большой путь. Росатом сейчас активно превращается в технологическую компанию, у нас уже больше 80 новых бизнесов и понятно, что на сегодняшний день мы не везде имеем нужные компетенции. И за этими компетенциями мы приходим к нашим уважаемым коллегам из Российской академии наук: смотрим какие решения уже есть и предлагаем те вопросы, которые нам хотелось бы решить», – сказал Андрей Шевченко.
Особое внимание на форуме уделили теме развития цифрового материаловедения, входящей в дорожную карту развития высокотехнологичного направления «Технологии новых материалов и веществ». Росатом организовал отдельную сессию, посвященную тематике применения цифровых инструментов в материаловедении.
Председатель индустриального совета Центра компетенций НТИ по новым функциональным материалам Новосибирского государственного университета
Антон Рязанцев отметил, что существующие цифровые инструменты позволяют кратно ускорить процесс разработки и внедрения новых материалов в промышленность. В настоящее время эксперты центра работают над созданием единой платформы цифровых инструментов, включающей базы данных, алгоритмы и методики, для решения задач материаловедения.
Научный руководитель приоритетного направления научно-технологического развития Росатома «Материалы и технологии», первый заместитель генерального директора научного дивизиона Росатома (АО «Наука и инновации»)
Алексей Дуб обратил внимание участников сессии на необходимость создания специального раздела в дорожной карте с перспективными направлениями развития материаловедения, где будут собраны проекты для решения будущих задач. «
Нам важно не потерять эти перспективные проекты. Раздел можно наполнять обобщением работ, которые возникают из выполнения прикладных задач, или сразу пытаться решать задачи как перспективные. Рассчитываем, что в 2025 году такой раздел появится», – добавил Алексей Дуб.
Руководитель направления Частного учреждения по обеспечению научного развития атомной отрасли «Наука и инновации»
Михаил Шварц рассказал про реализацию проекта «Виртуальный принтер» – это комплекс цифровых инструментов для моделирования и технологической подготовки процессов аддитивного производства. Программное обеспечение, которое создают ученые Росатома, состоит из трех программных блоков: проектирование, математическое моделирование и подготовка производства. Помимо отечественного ПО «Виртуальный принтер», в отрасли разрабатываются и другие цифровые продукты для развития аддитивных технологий, а также отечественные 3D-принтеры и материалы для печати в рамках Единого отраслевого тематического плана.
«
Мы применяем комплексный подход и не ограничиваемся только проектом «Виртуальный принтер». Конструктору и расчётчику при проектировании изделия нужны свойства материалов, для решения этой задачи мы создаем базу данных свойств материалов, синтезированных по аддитивным технологиям. Для обеспечения стабильного качества печати необходимо создание универсальных программно-аппаратных платформ по управлению оборудованием для печати в реальном времени с использованием современных систем мониторинга и контроля, и такая платформа уже разрабатывается в Росатоме», – пояснил Михаил Шварц.
Цифровое моделирование уже применяется для создания материалов и предсказания их свойств. По словам кандидата физико-математических наук начальника отдела ФГУП «ВНИИА им.Н.Л.Духова»
Алексея Янилкина, специалисты организации разработали ряд инструментов для моделирования материалов с применением машинного обучения и анализа данных, которые использовали при подборе материала для корпуса ВВЭР.
Эксперты Росатома продолжают работу над цифровой платформой «Технологии, материалы и конструкции», которая позволит управлять проектами и работать с данными по материалам. Продукт поможет решить проблему по поиску корректных данных о материалах для инженерных кадров, рассказал руководитель проектного офиса «Цифровая платформа «Технологии, материалы и конструкции» АО «Атомэнергопром»
Лев Донковцев.
Для справки:
Дорожная карта развития высокотехнологичного направления «Технологии новых материалов и веществ» реализуется в рамках Соглашения между Правительством Российской Федерации и Госкорпорацией «Росатом». В соответствии с дорожной картой, до 2030 года планируется создать почти сотню новых продуктов по направлениям: полимерные композиционные материалы, редкоземельные металлы и аддитивные технологии, а также цифровое материаловедение, которое развивают Центры компетенций НТИ на базе МГТУ им. Н.Э. Баумана и Новосибирского государственного университета. Дорожная карта в новом формате утверждена решением коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации 19.12.2022 № ВПК-35р, обновленное Соглашение по развитию высокотехнологичного направления «Технологии новых материалов и веществ» было подписано 16.01.2023 Заместителем Председателя Правительства, Министром промышленности и торговли Российской Федерации Д.В.Мантуровым и генеральным директором Госкорпорации «Росатом» А.Е.Лихачевым.
Комплексная программа «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ» (КП «РТТН») разработана Госкорпорацией «Росатом» совместно с НИЦ «Курчатовский институт», Российской академией наук, а также Министерством науки и высшего образования РФ. Она включает разработку новых передовых технологий и материалов, образцов новой техники, техническое перевооружение, строительство уникальных комплексов и объектов инфраструктуры в области атомной энергетики и термоядерного синтеза, а также атомных станций малой мощности. В апреле 2022 года указом Президента РФ принято решение о продлении КП РТТН до 2030 года, в настоящее время продолжаются мероприятия, направленные на выполнение Указа. Головной научной организацией по КП РТТН определен НИЦ «Курчатовский институт».
Большинство научных исследований и разработок Росатома выполняются в рамках ЕОТП. Это общий свод НИОКР, ориентированный на разработку приоритетных направлений научно-технологического развития Росатома. Направления ЕОТП: проектное направление «Прорыв», нацеленное на создание замкнутого ядерного топливного цикла на базе реактора на быстрых нейтронах, развитие современной ядерной энергетики на базе технологий водо-водяных энергетических реакторов, атомные станции малой мощности, переработка отработавшего ядерного топлива и мультирециклирование ядерных материалов, водородная энергетика, материалы и технологии, ядерная медицина, сверхпроводимость, лазерные, термоядерные и плазменные технологии, а также разработка технологий, в том числе непосредственно для нужд микроэлектроники, атомной, космической и иной промышленности.
Перед российской промышленностью стоит цель в кратчайшие сроки обеспечить технологический суверенитет и переход на новейшие технологии. Государство и крупные отечественные компании направляют ресурсы на ускоренное развитие отечественной исследовательской, инфраструктурной, научно-технологической базы. Внедрение инноваций и нового высокотехнологичного оборудования позволяет Росатому и его предприятиям занимать новые ниши на рынке, повышая конкурентоспособность атомной отрасли и всей российской промышленности в целом.