Новые материалы
Одной из прорывных технологий в материаловедении стало появление композитов — сложных неоднородных материалов, состоящих из армирующего компонента и матрицы, обладающих повышенной прочностью, легкостью и пластичностью. Композиты существуют достаточно давно, но постоянно изобретаются новые материалы и расширяются области их применения. Они очень разнообразны по своим свойствам и применяются в спорте, медицине, строительстве и многих других областях. В нашей области уже пять лет работает технологический комплекс ICM Glass — первое предприятие в России по производству пеностекла и самое крупное в Европе. Пеностекло используется как в жилом и коммерческом строительстве, так и в промышленной теплоизоляции, дорожном строительстве.
В будущем композитные конструкции можно будет начинять «умными компонентами» – чипами и контроллерами, позволяющими изменять свойства помещений и техники. Это приведет к появлению «активных сред» – рабочих, жилых и учебных пространств, управляемых интеллектуальными системами и/или пользователем в зависимости от необходимых задач или настроения. Что делает современное материаловедение еще более кросс-дисциплинарным: при разработке строительных блоков из новых материалов надо будет учитывать будущую электронную «начинку».
При этом за короткое время произошел качественный скачок от ручных технологий в композитной отрасли к автоматизированным на базе цифровых центров и роботизированных систем. В самой природе материала заложен принцип аддитивности — послойного наращивания будущей детали. Раньше считалось, что производство изделий из полимерных композитов практически не поддается автоматизации в силу особенностей сложной структуры материала, но технологии не стоят на месте, и теперь это возможно. Это сильно повлияет на требования к специалистам отрасли: потребуется расширение базовых знаний не только по смежным специальностям в области композитов, но и серьезное освоение принципов информационных технологий. Для создания композитов будут использоваться системы цифрового проектирования (CAD), а само производство должно стать автоматизированным и максимально безотходным.
3D-печать дает возможность создать деталь любой геометрической формы, что снимает многие прошлые производственные ограничения.
Помимо композитов, существует множество других инновационных материалов. Например, уже есть полимерные материалы, способные «залечивать» возникающие в них дефекты (в полимер добавляют капсулы с затягивающим веществом, которое при возникновении трещины высвобождается, растекается по трещине и затвердевает). Есть самоочищающиеся материалы, которые отталкивают воду и загрязнения. Сплавы с эффектом памяти формы дают возможность решать сложные инженерные задачи в авиакосмической технике, приборостроении и медицине.
В развитии электроники большую роль играют углеродные наноматериалы — в частности, их использование позволит делать гаджеты еще более портативными. Новые керамические материалы также вызывают большой интерес (особенно в авиакосмической и военной отраслях) в связи с высокой прочностью и способностью выдерживать очень высокие температуры. Ведутся разработки композитных материалов с керамической матрицей.
Поскольку забота об экологии и экономия ресурсов являются неотъемлемым условием устойчивого развития, производство будет становиться все более «чистым» (с минимальным количеством отходов), и одной из важных задач в отрасли будет вторичное использование композитных материалов по замкнутому циклу.
Примеры задач будущего
- Дизайн новых композитных материалов под конкретную задачу
- Расчет целесообразности использования композитов на всем жизненном цикле продукта
- Прогнозирование открытия новых рынков или пересборки имеющихся под композиты
- Создание оборудования для работы с композитными материалами
- Создание отдельных библиотек для работы в системах CAD/CAE
- Разработка методов контроля качества композитных материалов
- Разработка встроенных в материал датчиков (композитный «интернет вещей»)
- Повышение точности проектирования для обеспечения большей чистоты производства
- Вторичная переработка композитных материалов
Профессии
Рециклинг-технолог
Рециклинг-технолог — специалист по разработке и внедрению технологий многократного использования материалов, созданию новых материалов из промышленных отходов, а также разработке технологий безотходного производства. Новые технологии позволяют создавать материалы специально под конструкцию, что позволяет учитывать при разработке и их вывод из эксплуатации.
Тренды
Надпрофессиональные навыки и умения
Системный инженер композитных материалов
Системный инженер композитных материалов —специалист, который занимается заменой традиционных решений при выборе материалов на композитные в строительстве, машиностроении и робототехнике, медицине и других отраслях. Системный инженер должен досконально разбираться в свойствах традиционных конструкционных материалов, чтобы определить эффективность замещения традиционного материала композитным.
Тренды
Надпрофессиональные навыки и умения
Специалист по разработке методов контроля качества новых материалов
Специалист по разработке методов контроля качества новых материалов — профессионал, разрабатывающий как официальные стандарты качества для новых материалов, так и непосредственно методы контроля их качества, функциональности и безопасности.
Надпрофессиональные навыки и умения
Технолог-материаловед по обработке композитов
Технолог-материаловед по обработке композитов — занимается лазерной, пучковой, радиационной обработкой и отверждением композитных материалов и материалов фотоники.
Надпрофессиональные навыки и умения
Специалист по созданию библиотек CAD/CAE
Специалист по созданию библиотек CAD/CAE — создает библиотеки для работы с новыми композитными материалами в системах цифрового проектирования. Сочетает навыки конструктора композитов и углубленное знание программирования.
Надпрофессиональные навыки и умения
Разработчик оборудования для работы с композитными материалами
Разработчик оборудования для работы с композитными материалами— специалист, создающий высокоточное автоматическое оборудование (3D-принтеры, роботизированные системы и т .д.). Этим оборудованием будут пользоваться в дальнейшем все специалисты отрасли.
Надпрофессиональные навыки и умения
Аддитивный инженер
Аддитивный инженер — конструктор-материаловед, специализирующийся на применении аддитивных технологий в сфере композитных материалов. Этому специалисту необходимо нестандартное инженерное мышление в связи с неограниченностью геометрических форм.
Надпрофессиональные навыки и умения
Маркетолог в области композитов и керамики
Маркетолог в области композитов и керамики— специалист, который прогнозирует и проектирует открытие новых рынков или пересборку имеющихся под композитные материалы. Он обладает системным форсайт-мышлением, анализирует передовые технологии и понимает, как они могут повлиять на существующие рынки.
Надпрофессиональные навыки и умения
Инженер-экономист по работе с композитами
Инженер-экономист по работе с композитами— специалист, рассчитывающий экономическую целесообразность использования композитов на всем жизненном цикле продукта. В сложных инженерных конструкциях могут использоваться самые разнообразные материалы, и применение композитов оправдано не во всех случаях. Если системный инженер композитных материалов создает эти материалы, то инженер-экономист по работе с композитами определяет, где данные материалы необходимы.
Надпрофессиональные навыки и умения
Где можно получить базовое образование,
чтобы стать таким специалистом?
