Спецыялісты па трохвымерных тэхналогіях

На факультэце хімічнай тэхналогіі і тэхнікі БДТУ адкрываецца новая спецыяльнасць — “Вытворчасць вырабаў на аснове трохвымерных тэхналогій”. Каб даведацца, што гэта за спецыяльнасць і якіх спецыялістаў будуць рыхтаваць па ёй, мы звярнуліся да Аляксандра Спіглазава, загадчыка кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый. Менавіта на гэтай кафедры і будзе весціся падрыхтоўка па новай спецыяльнасці.

Асаблівасці трохвымерных тэхналогій

Як расказаў Аляксандр Спіглазаў, трохвымерныя, ці адытыўныя, тэхналогіі — тэхналогіі, пры якіх для стварэння вырабу не выкарыстоўваюцца формаўтваральныя інструменты або аснастка. Дэталі атрымліваюцца з дапамогай сінтэзу, 3D-друку, напылення і іншых спосабаў.

“Кола тэхналогій, якія дазваляюць ствараць выраб без выкарыстання фармуючай аснасткі, вельмі шырокі”, — папярэдзіў Аляксандр Спіглазаў.

Самы танны варыянт трохвымерных тэхналогій — FDM-друк, пры якім расплаўлены палімер паслойна па контуры дэталі ачэрчвае яе будучыя габарыты.

“Па гэтым прынцыпе працуюць 3D-прынтары, якія так актыўна рэкламуюцца. Аднак вырабы, зробленыя на іх, з пункту гледжання прамысловага прымянення, маюць шэраг недахопаў”, — адзначыў загадчык кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый БДТУ.

Як патлумачыў суразмоўца, любы выраб павінен валодаць пэўнымі эксплуатацыйнымі якасцямі: вытрымліваць нагрузку, трымаць форму, не мяняць памер і г.д. Аднак забяспечыць набор эксплуатацыйных якасцей у канчатковым вырабе, створаным 3D-друкам, на сучасным узроўні тэхналогій праблематычна.

“Паслойнасць друку стварае вялікую неаднароднасць якасцей у матэрыяле, і гэтай неаднароднасцю складана кіраваць. Для гэтага пры праектаванні вырабу неабходна ўлічваць асаблівасці матэрыялаў, самой тэхналогіі вытворчасці, таму зараз у асноўным друкуюць прататыпы, мадэлі для ацэнкі знешняга выгляду вырабу”, — адзначыў Аляксандр Спіглазаў.

Чаму ўзнікла неабходнасць у такіх спецыялістах?

Нягледзячы на тое, што трохвымерныя тэхналогіі адносна новы кірунак, які патрабуе даследаванняў па пашырэнні іх магчымасцей (дарэчы, яны праводзяцца як у нашай краіне, так і за мяжой), прадстаўнікі кампаній неаднойчы звярталіся ва ўніверсітэт з просьбай падрыхтаваць спецыялістаў для трохвымерных тэхналогій.

“Першымі занепакоіліся, што атрыманыя на 3D-прынтарах мадэлі не прыстасаваны да рэальных умоў эксплуатацыі, фірмы, якія займаюцца вытворчасцю і продажам абсталявання для трохвымернага друку. Аднак убаку не засталіся і буйныя дзяржаўныя прадпрыемствы”, — адзначыў Аляксандр Спіглазаў.

Так, напрыклад, неабходнасць адкрыцця новай спецыяльнасці падмацавалі заяўкамі аб запатрабаванасці спецыялістаў, якія будуць рыхтавацца па ёй (гэта абавязковая ўмова для адкрыцця новай спецыяльнасці), Мінскі завод колавых цягачоў, Асіповіцкі завод аўтамабільных агрэгатаў, “Атлант” і інш. Яно і нядзіўна: таму ж “Атланту” выгадней надрукаваць прататып дэталі, чым зрабіць яе традыцыйным спосабам.

“Халадзільнік фірмы “Атлант” складаецца з 50 унікальных дэталяў: камеры, ручкі і г.д. Каб стварыць гэтыя вырабы па традыцыйных тэхналогіях, з металу робіцца адпаведная форма (аснастка). Форма каштуе дзясяткі тысяч долараў. Да таго ж на яе выраб спатрэбіцца нямала часу, таму прадпрыемствы і імкнуцца мець у сваім штаце спецыялістаў, якія могуць распрацоўваць як вырабы, так і абсталяванне пад трохвымерныя тэхналогіі. Праўда, пакуль галоўнае мэтавае прызначэнне гэтых тэхналогій, у тым ліку на буйных прадпрыемствах, — стварэнне прататыпаў і іх апрабацыя”, — адзначыў Аляксандр Спіглазаў.

“Надрукавалі, сабралі, паглядзелі, ці добра працуе, ці адпавядае патрабаванням эрганомікі, ці мае прывабны дызайн. Калі адказ станоўчы, можна запускаць серыйную вытворчасць”, — дадаў загадчык кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый БДТУ.

Пытанне падрыхтоўкі спецыялістаў разглядаецца і ў Нацыянальнай акадэміі навук як адно з важных у развіцці адытыўных тэхналогій у Рэспубліцы Беларусь.

Чаму менавіта БДТУ?

Як адзначыў Аляксандр Спіглазаў, у БДТУ створана неабходная матэрыяльна-тэхнічная база, якая дазволіць эфектыўна рыхтаваць спецыялістаў па трохвымерных тэхналогіях.

“Безумоўна, да ідэі падрыхтоўкі спецыялістаў па трохвымерных тэхналогіях нас падштурхнулі прадпрыемствы, якія актыўна звярталіся да нас, маючы патрэбу ў такіх спецыялістах. Аднак не меншую ролю адыграў і той факт, што для адкрыцця новай спецыяльнасці ўніверсітэт валодае як неабходнай матэрыяльнай базай (у першую чаргу гэта лабараторыі з неабходным абсталяваннем), так і выкладчыцкімі кадрамі, якія будуць займацца падрыхтоўкай такіх спецыялістаў”, — патлумачыў загадчык кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый БДТУ.

Так, у складзе ўніверсітэта працуюць унікальныя лабараторыі з дарагім абсталяваннем па вывучэнні палімераў і кампазітаў, лакафарбавых пакрыццяў, шкла, керамікі — матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца пры трохвымерных тэхналогіях. Абсталёўваліся лабараторыі як за бюджэтныя сродкі, у тым ліку па дзяржпраграмах, так і за пазабюджэтныя.

“Да таго ж, адкрываючы новую спецыяльнасць, універсітэт набыў два 3D-прынтары, трохвымерны сканер, вылічальную станцыю і плотар”, — дадаў Аляксандр Спіглазаў, які, дарэчы, не так даўно атрымаў грант прэзідэнта краіны на стварэнне і развіццё лабараторнага комплексу па трохвымерным прататыпаванні.

Планы закупак неабходнага тэхналагічнага абсталявання фарміруюцца і далей. Універсітэт разглядае пытанне пакупкі прынтара для друку з парашковых матэрыялаў.

“БДТУ — адзіны ў краіне ўніверсітэт, дзе ёсць удалае спалучэнне кафедр, якія могуць забяспечыць падрыхтоўку спецыялістаў па трохвымерных тэхналогіях. Гэта як кафедры матэрыялазнаўчага характару (напрыклад, кафедра тэхналогіі шкла і керамікі), так і кафедры, навучанне на якіх скіравана на канструктарскую падрыхтоўку і праграмаванне — неабходныя ўмовы для стварэння вырабаў па трохвымерных тэхналогіях і самога абсталявання”, — расказаў загадчык кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый БДТУ.

Кірункі падрыхтоўкі

Як адзначыў Аляксандр Спіглазаў, для будучых спецыялістаў-канструктараў запланавана комплексная падрыхтоўка па некалькіх кірунках, без чаго немагчыма стаць высакакласным спецыялістам па трохвымерных тэхналогіях.

Першая група дысцыплін будзе датычыцца матэрыялазнаўства. Студэнты будуць вывучаць віды матэрыялаў, іх якасці і асаблівасці не толькі ў зыходным выглядзе, але і ў канчатковым вырабе.

“Атрыманая база дазволіць спецыялісту падбіраць матэрыялы такім чынам, каб яны забяспечвалі неабходныя якасці ў гатовым вырабе”, — расказаў загадчык кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый БДТУ.

Так, для студэнтаў спецыяльнасці “Вытворчасць вырабаў на аснове трохвымерных тэхналогій” запланаваны такія матэрыялазнаўчыя дысцыпліны, як “Асновы матэрыялазнаўства і структуры ўтварэння”, “Механіка матэрыялаў адытыўнага сінтэзу” (у рамках вывучэння гэтай дысцыпліны будзе праводзіцца курсавая работа, разлічаная на вывучэнне якасцей зыходных матэрыялаў і іх якасцей у канчатковым вырабе), “Механіка матэрыялаў і канструкцый”, “Метады выпрабаванняў матэрыялаў і вырабаў”. Адзначым, што ва ўніверсітэце працуюць сучасныя даследчыя лабараторыі, дзе ёсць прыборы для ацэнкі якасцей матэрыялаў.

“Мы разумеем, што падрыхтаваць універсальнага спецыяліста, які мог бы працаваць і з палімерамі, і з керамікай, і з металамі, і з будаўнічымі сумесямі, немагчыма, таму з трэцяга курса мы ўвялі дысцыпліны на выбар, разлічаныя на вывучэнне розных матэрыялаў. Студэнты будуць прафілявацца”, — адзначыў Аляксандр Спіглазаў.

Другая група дысцыплін будзе забяспечваць канструктарскую падрыхтоўку. Сур’ёзны блок дысцыплін будзе адведзены вывучэнню камп’ютарных метадаў мадэлявання і канструявання. Гэта значыць, што студэнты будуць вучыцца працаваць у разліковых інжынерных праграмах, якія дазваляюць распрацоўваць трохвымерныя аб’екты і рабіць з імі неабходныя разлікі (напрыклад, на трываласць, цвёрдасць, вібраўстойлівасць і г.д.), весці канструктарскую дакументацыю згодна з ДАСТам.

“Рыхтуючы канструктараў па кампазіцыйных матэрыялах, мы сутыкнуліся з тым, што на розных прадпрыемствах выкарыстоўваюцца розныя праграмныя прадукты. Напрыклад, ProEngineer, Unigraphics, SolidWorks і інш. Таму спецыялісты новай спецыяльнасці спачатку будуць вывучаць расійскую праграму T-Flex, універсальную і адначасова лёгкую ў навучанні. Затым, ужо на 4-м курсе, калі студэнт больш-менш вызначыцца з прадпрыемствам, дзе хацеў бы працаваць, у рамках работы над курсавым і дыпломным праектам будзе вывучаць праграму, на якой працуюць на выбраным ім прадпрыемстве”, — патлумачыў загадчык кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый БДТУ.

Трэці блок дысцыплін разлічаны на вывучэнне тэхналагічных аспектаў трохвымерных тэхналогій. Падрыхтоўка падразумявае вывучэнне відаў, спосабаў рэалізацыі трохвымерных тэхналогій, сярод якіх, напрыклад, лазернае спяканне, напыленне і г.д., а таксама вывучэнне працэсу кіравання імі для стварэння вырабу патрэбнай якасці.

Чацвёрты блок дысцыплін скіраваны на вывучэнне абсталявання для рэалізацыі трохвымернай тэхналогіі.
“Такая падрыхтоўка дазволіць выпусціць якаснага спецыяліста, які будзе запатрабаваны на прадпрыемствах краіны”, — упэўнены Аляксандр Спіглазаў.

Што за мяжой?

Як расказаў загадчык кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый БДТУ, у свеце актыўна адкрываюцца курсы, так ці інакш звязаныя з трохвымернымі тэхналогіямі. Навучанне на іх доўжыцца ў сярэднім 40—120 гадзін. Як правіла, на іх вучаць рыхтаваць мадэлі для 3D-друку ў спецыяльных камп’ютарных праграмах.

“Гэтыя курсы ўяўляюць сабой падрыхтоўку аператараў па абслугоўванні прынтараў”, — адзначыў Аляксандр Спіглазаў.

Што да ўніверсітэцкай адукацыі, то ў Расіі была адкрыта магістратура па спецыяльнасці “Адытыўныя тэхналогіі” на базе Санкт-Пецярбургскага нацыянальнага даследчага ўніверсітэта інфармацыйных тэхналогій, механікі і оптыкі. Яшчэ адзін прыклад з Расіі: ва Уральскім федэратыўным універсітэце імя першага Прэзідэнта Расіі Б.М.Ельцына пакуль толькі ствараецца вучэбны план па названых тэхналогіях для першай ступені вышэйшай адукацыі.

Наконт далёкага замежжа Аляксандр Спіглазаў сказаў, што падрыхтоўка ў галіне трохвымернага прататыпавання вядзецца там у рамках прамысловага дызайну.

“Мы арыентуемся на падрыхтоўку спецыялістаў больш сур’ёзнага ўзроўню. На выхадзе атрымаем канструктара як вырабаў, створаных па трохвымерных тэхналогіях, так і абсталявання, якое будзе працаваць па гэтым прынцыпе”, — рэзюмаваў загадчык кафедры механікі матэрыялаў і канструкцый БДТУ.

Святлана ШЫЯН.
Фота Алега ІГНАТОВІЧА.