{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade.

Page 1

#6 | 87 | 2019

Композитный

www.Kompomir.ru


Колонка редактора

Дорогие друзья! Я рада снова обратиться к вам со страниц нашего журнала! Этот номер последний из номеров 2019 года, и я, по традиции, хочу поблагодарить всех, кто принимал участие в создании журнала в этом году. Ведь именно их публикации формируют у наших читателей представление о том, что нового и интересного создаётся в «композитном» мире, какие направления сегодня являются мировым трендом, и каков вектор, по которому будет развиваться отечественная композитная отрасль в ближайшем будущем. Мы благодарны огромной армии наших читателей, поддерживающей нас своим неизменным интересом. Поверьте, мы очень дорожим этим вниманием. В следующем году журнал «Композитный мир» отмечает своё пятнадцатилетие. И в этом, безусловно, заслуга всех вас! В этом номере мы разместили анонс мероприятий, в которых журнал планирует принять участие в 2020 году. А это значит, что наше общение продолжится.

Читайте с пользой! C уважением, Ольга Гладунова

Открыта подписка на 2020 год podpiska@kompomir.ru

Композитный мир | #6 (87) 2019

3


Содержание Научно-популярный журнал

Композитный мир #6 (87) 2019

Дисперсно- и непрерывнонаполненные композиты: стеклокомпозиты, углекомпозиты, искусственный камень, конструкционные пластмассы, пресс-формы, матрицы, оснастка и т. д. — ТЕХНОЛОГИИ, РЕШЕНИЯ, ПРАКТИКА! Регистрационное свидетельство ПИ № ФС 77-35049 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций от 20 января 2009 г. ISSN — 2222-5439 Учредитель: ООО «Издательский дом «Мир Композитов» +7 (812) 318-74-01 www.kompomir.ru Директор: Сергей Гладунов gladunov@kompomir.ru Главный редактор: Ольга Гладунова o.gladunova@kompomir.ru Вёрстка и дизайн: Влад Филиппов По вопросам подписки: podpiska@kompomir.ru По вопросам размещения рекламы: o.gladunova@kompomir.ru Advertising: Maria Melanich maria.melanich@kompomir.ru marketing@kompomir.ru Номер подписан в печать 14.11.2019 Отпечатано в типографии «Премиум Пресс» Тираж 7500 экз. (печатная + электронная версия) Цена свободная Адрес редакции: 190000, Санкт-Петербург ул. Большая Морская, дом 49, литер А помещение 2Н, офис 2 info@kompomir.ru * За содержание рекламных объявлений редакция ответственности не несет. При перепечатке материалов ссылка на журнал «Композитный Мир» обязательна.

Новости

8 13

Российские новости

Мировые новости

Интервью

18

Создавая будущее

Событие Достижения и прогнозы развития отрасли композитов обсудили на форуме «Композиты без границ» — 2019

в Баку прошла IX ежегодная международная конференция «Композиты СНГ»

22 26

Отрасль Мировое производство углеродных волокон

www.instagram.com/kompomir www.vk.com/club10345019 www.facebook.com/groups/1707063799531253

6

Композитный мир | #6 (87) 2019

Новые материалы, новые проекты, новая экономика

Современное производство непрерывного базальтового волокна

28 34 36


Содержание

Материалы

Термопластичные композитные технологии

38

Новый эпоксидный отвердитель VESTALITE® S от компании Evonik

42

Технологии Программный комплекс для проектирования судов из композиционных материалов

46

Применение Опыт создания стеклопластиковых куполов при строительстве мечети в городе Шали

Первая композитная пултрузионная балка бампера из уретанакрилатных смол Crestapol®

Отраслевые мероприятия 2020

52 58 60

Композитный мир | #6 (87) 2019

7


Российские новости

Специализированный центр компетенций «Технологии композитов» открылся на базе КНИТУ КАИ Компания UMATEX («Росатом») и Казанский национальный исследовательский университет им. А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) 25 октября 2019 года открыли в Казани научно-учебную лабораторию «Специализированный центр компетенций «Технологии композитов» на базе КНИТУ КАИ. В торжественной церемонии открытия лаборатории приняли участие заместитель премьер-министра — министр образования и науки Республики Татарстан Рафис Бурганов, заместитель премьер-министра — министр промышленности и торговли Республики Татарстан Альберт Каримов, ректор КНИТУ КАИ Альберт Гильмутдинов, генеральный директор UMATEX (Росатом) Александр Тюнин, генеральный директор АО «АэроКомпозит» Анатолий Гайданский, генеральный директор ОЭЗ «Алабуга» Тимур Шагивалеев, директор межотраслевого инжинирингового центра «Композиты России» МГТУ им Н. Э. Баумана Владимир Нелюб, а также другие представители бизнеса и образовательных учреждений. Проект направлен на подготовку высококвалифицированных кадров в области композитов. «В XXI веке кадры из разряда «важных» перешли в «крайне важные», потому что это самый ценный ресурс, которым обладают все предприятия, корпорации, регионы, государство. Вот почему так важно фор-

мировать компетенции новых специалистов, а также постоянно повышать квалификацию кадров. Это одна из основных целей, на которую направлено функционирование нашего образовательного центра», — отметил ректор КНИТУ КАИ Альберт Гильмутдинов. Во время презентации центра компетенций гостям продемонстрировали 3D-класс моделирования, где студенты создавали на компьютерах 3D-модель легкового автомобиля, аудиторию изготовления оснастки для формования прототипа легкового автомобиля из композитных материалов, кабинет выкладки прототипа автомобиля из материалов на основе углеродного волокна и процесс отверждения прототипа легкового автомобиля в шкафу, где проводится термообработка. Таким образом участники церемонии познакомились со всей цепочкой процесса изготовления изделия из композитных материалов. Соглашение о создании центра было подписано между UMATEX и КНИТУ КАИ 14 февраля 2019 года. UMATEX обеспечил лабораторию оборудованием и материалами, КНИТУ КАИ предоставил площадку на базе университета, а также компетенции и высококвалифицированных специалистов в области композитных материалов. Центр компетенций призван содействовать повышению квалификации конструкторов, технологов и специалистов, работающих в области проектирования и изготовления изделий из полимерных композиционных материалов. В нем будут проводиться тестирования материалов, стажировка и обучение сотрудников и контрагентов UMATEX, а также реализовываться различные образовательные программы, позволяющие проводить подготовку кадров для композитной отрасти. Во время открытия центра компетенций состоялось подписание соглашения о включении КНИТУ КАИ в состав Межрегионального промышленного кластера «Композиты без границ». Подписи под документом поставили ректор КНИТУ КАИ Альберт Гильмутдинов и генеральный директор UMATEX Александр Тюнин. В рамках мероприятия также прошел круглый стол «Кадры. Технологии. Проекты». В ходе дискуссии спикеры рассуждали о том, какие задачи стоят перед отраслью композитов с точки зрения формирования и развития кадров, разработки новых технологий, изготовления готовых изделий и продуктов для разных индустрий промышленности. www.rosatom.ru


Российские новости

ОНПП «Технология» собрала в Обнинске ученых и экспертов в сфере неметаллических материалов из 65 городов мира С 15 по 17 октября 2019 года в Обнинске прошла XXII международная научно-техническая конференция «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов». Данное знаковое для мирового научного сообщества мероприятие проводит ОНПП «Технология» им. А. Г. Ромашина (входит в Госкорпорацию Ростех). В течение трех дней 500 делегатов из России, Китая, Казахстана, Германии, Франции, Македонии, Белоруссии и Украины обменялись опытом в сфере производства высокотехнологичной продукции из полимерных композиционных, керамических и стеклообразных материалов, а также обсудили тенденции развития данных направлений. Тема применения неметаллических материалов в аэрокосмической и транспортной отраслях стала ключевой на пленарном заседании, которое прошло в первый день конференции. «Для нас большая честь принимать такое масштабное для научного сообщества мероприятие в Обнинске — первом наукограде России. В нашем городе работают десять научно-исследовательских институтов, три из которых являются Государственными научными центрами России. «Технология» среди них — один из локомотивов российской науки, который не просто задает инновационные тренды, но и объединяет экспертное сообщество для обсуждения ключевых направлений развитии отрасли», — отметил глава Администрации Обнинска Владислав Шапша, приветствуя участников.

Делегаты трехдневной конференции заслушали более 200 докладов по нескольким тематическим направлениям: «Полимерные композиционные материалы, технологии и конструкции», «Конструкционные керамические материалы, стекло и оптические покрытия», «Управление инновационными процессами и информационные технологии». Также в рамках программы конференции прошел семинар «Развитие методов и устройств для измерения электродинамических параметров материалов» и круглый стол «Методология реализации кластерных проектов с учетом специфики деятельности Кластера композитных и керамических технологий Калужской области». «Опережающее развитие экономики невозможно без обмена мнениями и опытом. Особенно в сфере высоких технологий. Конференция чрезвычайно востребована как полноценная дискуссионная площадка именно для ученых-практиков — профессиональной элиты. Количество и география участников — яркое тому подтверждение», — отметил генеральный директор ОНПП «Технология» Андрей Силкин, открывая пленарное заседание. Конференция проходит раз в три года, поэтому следующая XXIII международная научно-техническая конференция «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов» пройдет в октябре 2022 года. technologiya.ru

В 2020 году в Ульяновской области начнется строительство новых производственных корпусов для композитных компаний Об этом сообщил Губернатор Сергей Морозов во время выступления на пленарном заседании VII форума «Композиты без границ» в Москве 17 октября. В настоящее время в ульяновском регионе работает завод «Вестас», выпускающий композитные лопасти для ветроэнергетических установок, и предприятие «АэроКомпозит-Ульяновск», где производят силовые конструкции для авиастроения. «Сегодня наш регион является одним из базовых российских субъектов не только для разработки современных композитных материалов, но и для развития инновационных производств. Новые сверхлегкие и прочные композиты, произведенные у нас, востребованы в авиации и космосе, в энергетике и судостроении, в радиоэлектронике, медицине и строительстве, а также при создании современной транспортной инфраструктуры. Сейчас мы прорабатываем тему запуска предприятия по производству композитных компонентов для дорожного строительства на территории одной их наших промышленных зон», — отметил Сергей Морозов. Также глава региона заявил, что в ближайшие годы будет создан специальный композитный кластер на

территории портовой особой экономической зоны. «Сегодня в рамках форума мы провели ряд переговоров с производителями композитных материалов, есть спрос, есть заинтересованность в локализации производств на территории Ульяновской области. Поэтому уже сейчас мы должны приступить к формированию необходимой инвесторам инфраструктуры», — рассказал исполнительный директор Корпорации развития Ульяновской области Игорь Рябиков. ulgov.ru

Композитный мир | #6 (87) 2019

9


Российские новости

Композитные конструкции обеспечат стабильность работы оборудования обсерватории «Спектр-РГ»

Уникальный углепластиковый корпус защитит от экстремальных перепадов температур зеркальный рентгеновский телескоп ART-XC, входящий в состав российской астрофизической обсерватории «Спектр-РГ». На сегодняшний день космический аппарат завершил 100-дневный перелёт в точку своей дислокации на орбите. Сейчас идёт этап испытаний научной аппаратуры космической обсерватории, после чего стартует основная научная программа телескопа. Трехметровый композитный корпус, созданный специалистами ОНПП «Технология» им. А. Г. Ромашина, станет своеобразным щитом от солнечных лучей для зеркального рентгеновского телескопа и другого высокоточного оборудования. Из-за особенностей орбитальной позиции обсерватории «Спектр-РГ» один из ее бортов будет постоянно находиться под воздействием солнечных лучей, а противоположный борт — в тени, что повлечёт неравномерную температурную нагрузку на

аппарат. Термоустойчивые композитные материалы защитят телескоп и конструкционные элементы астрофизической обсерватории от рисков термической деформации. «ОНПП «Технология» имеет полувековой опыт разработки инновационных неметаллических материалов и входит в топ-5 крупнейших производителей композитов в мире. В рамках проекта «Спектр-РГ» перед специалистами компании была поставлена задача — создать жесткий каркас для телескопа ART-XC, а также разработать ряд других элементов конструкции аппарата, выдерживающих экстремальные условия эксплуатации. Предприятие успешно справилось с этим вызовом — по специальной технологии созданы композиционные компоненты, обеспечивающие легкость, прочность и стабильность размеров при мощном охлаждении и нагревании конструкции астрофизической обсерватории», — сообщил исполнительный директор Ростеха Олег Евтушенко. ОНПП «Технология» изготовило для обсерватории «Спектр-РГ» также элементы базового модуля служебных систем «Навигатор», который разработан в АО «НПО Лавочкина». В их числе — корпус, панели терморегулирования и панели радиаторов охлаждения аккумуляторных батарей. «Спектр-РГ» («Спектр-Рентген-Гамма») — российский проект с участием Германии, нацеленный на создание орбитальной астрофизической обсерватории для изучения Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. В отличие от существующих сейчас космических аппаратов с рентгеновскими телескопами «Спектр-РГ» будет способен сделать полный обзор неба с рекордной чувствительностью. Обсерватория оснащена двумя телескопами — ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (МРЕ, Германия). Проведение исследований запланировано в течение 6,5 лет, из которых 4 года — в режиме сканирования звёздного неба, а 2,5 года — в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной.

«ПК Транспортные системы» готовит премьеру Компания ООО «ПК Транспортные системы» разработала новые троллейбусы модели 6281А. В октябре 2019 года было выпущено два ходовых образца, один из которых — с увеличенным автономным ходом. Все стеклопластиковые элементы экстерьера троллейбусов были изготовлены компанией «Фабрика композитов». В настоящий момент завершаются тестовые испытания обеих машин. Совсем скоро новые троллейбусы представят широкой публике. www.fc52.ru

10

Композитный мир | #6 (87) 2019

technologiya.ru


Российские новости

Мэр Москвы Сергей Собянин подписал соглашение с «Трансмашхолдингом» об организации производства трамваев

Мэр Москвы Сергей Собянин и президент АО «Трансмашхолдинг» Андрей Бокарев 11 ноября подписали Соглашение о создании в Москве транспортного технопарка — современного инженерного центра для производства и обслуживания трамвайных вагонов, а также проведения инновационных разработок в сфере пассажирского электрического транспорта. Организовать производство планируется на базе Краснопресненского трамвайного депо. «Программа обновления рабочего трамвайного парка Москвы выполнена уже практически на 70%. В рамках уже заключенных и будущих контрактов мы рассчитываем в течение ближайших трех-четырех лет обновить трамвайный парк на 100%. Но жизнь на этом не заканчивается. Москве и другим городам России и в дальнейшем будут требоваться современные трамваи. Кроме того, эту технику нужно будет ремонтировать и обслуживать. Поэтому мы достигли соглашения с крупнейшим отечественным производителем «Трансмашхолдингом» о том, что в нашем городе будет создан технопарк по производству и обслуживанию трамваев», — отметил Сергей Собянин.

Церемония подписания соглашения прошла в Депо им. Баумана, куда недавно поступил 300-й трамвай марки «Витязь-Москва». Всего по действующему контракту между ГУП «Мосгортранс», ОАО «Метровагонмаш» и ООО «ПК Транспортные системы» город должен получить 390 трамваев. Поставки будут завершены в течение 2020 года. Сегодня современные вагоны «Витязь-Москва» выходят на 15 городских маршрутов и каждую неделю перевозят свыше 2,1 млн. пассажиров. Основные преимущества — большая вместимость, долговечность, скорость, тихий ход и комфорт пассажиров. Трамваи полностью низкопольные и приспособлены для перевозки маломобильных пассажиров. При производстве трамваев активно используются композитные материалы. Срок эксплуатации трамваев «Витязь-Москва» по контракту жизненного цикла составляет 30 лет, что в 2 раза больше, чем у традиционных моделей. www.tmholding.ru www.mos.ru

Самолёт-амфибию, разработанный в Петербурге, представят в 2020 году Российский инновационный самолёт-амфибию, разработанный в Петербурге, представят в 2020 году. Об этом сообщают РИА Новости. Самолёт можно будет использовать как для туристических целей, так и для передвижения в регионах, где много воды: он может садиться на воду, взлетать с воды, с помощью шасси садиться на взлетно-посадочную полосу или без шасси — в заснеженном поле. Взлётный вес самолёта — 1750 кг, дальность полёта — 2250 км. В создании будет применены композитные материалы и целый ряд новых технологий. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) разрабатывает гидросамолёт

совместно с командой чемпиона мира по пилотажу на планерах Сергея Крикалева, а также с ООО «Аэросила». Как отметил проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» Алексей Боровков: «Этап разработки уже закончился, и на данный момент стартует финальная стадия производства. Ориентировочно в первом квартале 2020 года будет выкатка, затем — первые полеты». Проект уже заинтересовал зарубежных партнёров, содержащих водные бассейны и граничащих с морем. ria.ru

Композитный мир | #6 (87) 2019

11


Российские новости

Сотрудники СибГУ им. М. Ф. Решетнева и АО «ИСС» изготовили углепластиковую спутниковую антенну

Ученые СибГУ им. М. Ф. Решетнева и специалисты АО «ИСС» разработали и изготовили наземный рефлектор для спутниковой связи полностью из углепластика. В выполнении работ приняли участие инженеры Ресурсного центра коллективного пользования «Космические аппараты и системы» (РЦКП «КАС») под руководством проректора по исследованиям и разработкам Антона Власова (во время выполнения проекта Антон Власов был директором РЦКП «КАС»). Рефлектор диаметром 11 метров рассчитан на работу в Q/Ka диапазонах частот, которые используются в основном для спутниковой связи, наземной микроволновой связи и радиоастрономии. Главным требованием, предъявляемым к рефлектору, является высокая точность отражающей поверхности при воздействии внешних факторов окружающей среды:

перепадов температур от −55 до +50°С, порывов ветра до 20 м/с, атмосферных осадков и т.д. Для обеспечения высокой жесткости и стабильности геометрических размеров все составные части рефлектора выполнены из полимерных композиционных материалов, преимущественно углепластика. «Применение углепластика обусловлено его низким коэффициентом линейного теплового расширения и высокими удельными характеристиками: удельной прочностью и жесткостью. Среднеквадратичное отклонение отражающей поверхности рефлектора, измеренное на испытаниях, составило 0,15 мм, что удовлетворяет условиям работы в Q/Ka диапазонах частот», — рассказал инженер-конструктор РЦКП «КАС» Максим Титов. Он отметил, что мир переходит на более высокие частоты, а они требуют более высокой точности отражающей поверхности рефлектора. Добиться такой точности из классических металлических материалов достаточно сложно. Сборка рефлектора практически полностью производилась на АО «ИСС», его испытания также проходили на предприятии. Расчеты вели ученые СКТБ «Наука» ФИЦ КНЦ СО РАН. www.sibsau.ru


Российские новости

В Байкальском железнодорожном тоннеле завершен монтаж припортальных ворот с композитными створками ОНПП «Технология» В Байкальском железнодорожном тоннеле Восточно-Сибирской железной дороги (перегон Дельбичинда-Дабан) в начале ноября введены в эксплуатацию припортальные раздвижные ворота, крупногабаритные створки которых изготовлены на ОНПП «Технология» им. А. Г. Ромашина. Одновременно прочные и легкие полотна ворот из полимерных композиционных материалов обеспечат устойчивый микроклимат в инженерном сооружении и безопасность железнодорожных составов. technologiya.ru

Испытания грузового электромобиля прошли в аэропорту Симферополя Испытания грузового электромобиля, выпущенного ООО НПП «ЭЛЬТАВР», прошли в октябре в аэропорту Симферополя. В течение десяти дней электрокар использовали как тягач для перевозки багажа и грузов по аэродрому. Во время испытаний автомобиль подтвердил заявленные характеристики. Произведенный в Крыму грузовик может перевозить тонну груза в кузове и до 5 тонн в прицепных тележках. Запас хода на одном заряде достигает 150 км. При этом электрокар полностью заряжается за 3,5 часа. Машина рассчитана на эксплуатацию, в том числе, и в зимний период. Электрокар изготавливается преимущественно из комплектующих отечественного производства. Стальная рама и кузов из стеклопластика производятся в Симферополе. Также на мощностях крымского предприятия специально для автомобиля глубоко модернизируются российские общепромышленные двигатели, а литиево-железо-фосфатные аккумуляторы, рассчитанные на ежедневную эксплуатацию в течение 15 лет, поставляет предприятие «Лиотех» (входит в группу «РОСНАНО»). В перспективе крымский электрокар планируется сделать беспилотным. Опытный образец беспилотного варианта электромобиля уже прошел испытания на Дмитровском полигоне (Московская область), а в декабре примет участие в соревнованиях беспилотных автомобилей. Для справки: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «Эльтавр» создано в Крыму в 2014 году с целью производства экологического транспорта. Это первая и на данный момент единственная компания в России, которая обладает полным циклом производства электромобилей. Беспилотная версия грузового электромобиля также прошла испытания на Дмитровском полигоне в Сколково, а в декабре примет участие в соревнованиях беспилотных автомобилей. new.sipaero.ru

Композитный мир | #6 (87) 2019

13


Мировые новости

Компания Lamborghini проведет исследования композитных материалов на Международной космической станции

2 ноября с американского космодрома Уоллопс к Международной космической станции (МКС) стартовала ракета «Антарес» с образцами углекомпозитов, созданных Центром исследований и разработок композиционных материалов Lamborghini в Италии. Цель эксперимента в космосе — изучить влияние экстремальных нагрузок на пять различных образцов композитных материалов и оценить возможность их будущего применения в производстве суперкаров Lamborghini. Особый интерес представляет армированный непрерывными волокнами композит,

созданный методом 3D-печати. В нем сочетаются гибкость и высокие механические характеристики, которые сравнимы со свойствами высококачественного алюминия, используемого для изготовления несущих автоэлементов. Кроме того, опытная партия включает композиты, армированные резаными волокнами, а также образцы, изготовленные из эпоксидного препрега с помощью автоклавного формования. На протяжении шести месяцев на борту МКС материалы будут подвергнуты воздействию ультрафиолетового и гамма-излучений, экстремальных температур в диапазоне от −40 до +200°С, абсолютного вакуума и коррозии атомарным кислородом. По завершении миссии образцы вернутся на Землю, и компания Lamborghini совместно с Хьюстонским научно-исследовательским институтом проведут исследования изменения их химических, физических и механических свойств, а также проведут сравнение с контрольными образцами, не покидавшими планету. Для итальянской компании эти данные представляют огромную ценность — они позволят шире использовать современные композитные материалы в суперкарах марки. www.techcult.ru

Британский стартап разработал электрический велофургон

Компания из Оксфорда (Великобритания) разработала городской грузовой велофургон будущего под названием EAV (Electric Assisted Vehicles). В полностью электрических фургонах нет ничего нового. Компании Nissan, Peugeot, Renault и Citroen продадут вам рабочую лошадку, которая поможет снизить количество вред-

14

Композитный мир | #6 (87) 2019

ных выбросов в населенных пунктах. Созданный же в Оксфорде проект EAV представляет собой биомеханический сверхлегкий автомобиль для доставки грузов с электрическим приводом, то есть это четырехколесный велосипед с присоединенным электродвигателем и большим багажником для посылок. Идеальное решение для доставки грузов в центрах больших городов с плотным транспортным потоком. EAV оснащен 250-ваттным мотором и может преодолевать расстояние до 100 км со скоростью 24 км/ч. Затем его можно перезарядить за шесть часов, используя стандартную розетку, или заменить батарею на полностью заряженный запасной блок. Кузов электровелофургона сделан из композитных материалов, армированных углеродными и конопляными волокнами. В качестве связующего использована смола на основе масла из скорлупы кешью. EAV соответствует нормам Еbike, устанавливающим ограничения на мощность используемых в электровелосипедах двигателей и скорость их перемещения на дорогах, и дополнительно оснащен системой фар и зеркалами заднего вида. К разработке уже проявила интерес служба доставки DPD, а также почтовые службы Норвегии, Дании и Швеции. www.eavcargo.com www.independent.co.uk


Мировые новости

Aston Martin представил первый в своей истории мотоцикл На мотовыставке EICMA 2019, проходившей с 7 по 10 ноября в Италии, компания Aston Martin представила первый в своей истории мотобайк — AMB 001, который был сделан совместно с английским мотопроизводителем Brough Superior. Дизайн новинки разработал Марек Райхман, главный креативный директор Aston Martin, включив в облик трекового мотоцикла фирменные элементы экстерьера роскошных автомобилей бренда. В конструкции корпуса использованы легкие и прочные современные материалы: углепластиковые, алюминиевые и титановые компоненты. Корпус выкрашен в фирменный серебристо-зеленый цвет с кремовыми фрагментами. Все детали и компоненты будут собираться вручную на заводе в Тулузе, Франция. Специально для новой модели в Brough Superior разработали свой первый битурбированный V-образный двигатель.

Всего будет произведено только 100 экземпляров AMB 001, и каждый будет стоить 120 000 долларов. Первые поставки запланированы на конец 2020 года. www.motor.ru

Биокомпозит из паутины и дерева заменит пластик Производство материалов, отличающихся одновременно высокими показателями упругости и прочности, является сегодня одной из самых актуальных и труднореализуемых технологических задач, свежее решение которой было предложено в университете Aalto (Финляндия). Разработчики скомбинировали два материала, каждый из которых в изобилии распространен на планете. Это дерево (древесная целлюлоза) и паутинный шелк. Исследовательская группа во главе с профессором Маркусом Линдером (Markus Linder) получила целлюлозные волокна, взяв в качестве источника пульповые ткани березы. Далее нити были размещены на подложке и насыщены адгезивными белковыми соединениями, входящими в состав паутины, которые синтезируются по разработанной в институте технологии с помощью бактерий с синтетической ДНК Ученые утверждают, что таким образом плотные

бета-слои белков выполняют склеивающую функцию и надежно скрепляют нити целлюлозы, формируя тем самым биокомпозитную структуру. Получившийся в итоге композитный материал имеет прекрасные показатели по прочности и упругости. Разработчики планируют использовать его для производства ряда различных продуктов — в том числе новых видов ткани, а также имплантов для нужд медицины. Возможно, когда-нибудь такой материал станет более экологически безвредной заменой нынешнему пластику. Данный проект является частью работы Центра достижений в области молекулярной инженерии биосинтетических гибридных материалов (the Centre of Excellence in Molecular Engineering of Biosynthetic Hybrid Materials — HYBER). www.aalto.fi


Мировые новости

Приглашаем к участию в конкурсе startup booster 2020 Startup Booster — это ведущий конкурс среди начинающих компаний в мире композитов. Основная цель проведения конкурса: дать возможность начинающим проектам заявить о себе и представить свои инновационные разработки всей композитной отрасли, а также крупным компания найти потенциальных партнёров. Благодаря стартовавшему в 2017 году конкурсу Startup Booster почти 300 компаний из более чем 30-ти стран мира смогли заявить о себе, а 10 победителей нашли своих инвестиционных и отраслевых партнеров. Конкурс открыт для инновационных проектов, разработанных как действующими предприятиями из числа малого и среднего бизнеса, так и учебными заведениями, в двух категориях: 1. Производство, включая: • дизайн, прототипирование; • производственные технологии; • цифровизация / Индустрия 4.0 / Умная индустрия; • решения по неразрушающему контролю; • вторичная переработка и утилизация.

2. Материалы и изделия, включая: • новые композитные материалы, в том числе гибридные материалы, био- и интеллектуальные композиты, нанокомпозиты и материалы на основе графена; • новые области применения и рынки сбыта для композитов (например, композитные решения для топливных элементов и т.д.); • интеллектуальные поверхности, дисплеи и умный текстиль. Календарный план проведения конкурса Startup Booster: • с 10.08.2019 по 15.12.2019 — прием заявок от участников конкурса; • 20.01.2020 — анонс 20 финалистов; • 03.03.2020 — краткие презентации проектов финалистами на выставке JEC World; • 04.03.2020 — объявление 4-х победителей и церемония их награждения. Участвуя в конкурсе, выигрывают все: стартапы получают уникальную возможность заявить о себе непосредственно ключевым игрокам композитного рынка, ответственным за принятие решений, а уже действующие крупные компании найти новые направления и уникальных партнеров для развития. Более подробная информация на сайте: www.jec-world.events/program/startup-booster или по email: startup-booster@jeccomposites.com


Материалы для производства композитных изделий: Смолы и отвердители

Разделительные составы

• Полиэфирные и винилэфирные смолы • Эпоксидные смолы • Гелькоуты • Трудногорючие решения • Наполнители и пигменты • Отвердители

• Грунты для форм • Очистители для форм • Полупостоянные разделители

Армирующие материалы

• Смолы и гелькоуты • Скинкоуты • Модельные пасты • Закладные элементы и расходники

• Ровинги • Стекломаты и вуали • Стеклоткани • Углеткани • Мультиаксиальные ткани • Препреги

Оборудование для RTM и инфузии

ООО Банг и Бонсомер, Москва

Материалы для производства оснастки

Адгезивы и клеи • Полиэфирные пасты • ММА клеи • Крепёжные элементы

ЧАО Банг и Бонсомер, Киев

ООО Банг и Бонсомер, Москва Отдел композиционных материалов Отдел композиционных материалов Отдел композиционныхТелефон: материалов Телефон: +7 (495) 258 40 40 доб. 116 +380 44 461 92 64 Факс: +7 (495) 258 40 39 Факс: +380116 44 492 79 90 Телефон: +7 (495) 258 40 40 доб. e-mail: rus-composites@bangbonsomer.com e-mail: composites@bangbonsomer.com e-mail: rus-composites@bangbonsomer.com


Интервью emtc.ru

Создавая будущее Уже 8 лет на отечественном композитном рынке представлен Межотраслевой инжиниринговый центр «Композиты России» МГТУ им. Н. Э. Баумана. Начинавшийся как проект небольшой группы молодых ученых, сегодня это крупный центр с собственной лабораторно-производственной базой, химической лабораторией, опытноэкспериментальным производством, и эффективной структурой управления. Как развивается МИЦ, чем живет сегодня и что готов предложить для стимулирования массового внедрения композитов в базовые отрасли промышленности мы обсудили с его директором — к.т.н. Нелюбом Владимиром Александровичем. Расскажите нашим читателям об истории создания компании. Как всё начиналось? Чем Вас лично заинтересовали композиционные материалы? История МГТУ им. Н. Э. Баумана, в состав которого входит МИЦ «Композиты России», неразрывно связана с именами великих государственных деятелей и выдающихся ученых, которые развивали науку и промышленность нашей страны и меняли мировоззрение многих мировых держав. Становление и развитие научной школы МГТУ им. Н. Э. Баумана в области композиционных материалов и технологий неразрывно связано с историей ракетно-космической техники. Учитывая, что инновации, будущее — все эти слова очень подходят к композитам, направление своей дальнейшей работы я выбрал именно это. На современном этапе развития ракетно-космической техники есть направления, в которых применение композиционных материалов (КМ) играет ключевую роль: развертываемые космические конструкции, головные обтекатели ракет, многоразовые космические и гиперзвуковые летательные аппараты. Стоит отметить, что одним из первых проектов нашего Центра был как раз космический рефлектор. Больший диапазон рабочих частот нашего рефлектора повысил пропускную способность каналов связи и сделал их доступнее. Наш рефлектор весит всего 2 кг, а это в 1,5 раза меньше классической конструкции. Стоимость доставки одного килограмма на орбиту стоит около 27000 $, а это значит, что наша разработка позволяет экономить десятки тысяч долларов. Сейчас индустрия композитов стремительно развивается. КМ используются в машиностроении, медицине, спортивной индустрии, ветроэнергетике, сельском хозяйстве, ЖКХ и строительстве, нефте- и газодобыче, других отраслях. Особые свойства ком-

18

Композитный мир | #6 (87) 2019

позитов, возможности их применения в абсолютно разных отраслях, на мой взгляд, это одно из самых интересных и перспективных направлений современной мировой науки и производства. Уже не один год занимаясь развитием кадрового потенциала композитной отрасли, в чем Вы видите основные барьеры, препятствующие этому процессу? Каких успехов добились Вы в этом направлении? В настоящее время барьеров, препятствующих развитию кадрового потенциала композитной отрасли, нет. Процесс подготовки современных кадров идет стремительно. Университеты приобретают и развивают направление «специалиста по композитам и полимерам», многие коммерческие организации отправляют своих сотрудников на повышение квалификации, в том числе к нам в Федеральный образовательный центр (www.edu.bmstu.ru). Помимо обучения и повышения квалификации очень важным является проверка своих умений. Это можно сделать на таких площадках, как чемпионаты по стандартам WorldSkills, в частности, на площадке компетенции «Технологии композитов», и чемпионат мира по композитам Composite Battle. Наши специалисты регулярно принимают участие в этих чемпионатах и занимают первые, вторые места. На последнем 45-ом Мировом чемпионате по профессиональному мастерству WorldSkills, который проходил с 22 по 26 августа 2019 года в Казани, наша команда «Композиты России» заняла первое место. Сейчас мы ведем активную подготовку не только к выступлению, но и проведению финала Международного чемпионата по композитам Composite Battle, который пройдет впервые в мире в формате виртуальной реальности (VR). Состоится «битва ком-


Интервью

позитчиков» в Москве 20 ноября, в рамках нашего Форума. О нем я подробнее расскажу дальше. Весь наш опыт, знания мы с радостью передаем подрастающему поколению инженеров и готовим школьников и студентов к соревнованиям по профессиональному мастерству на площадке технопарка «Инжинириум МГТУ им. Н.Э. Баумана». «Композиты России», помимо подготовки кадров, ведут и серьезную научно-исследовательскую работу. Какие наиболее интересные проекты в этом направлении были реализованы? Наш Центр «Композиты России» МГТУ им. Н. Э. Баумана создавался именно как «центр компетенций», где концентрируется фундаментальная наука, прикладные разработки и новейшие производственные технологии. В рамках нашего Центра развиваются разные инновационные, импортозамещающие проекты: Московский Композитный Кластер — МКК, Центр разработки систем хранения данных (СХД) и инженерного программного обеспечения (ПО), Кластер «Химбиомед», Центр молодежного инновационного творчества — проект «Инжинириум», магистратура и аспирантура. Только благодаря сплоченной команде профессионалов своего дела, в которой есть академики РАН, доктора и кандидаты наук, профессора, ТОП-менеджеры, инженеры и конструкторы, а также молодые амбициозные специалисты, мы достигли существующих результатов и стремительно развиваемся дальше. Отдельно стоит отметить, что Центр оказывает коммерческие услуги. Мы можем провести как инжиниринг полного цикла, от интересной идеи до ее воплощения в инновационное предприятие или инновационный сверхприбыльный проект, так и вы-

ступить контрактным производством и произвести или разработать продукцию по готовому техническому заданию или техническим требованиям заказчика. Наш Центр разрабатывает огромный спектр продукции для различных отраслей экономики. Например, один из самых интересных импортозамещающих проектов — это paзpaбoткa нoвoй выcoкoэффeктивнoй тeхнoлoгии пoлучeния тeплocтoйких диэлeктpичecких cупepкoнcтpукциoнных пoлимepoв длитeльнoгo cpoкa экcплуaтaции (полисульфона, полиэфирсульфона). Наша тeхнoлoгия пoлучeния полимеров пoзвoляeт знaчитeльнo cнизить cтoимocть дaннoгo мaтepиaлa. Уже к 2021–2022 гг. мы планируем запуск импортозамещающего малотоннажного производства. В конце этого года мы запускаем новую производственную линию инновационных строительных материалов — завод «Мосбазальт». Строительная и автодорожная базальтовая сетка, производимая на предприятии, не имеет аналогов на отечественном рынке и за рубежом. Цена этой сетки снижает сметную стоимость стороительства на 15–20% по сравнению с аналогичными конструкциями, в которых применены традиционные материалы. При этом возрастает качество строительных конструкций и увеличивается срок эксплуатации. Для реализации инновационных проектов в интересах организаций реальных секторов экономики Российской Федерации на НИОКРы, инжиниринг и разработку оборудования Центром активно привлекаются меры государственной финансовой поддержки. Как Вы оцениваете перспективы российского рынка композитов? В каких отраслях промышленности, на Ваш взгляд, следует ожидать увеличение спроса на композитные материалы? Сейчас все решаемые Центром задачи направлены на развитие не только рынка композитов, но и на комплексное социально-экономическое развитие страны, в частности, Арктического региона. Ведущие мировые государства понимают геополитическую и экономическую важность этого региона. И Россия — в их числе. Указом Президента в рамках Стратегии приоритетных направлений развития до 2025 года в нашей стране планируется создание научно-образовательного центра мирового уровня «Российская Арктика».

Композитный мир | #6 (87) 2019

19


Интервью

Его основная цель — инновационно-технологическое развитие Арктической зоны Российской Федерации и подготовка специалистов для решения крупных научно-технологических задач освоения и использования Арктики. Наш Центр активно принимает участие в данном проекте. В Арктике 30% мировых запасов газа, 13% мировых запасов нефти, учитывая это, мы разрабатываем продукцию для этого рынка, не имеющую аналогов в мире, например, гибкие высоконапорные композитные трубопроводы, выдерживающие рабочее давление 1000 атм. Разрабатываемая технология предусматривает применение арамидных наполнителей и полиуретановых связующих. Ключевое преимущество — максимальная износостойкость и минимальный вес при аналогичном давлении по сравнению с металлическими аналогами. Для хранения и транспортировки сжатого природ-

20

Композитный мир | #6 (87) 2019

ного газа, водорода и других сред было запущено производство линейки металлокомпозитных баллонов высокого давления. Они в 1,5–3 раза легче, безопасны в использовании, более долговечны по сравнению с существующими аналогами из традиционных материалов. Продукция серийного производства уже применена в космическом аппарате, в системе жизнеобеспечения и пожаротушения самолетов, в костюмах спасателей МЧС. Специалисты центра «Композиты России» уверены, что разрабатываемые технологии и создают новое будущее. А для этого очень важна кооперация и популяризация, повышение статуса и узнаваемости профессии «композитчика» и отрасли в целом на мировой арене. Для этого мы организуем специальную площадку для продуктивного международного диалога представителей органов власти, науки и бизнеса по самым важным вопросам инновационно-технологического развития в области композитов — Международный композитный форум «Ключевые тренды в композитах: наука и технологии», который состоится в Москве 20–21 ноября 2019 года. В программе Форума каждый найдет ту тематику, которая интересна и полезна именно ему. Я всех приглашаю принять участие в работе Форума. Мы настроены на продуктивный диалог и совместную работу! Увидимся с вами 20–21 ноября в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Регистрация и подробная информация о Форуме: www.forum.emtc.ru @ruscomposites


Событие

compositesforum.ru

Достижения и прогнозы развития отрасли композитов обсудили на форуме «Композиты без границ» В рамках VII Форума «Композиты без границ», который проходил 17 октября 2019 года в Москве в Центре цифрового лидерства SAP, состоялось пленарное заседание «Достижения, актуальные проблемы, прогнозы развития отрасли композитов». Участники дискуссии обсудили прогнозы развития мирового рынка композитов на ближайшие пять лет, успехи отечественной отрасли композитов, старт перспективных проектов, направленных на развитие рынка, импортозамещение и экспорт, проблемы внедрения композитов в разных отраслях промышленности, сложности с квалификацией персонала и запуском серийного производства. Модератором пленарного заседания выступил Анатолий Гайданский, генеральный директор компании «АэроКомпозит». В дискуссии приняли участие Виктор Евтухов, заместитель министра промышленности и торговли России; Кирилл Комаров, первый заместитель генерального директора «Росатома»; Сергей Морозов, губернатор Ульяновской области; Вячеслав Федорищев, первый заместитель губернатора Тульской области; Александр Тюнин, генеральный директор UMATEX; Фредерик Реу (Frederic Reux), медиа-директор JEC World; Андрей Силкин, генеральный директор ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина; Алишер Каланов, руководитель Инвестиционного дивизиона ВИЭ, Александр Мажуга, ректор РХТУ им Д. И. Менделеева.

22

Композитный мир | #6 (87) 2019

Фредерик Реу рассказал об исследовании JEC World, связанным с прогнозом развития международного рынка композитов до 2024 года. В исследовании приведена оценка состояния индустрии композитов за последние пять–десять лет, а также есть прогноз роста за счет внедрения композитов в разные отрасли промышленности. Согласно анализу, мировой рынок композитов к 2025 году вырастет в 2,5 раза — до 48 млрд. долларов. В абсолютных показателях это примерно 336 тыс. т. Основные драйверы развития — авиация, космическая техника, инфраструктура, ветроэнергетика, газомоторный транспорт, судостроение и атомная энергетика. Особый акцент в исследовании делается на рост применения композитов в строительстве. Докладчик также поделился мнением относительно конкуренции на рынке с традиционными материалами. По его мнению, борьба в меньшей степени будет идти за вытеснение их из разных отраслей, скорее композиты станут дополнением к традиционно используемым материалам. Виктор Евтухов отметил, что государство в последние годы довольно активно поддерживало отрасль композитов в России, предоставляя различные стимулирующие инструменты для развития. Он напомнил, что доля России на мировом рынке композитов составляет 1%. Еще 4% — у Индии, 16% — у Японии, 32% — у Китая, остальное делят страны Евросоюза. России есть куда стремиться. Кирилл Комаров рассказал о важности для «Росатома» развития новых направлений бизнеса, в том числе ориентированных на производство и применение композитных материалов. Он напом-


Событие нил, что в июле 2019 года Госкорпорация «Росатом» и Правительство России подписали соглашения о намерениях по направлениям «Технологии создания новых материалов и веществ» и «Квантовые вычисления». По его словам, «Росатом» обладает хорошим заделом для создания самых передовых технологических решений. Он также выразил убеждение в том, что в ходе реализации долгосрочной стратегии развития «Росатом» из крупной атомной энергокомпании трансформируется в глобального технологического лидера. Александр Тюнин поделился видением относительно того, какая система мероприятий необходима для дальнейшего развития отрасли. Одним из ее элементов станет создание и утверждение технологической карты по композитам, в которой будут учтены существующие производственные мощности, спрос на композиты, объем рынка, прогноз роста рынка за счет потребления композитов в стратегических отраслях промышленности, создание и развитие новых ниш потребления. Одновременно в карте будет предложен ряд реформ, например, в системе госзакупок. Сегодня главным критерием выбора является цена. Композиты, как и другие современные материалы, недешевы. Но их преимущество заключается в длительном сроке службы и безремонтной эксплуатации: 30–50–100 лет материал не ржавеет, не требует ремонта. Использование стоимости владения на всем жизненном цикле, как критерия при закупке, может открыть для современных материалов большие перспективы. В числе проблем сроки квалификации и сертификации новых материалов, которые занимают сейчас два-три года, а то и больше. Это очень долго. Помимо этого, имеет место недоверие к российским производителям, засилье «белого и серого» импорта. Нужна поддержка российских производителей при обязательном соответствии цены и качества мировым аналогам. Александр Тюнин отметил, что «дорожная карта» призвана стать эффективным инструментом для компаний, работающих на отечественном рынке композитов. Вячеслав Федорищев рассказал, что в Тульской области стартует проект «Композитная долина», а также о том, какую инфраструктуру готовит регион под развитие инноваций в области композитных материалов. Он также напомнил, что губернатор Тульской области Алексей Дюмин курирует рабочую группу «Промыш-

Композитный мир | #6 (87) 2019

23


Событие ленность» Госсовета РФ. Одно из направлений рабочей группы — «Инновационная политика и развитие новых технологий», в рамках которой разрабатываются карты инновационного технологического развития. Пример такой работы — технологическая карта по композитам. Сергей Морозов отметил, что Ульяновская область стала пионером в развитии ветроэнергетики. Помимо двух действующих ветропарков, на территории региона появился первый в России завод по производству лопастей для ветроэнергетических установок (ВЭУ), который уже производит композитные изделия. Он также рассказал о стимулах, которые предложила Ульяновская область для создания композитных производств на территории региона. Алишер Каланов, отвечая на вопрос модератора, заметил, что «Роснано» стало первой госкорпорацией, которая локализовала производство ветролопастей в России. Завод в Ульяновской области был запущен в декабре 2018 года совместно с компанией Vestas и консорциумом инвесторов Ульяновской области. В мае 2019 года была отгружена первая партия российских лопастей для строящегося ветропарка в Ростовской области. Одна лопасть весит 12 тонн и имеет длину 62 метра. В проект вложено более миллиарда рублей, создано двести новых рабочих мест. Фактически речь идет о трансфере технологий с помощью компании Vestas. Он также рассказал о перспективах этого проекта с точки зрения развития рынка композитов и ветроэнергетики. Андрей Силкин отметил, что российская композитная индустрия находится в глобальной конкурентной среде, поэтому необходимо постоянно развиваться, особенно повышать конкурентоспособность продукции. Он назвал меры, которые, по его мнению, могли бы стимулировать этот процесс. Александр Мажуга рассказал, что авторитетный химический вуз РХТУ им. Д. И. Менделеева предлагает композитной отрасли помимо образования, а также затронул проблему подготовки высококвалифицированных кадров с точки зрения выпуска специалистов, способных конкурировать на международном уровне. Участники дискуссии сошлись во мнении, что отрасль композитных материалов продолжает оставаться одной из самых перспективных и быстроразвивающихся в мире, несмотря на существующие сложности и препятствия. В 2019 году участниками и посетителями форума стали 600 человек — представители более 300 российских и зарубежных компаний из области композитов и других отраслей промышленности. На мероприятие зарегистрировалось более 1000 человек. По их отзывам, это мероприятие подтвердило статус одного из наиболее ярких событий в мире композитов.

24

Композитный мир | #6 (87) 2019


Событие

IX ежегодная международная конференция «Композиты СНГ»

composites-cis.com

Мероприятие было организовано компанией «MustHavEvents» при спонсорской поддержке «Saertex» и «Фабрики Композитов» и активном участии азербайджанской компании «Azkompozit». Журнал «Композитный мир» выступил в качестве информационного партнера конференции. В этом году мероприятие собрало почти 100 делегатов от 60 компаний из 10 стран мира. Полуторадневная программа состояла из более, чем 30 выступлений. Работа секций условно разделилась по тематикам: «Исходные материалы», «Рынок и изделия», «Технологии», «Огнестойкие материалы». Доклады представили руководители и ведущие специалисты таких компаний, как «Азкомпозит», AOC Aliancys, «Новые трубные технологии», «Дугалак», «Аттика», «Полимерпром», UMATEX, «ЛАВАинтел», Saertex, «Фабрика композитов», НПО «Стеклопластик», «Новый Дом», «Технопласт Инжиниринг», КБГУ, «Экипаж», МГСУ, «АпАТэК», «Ниагара», «Пермский завод Машиностроитель», «ЕТС», Walter Mader, МИЦ «Композиты России», «ИТЕКМА», BYK, ВК «Мир-Экспо», Московский композитный кластер, «Газкомпозит», «АЛ-Сервис», AZMT-Design. Презентации докладчиков охватывали самые разные аспекты композитного бизнеса, начиная с анализа сырьевой базы: обзора рынка смол и волокна, критериев подбора материалов, оценки экспортных возможностей СНГ, продолжая анализом современных и будущих направлений применения композитов

26

Композитный мир | #6 (87) 2019


Событие

в строительстве, инфраструктуре железных дорог и трубопроводов, транспортном машиностроении, производстве деталей экстерьера автомобилей, производстве высокотемпературных и пожаростойких материалов, конструкций переменной формы. Обсуждались также особенности колеровки композитных материалов, совершенствование замасливателей для стеклянных волокон, технологии звукопоглощения на основе композиционного складчатого заполнителя, фотополимерные материалы. После обеда второго рабочего дня участники конференции впервые имели уникальную возможность посетить с экскурсией производственную площадку компании «Azkompozit», расположенную в г. Сумгаит, неподалеку от Баку. «Композиты СНГ» — эффективная международная площадка для встреч представителей делового и научного сообществ, участвующих в производстве и применении композитных материалов и разработке решений на их основе в странах Cодружества Независимых Государств (СНГ) и Восточной Европы. Итоговые материалы и фотоотчет «Композиты СНГ» доступны на сайте composites-cis.com

Композитный мир | #6 (87) 2019

27


Отрасль А. А. Лысенко, д.т.н., профессор Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, О. И. Гладунова ООО «ИД «Мир композитов»

Мировое производство углеродных волокон

Литература 1. Carbon fibers: great opportunities but a lot of challenges // JEC Composites magazine. – 2013 – № 78. – P. 19–22. 2. Composites Market Report 2015. – Режим доступа: https://www.carbon-composites.eu/media/1724/ composites_market-report_english_ccev_crp-grp.pdf (дата обращения: 14.10.2019 г.). 3. Composites Market Report 2016. – Режим доступа: https://eucia.eu/userfiles/files/20161128_market_ report_2016_english.pdf (дата обращения: 14.10.2019 г.). 4. Composites Market Report 2017. – Режим доступа: https://www.carbon-composites.eu/media/2997/ccev-avkmarket-report-2017.pdf (дата обращения: 14.10.2019 г.). 5. Composites Market Report 2018. – Режим доступа: https://www.carbon-composites.eu/en/industry-sectors/ general/cfk-market-analysis/ (дата обращения: 14.10.2019 г.). 6. Composites Market Report 2019. The global CF- und CC-Market 2019. – Режим доступа: https://www.carboncomposites.eu>media>Feng_ccev_market-report_2019_short-version.pdf (дата обращения: 14.10.2019 г.). 7. Inauguration of a semi-industrial pilot line for low-cost carbon fibre // JEC Special Issue. – 2019. – № 1. – P. 26–28. 8. Лысенко А.А. Производство углеродных волокон: реалии и перспективы (2011–2025 гг.) // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. – 2018. – № 4(376). – С. 55–59. 9. Дешевое углеродное волокно уже не за горами // Композитный мир. – 2018. – № 3(78). – С. 54–55. 10. Тюнин, А.В. Масштабирование рынка композитных материалов в РФ // Межотраслевая конференция по вопросу применения композитов и изделий из них в нефтегазовой отрасли, 9 октября 2017 года, СПб. – Режим доступа: http://umatex.com/upload/iblock/878/878616fd41d397ade2988168d2e02899.pdf (дата обращения: 25.05.2018 г.).

28

Композитный мир | #6 (87) 2019


Отрасль В обзоре представлены данные, характеризующие производство углеродных волокон в мире в период с 2010 по 2018 год и с перспективой оценки до 2022 года. Приводятся данные по спросу, мощностям производства углеродных волокон, выпуску углеродных волокон из полиакрилонитрила. Не вызывает сомнения, что производство углеродных волокон (УВ) является одной из важнейших составляющих отрасли производства и применения современных композитных материалов. Оценка объемов производства УВ, спроса и потребления является важной аналитической и даже футурологической задачей, имеющей серьезное значение для оценки перспектив развития авиа- и судостроения, машиностроения и энергетики, производства спортивного инвентаря, медицины, строительства и других отраслей промышленности, науки и технологий, включая оборонные направления. Анализ публикаций [1–7] показывает, что в обзорах и статьях, прежде всего, оцениваются: • проектные мощности производства (зачастую с уточнением — теоретические); • спрос на УВ; • потребление (объёмы потребления обсуждаются редко и с долей неопределенности). При оценках производства УВ следует обращать внимание на то, что чаще всего речь идет об УВ из полиакрилонитрила (ПАН) — самого востребованного сегодня полимера — прекурсора. Раздельно приводятся данные по производству легких жгутов (small tow) с количество филаментов от 3К до 24К (т. е. от 1, 3, 6, 12 и 24 тысяч) и тяжелых жгутов (large tow) с количеством филаментов от 48К до 320К (48, 50, 60, 80, 320). Традиция оценивать объемы производства (мощности по выпуску) легких и тяжелых жгутов связана с существенным различием свойств УВ в них и, соот-

ветственно, сфер их применения. В целом чем ниже значение К тем более качественными и дорогими являются углеродные волокна. Спрос на углеродные волокна наиболее полно и с перспективой на 2022 г. оценен в обзоре [5]. На рисунке 1 представлены показатели роста спроса, начиная с 2010 и до 2022 г. Согласно приведенным данным, прогнозируемый спрос на УВ в 2019 г. составит около 84,5 тыс. тонн. Среднегодовое значение темпа роста спроса, начиная с 2010 г., оценивается на уровне 10–12%. Предполагается, что при сохранении данных показателей прироста мировой объем спроса к 2022 г. может достичь 120 тыс. тонн [5]. В ряде статей [2–7] приведены сведения, характеризующие проектные мощности производства УВ из полиакрилонитрила (суммарно, и легких и тяжелых жгутов) за период с 2015 по 2019 г. (рисунок 2). Следует учитывать, что в большинстве случаев данные по объемам производственных мощностей и, тем более, по выпуску продукции являются предположительными. Сравнивая данные, характеризующие спрос на УВ (рисунок 1) и проектные мощности по их выпуску (рисунок 2), можно констатировать, что объем спроса в 1,7–2,3 раза ниже, чем заявляемые мощности производства УВ. Так в 2017, 2018 и 2019 годах спрос оценивается в 70,5; 78,5 и 84,5,0 тыс. тонн соответственно, а мощности производства в эти же годы предполагались в объеме 136,5; 149; и 150,9 тыс. тонн. Таким образом получается, что производственные мощности будут загружены лишь на 56% (2019 г). Но замечено, что процент загруженности производственных мощностей постепенно увеличивается, так в 2017 он составлял 52%, а в 2010 г был на уровне 42% [8]. Этот факт свидетельствует о высоком потенциале производства УВ, усиливающихся в последнее время инвестиционных мерах, а также подтверждается прогнозируемые показатели

Рисунок 1. Мировой спрос на углеродные волокна с 2010 по 2022 год. Суммарно все виды углеволокон

Композитный мир | #6 (87) 2019

29


Отрасль

Рисунок 2. Проектные мощности производства углеродных волокон из ПАН в мире

планами целого ряда производителей расширить производство в краткосрочной перспективе. Стоит отметить, что увеличение производств и мощностей зачастую связано с желанием компаний расширять свой ассортимент продукции и выпускать, например как более дешевые тяжелые жгуты, так и легкие, технология производства которых ранее относилась к дорогостоящим. Сегодняшние технологические разработки позволяют существенно удешевить производство, сократить размер требуемых инвестиционных бюджетов и даже снизить цену на производимую продукцию, сделав её более доступной для потребителей. Так, в 2018 году во Франции Технологический центр Canoe и научно-исследовательский институт IRT Jules Verne запустили тестовую линию по производству углеродного волокна (12 К), которое на 40% дешевле представленного в настоящее время на рынке (8 €/кг против минимальной представленной на рынке цены в 14 €/кг) [7]. Исследования в этом направлении ведут и в Германии, где в Институте прикладных полимерных исследований

47,5 (Toray — 27,1 | Zoltek — 20,4)

Toray + Zoltek SGL Carbon

15

MCCFC

14,3

Teijin (Toho Tenax)

12,6

Hexcel

12,5

Form. Plast. Cor.

другие

6

6

Jiangsu Hengshen

Kangde

— рост 2019

2022

10

—р  ост в краткосрочной перспективе (до 2021 года)

5 3,5

9,9

2,5 1,5 1,7

2023 20

4,2

2028

—р  ост в средне- и долгосрочной перспективе (после 2021 года)

> 2021

12,5 Рисунок 3. Данные по проектным производным мощностям УВ из ПАН компаний-производителей углеродных волокон, в тыс. тонн (сентябрь 2019 г.)

30

4,6

7

Zhongfu-Shenying

Hyosung

2

8,8

Solvay (Cytec)

DowAksa

IAP Fraunhofer разработали экономичную технологию формования волокон-прекурсоров из сополимеров ПАН — ComCarbon®, позволяющую на 60% снизить стоимость производства исходного сырья для углеродного волокна [9]. Следует привести данные, показывающие проектные мощности производства двенадцати ведущих компаний — мировых лидеров по выпуску УВ [6] (рисунок 3). Самым большим объемом производства (мощностью производства) обладает компания Toray/Zoltek — 49,5 тыс. тонн, увеличившая в 2019 г. мощность своего производства в США на 2 тыс. тонн. В общем мировом объеме мощностей по производству УВ (150, 9 тыс. тонн) на данную группу компаний приходится треть всего рынка. Кроме того, компания по-прежнему планирует в 2020 году увеличить мощности заводов по производству тяжелых жгутов (50К) Zoltek в Венгрии и Мексике суммарно на 4,6 тыс. т/год, сохранив за собой лидерские позиции. Второе и третье место у SGL Carbon и Mitsubishi

Композитный мир | #6 (87) 2019


Отрасль

37 35 —А  эрокосмическое применение

28

— Автомобилестроение

21 19 15 9 8 6,5 3,5

11 10 6,5 4

19 12 10 7

— Ветроэнергетика — Товары для спорта — Строительство — Прочие

Рисунок 4. Потребление углеродных волокон в основных областях применения с прогнозом до 2022 г., тыс. тонн

Chemical Carbon Fiber and Composites (MCFC) соответственно. Однако в ближайшей перспективе их потеснят компании Teijin и Hexcel, реализующие в настоящее время меры, направленные на расширение мощностей. Так, компания Teijin строит новое производство (производительностью 6 тыс. т/г) в Южной Каролине (Южная Каролина, США), стоимостью около 600 млн. долларов США. А Hexcel, по некоторым данным, в настоящее время занимаются поиском инвестиций для увеличения своих мощностей до 15 тыс. т/год. Особого внимания заслуживает китайский производитель Zhongfu-Shenying, являющийся дочерним компании China Composite Group Ltd. (CCG) концерна China National Building Material Group Corporation (CNBM). После того, как в 2018 году мощность его была увеличена с 4 до 6 тыс. т/год, Zhongfu-Shenying является крупнейшим производителем углеродного волокна в Китае, анонсировавшем в этом году начало реализации проекта строительства нового завода, плановой мощностью 10 тыс. тонн углеродного волокна в год, а также соответствующего данной производительности производства ПАН-волокна-прекурсора в промышленном парке Ганхэ в Синине (провинция Цинхай, Китай). В проект в целом будет инвестировано около 5 млрд. юаней (около 700 млн. долларов США). В компании DowAksa в 2019 году подтвердили долгосрочное инвестирование, направленное на расширение имеющихся в Турции производственных мощностей до 13,4 тыс. тонн/год к 2023 году. Южнокорейский производитель Hyosung также планирует постепенно до 2028 года нарастить производство до 24 тыс. тонн/год, потратив на это около 828 млн. долларов США. Причем в 2020 году уже планируется ввести в действие дополнительную линию производства углеродного волокна. Также компания планирует задействовать для реализации целей предстоящего расширения дополнительные производства УВ и рынки сбыта в Саудовской Аравии, о чем в середине 2019 года было подписано соглашение с компанией Saudi Aramco. Среди основных потребителей своей продукции в компании видят производителей баллонов для водорода и природного газа.

Под «другими» на рисунке 3 объединены мелкие азиатские производители, как Kureha Corp., Osaka Gas Chemicals Co. Ltd., Bluestar Fibres Co. Ltd. (ChemChina), Sinofibers Technology, российский производитель UMATEX (Росатом) и индийский — Reliance Industries (ранее Kemrock Industries and Exports Ltd.; около 2,5 тыс. т/год). У упоминаемой российской компании UMATEX проектная производительность в настоящее время заявлена на уровне 1,7 тыс. т/год, а к 2025 году по прогнозам должна достичь 3,0 тыс. т/год [10]. В целом, как и ранее, на рынке доминируют 10 компаний производителей УВ, охватывающих 88,9% его объема. Какие же факторы и причины выступают в качестве движущих сил развития (драйверов) производства УВ в мире? Об этом относительно адекватно можно судить по прогнозу, представленному на рисунке 4 [4, 5]. Анализ данных, представленных на рисунке 4, показывает, что наиболее востребованы УВ в авиа- и автомобилестроении, ветроэнергетике, производстве товаров спортивного назначения. Ввиду создания и исследования более дешевых технологий производства углеродных волокон, в первую очередь увеличение потребления данного вида продукции следует ожидать в автомобилестроении. А в связи с активным применением экологичных технологий, в том числе в сфере энергетики, и связанным с этим быстрым развитием ветроэнергетики, следует ожидать резкий подъем потребления углеродного волокна для изготовления элементов и деталей ветроэнергетических установок. Предполагается, что к 2020 году в автомобилестроении будет потребляться 37 тыс. тонн УВ, а в ветроэнергетике — 19 тыс. тонн. Отдельно хочется отметить, что в последнее время активно развивается применение углеродного волокна в медицинской отрасли (например, для создания протезов и ортезов). И, конечно же, очевидно, что рост потребления и производства УВ будут зависеть от стоимости как самих углеродных волокон, так и от стоимости прекурсоров для них.

Композитный мир | #6 (87) 2019

31


Отрасль А. В. Новиков генеральный директор Ассоциации «НП БТИР» А. В. Никитин директор Ассоциации «НП БТИР»

Новые материалы, новые проекты, новая экономика В апреле 2005 года в своей речи на открытии промышленной выставки в Ганновере президент В. В. Путин отнес к числу российских прорывных технологий производство базальтового волокна, композиционных материалов и изделий на их основе. В настоящее время композиционные материалы имеют стратегическую важность для промышленного развития и экономического роста страны. Они обладают заданными характеристиками, а изделия на их основе зачастую превосходят по функциональным свойствам традиционно используемые в различных отраслях промышленности, что повышает их конкурентоспособность. Министр промышленности и торговли Российской Федерации Денис Мантуров считает, что целью программы развития композитной отрасли является увеличение отечественного рынка композиционных материалов минимум в десять раз. Правительство планирует финансирование инновационных пилотных проектов с целью «открытия» крупных потребителей продукции из композитов (строительство, транспортная инфраструктура, ЖКХ, радиотехника, электроэнергетика, машиностроение) и расширения ассортимента продукции для судостроения, авиастроения, предприятий ВПК, нефтегазовой отрасли, альтернативной энергетики. Непрерывное базальтовое волокно (НБВ), на основе которого разрабатываются и производятся инновационные материалы, является наиболее востребованным в настоящее время. К сожалению, объемы производства и качество НБВ, которое готова выпускать мировая промышленность, не достаточны для динамичного развития рынка композиционных материалов на основе базальта. Технология НБВ была отработана на оборонных предприятиях еще в Советском Союзе. Современные исследования ориентированы на ее удешевление путем подготовки сырья, применения новых нагревательных элементов, снижение массы дорогостоящих элементов (например, платиновых фильер) производственного оборудования. Существующие российские научные разработки и технологии позволяют поднять объемы производства НБВ до 15–20 тыс. тонн в год, что сопоставимо с объемами производства стекловолокна. Предполагаемый объем производства НБВ к 2025 году

34

Композитный мир | #6 (87) 2019

составит 40 000 тонн в год. Однако и это не покроет растущие потребности мировой промышленности. Только в России потребность в НБВ в четыре раза превышает возможности производства, которые оцениваются в 5500 тонн в год. Для активного развития отечественного рынка НБВ необходимо усовершенствовать законодательную и техническую нормативную базы на всех уровнях, что невозможно без активного участия тех, кто имеет отношение к добыче базальтового сырья, разработке технологий, производству НБВ и его применению. В настоящее время в России сформировалась передовая научная школа, занимающаяся усовершенствованием технологии НБВ и изделий на его основе. В стране есть богатейшие месторождения базальтов, пригодных для производства НБВ высочайшего качества, обширный практический опыт. Уже сейчас геологами совместно с сотрудниками Пермского государственного научно-исследовательского университета обнаружены месторождения магматических горных пород, перспективных для производства НБВ. Именно в Пермском крае имеется потенциал для развития производства базальтового волокна и изделий на его основе, и он должен стать центром «умного базальта», на базе которого будет проводиться разведка месторождений базальта, научные исследования и разрабатываться инновационные технологии. С целью интенсификации работ в этой важной для страны отрасли деловым сообществом совместно с Пермским государственным научно-исследовательским университетом инициировано создание Ассо-


Отрасль циации «Некоммерческое партнерство. Базальтовые технологии, инфраструктурные решения», основная задача которой объединить систему подготовки кадров, научно-исследовательскую деятельность и промышленность. Ассоциация «НП БТИР» должна стать ведущим институциональным партнером со своим инновационным центром, образовательной и социальной инфраструктурой, генератором профильных стартапов, в сотрудничестве с венчурными компаниями обеспечивать взаимодействие с госкорпорациями и промышленными предприятиями. Новые технологические решения и материалы будут проходить апробацию на предприятиях ВПК, нефтегазового сектора и химической отрасли Пермского края, при реализации таких инфраструктурных проектов, как строительство моста через реку Чусовая, перенос железной дороги и так далее. Что позволит значительно снизить нагрузку на бюджет региона.

Задачи Ассоциации «НП БТИР» • популяризация «базальтовой тематики», создание «мостика» между наукой и бизнесом, налаживание сотрудничества с профильными научными институтами и госкорпорациями; • реклама новых отечественных технологий и материалов; • участие в образовательном процессе подготовки молодых специалистов для предприятий базальтовой отрасли; • объединение усилий научных коллективов, занимающихся изучением свойств, производством и применением НБВ; организация исследований на стыке наук: химии, физики, материаловедения и математики; • поиск инновационных решений при производстве композиционных изделий; гибридизация и функционализация существующих и новых материалов; • организация производства нестандартного оборудования, необходимого для развития отрасли; • одна из ключевых задач — участие в программе «Социально-экономического развития Арктической зоны Российской Федерации (АзРФ)». Формирование научно-технического задела и создание конкурентоспособной продукции для нужд геологоразведки, добычи, переработки минерального сырья в Арктической зоне РФ. Снижение себестоимости строительства транспортной, энергетической и иной инфраструктуры; • защита интересов своих членов и партнеров при работе с госзаказами, лоббирование интересов партнеров и членов ассоциации на государственном уровне. Основное направление деятельности Ассоциации «НП БТИР» — это научно-исследовательские и

опытно-конструкторские работы (НИОКР). Спрос на НИОКР растет, и большинство предприятий понимает необходимость вложений в новые технологии. Сегодня все больше компаний выводят проверку бизнес-гипотез на аутсорсинг. В отсутствии специализированных НИИ при большинстве промышленных предприятий решением практических проблем стали активно заниматься высшие учебные заведения. Этот новый тренд будет реализован Ассоциацией в области композиционных материалов на основе базальта. Наличие квалифицированной команды разработчиков, сотрудничества с инновационной средой в России и за рубежом, максимальное использование внешней экспертизы должно значительно ускорить вывод на рынок новых продуктов. Объединение всех заинтересованных участников рынка композиционных материалов позволит в максимально короткие сроки вывести отрасль на лидирующие позиции на мировом рынке экспорта технологий, материалов и изделий из композиционных материалов. Основными задачами реализации государственной политики Российской Федерации по развитию отрасли композитных материалов является увеличение производства композитных материалов с максимально высокой добавочной стоимостью и расширение экспортного потенциала российских предприятий. Для создания и развития полноценной инновационной отрасли необходимо сформировать и поддерживать систему, обеспечивающую постоянное создание инновационных решений, соответствующих мировым тенденциям и превосходящих их, а также оперативное и эффективное внедрение таких решений в отечественную промышленность, в том числе путем создания новых конкурентоспособных производств. Ассоциация планирует принять участие в создании венчурного фонда, основной целью которого будет являться глобальное развитие индустрии новых материалов путём поддержки перспективных инновационных научных проектов, производств НБВ и композитов на его основе. 1 октября 2019 года руководители Ассоциации приняли участие в совещании по разработке дорожной карты развития композитной отрасли Российской Федерации в рамках рабочей группы «Промышленность» Госсовета Российской Федерации по направлению «Технология создания новых материалов и веществ». В совещании участвовали представители Союза производителей композитов, МИЦ «Композиты России» МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сегодня мы готовим приоритетные рекомендации и предложения по наполнению дорожной карты по направлению «Применение композиционных изделий на основе базальта». Ассоциация «НП БТИР» является в настоящей момент единственной действующей структурой, представляющей интересы участников рынка производителей НБВ, материалов и изделий на его основе, и планирует объединить максимальное количество заинтересованных организаций. Наступило время крупных проектов с использованием накопленного опыта.

Композитный мир | #6 (87) 2019

35


Отрасль С. Л. Перельман А. В. Шаронов ЗАО «НПЦ «ЛАВАинтел» Московская обл., Россия

Современное производство непрерывного базальтового волокна Новый завод Новые возможности Новые продукты В последние годы в России и за рубежом растет потребность в продуктах на основе непрерывного базальтового волокна (НБВ): ровинг, фибра, нити и др. Это связано, в первую очередь, с разработкой и внедрением нормативной и разрешительной документации на применение изделий из НБВ (дорожные и строительные сетки, конструкционные ткани, иглопробивные материалы и др.), а также с разработкой новых текстильных изделий, проекты производства которых были «заморожены» по причине отсутствия основного сырьевого компонента. Дальнейшая растущая потребность и снижение производственных мощностей образовали острый дефицит и устойчивый рост цен на продукты на основе непрерывного базальтового волокна. В августе 2019 года специалистами ЗАО «НПЦ «ЛАВАинтел» и ООО «МАГМАнит» в г. Великий Новгород создано и успешно функционирует новое современное производство непрерывного базальтового волокна проектной мощностью 2500 тонн в год (с возможностью увеличения до 7000 тонн) с целью удовлетворения существующего повышенного спроса и снижения образовавшегося дефицита. Эффективные технологии, используемые на предприятии с применением 800-, 1200- , 1600- и 2400-фильерных питателей щелевого типа позволяют вырабатывать непрерывное базальтовое волокно, не уступающее по своим технико-экономическим параметрам непрерывному стеклянному волокну. Весь процесс плавления и выработки контролируется в автоматическом режиме с использованием современного оборудования. Контроль качества продукции осуществляется в производственной лаборатории на высокоточных приборах. Выпускаемая продукция

36

Композитный мир | #6 (87) 2019


Отрасль по характеристикам не уступает существующим на мировом рынке аналогам производства MAFIC (USA) и «Каменный Век» (Россия). Выпускаемая номенклатура: • однопроцессный (директ) ровинг до 2000 Текс; • трощеный ровинг до 4800 Текс; • нить базальтовая рубленая (базальтовая фибра). На базе выпускаемой продукции специалистами ООО «МАГМАнит» и ООО «Суперпласт» (отечественный производитель и разработчик эпоксидных связующих) был разработан новый продукт — Фибра полимерная композитная базальтовая ФКП (Б) ТУ 23.14.12–072–17411121–2019. Данные технические условия согласованы с НИИЖБ им А. А. Гвоздева. Производство мощностью 50 тонн в год организовано в г. Клин Московской обл.

Технические характеристики продукта • • • • • •

плотность — 1,8 г/см³; диаметр — 0,7–1,2 мм; температура стеклования — 90°С; прочность при растяжении — 1000–1500 МПа; модуль упругости при растяжении — свыше 50 ГПа; сохранение механической прочности после воздействия щелочи — не менее 80%.

Композитная фибра предназначена для повышения прочности и трещиностойкости бетонов и может использоваться для армирования полов и фундаментов. Волнообразный рельеф ФКП (Б) обеспечивает анкерирование в бетоне и поглощение энергии трещинообразования при нагрузках на бетон.

Преимущества перед стальной фиброй • • • • •

коррозионная стойкость (щелочестойкость); низкая теплопроводность; радиопрозрачность; низкий удельный вес; долговечность.

По результатам испытаний композитной фибры в ИЦ «НИИЦстром» ООО «Институт ВНИИИжелезобетон» (г. Москва) эффективность по сравнению с ненаполненным бетоном следующая: • прочность при сжатии увеличивается свыше 20%; • прочность при растяжении увеличивается свыше 30%; • прочность при изгибе увеличивается свыше 40%; • уменьшается эффект хрупкости, замедляется образование трещин. Приглашаем заинтересованные компании композитной отрасли к сотрудничеству, а также ищем партнеров по внедрению и применению материала!

Композитный мир | #6 (87) 2019

37


Материалы

Губанов Дмитрий Борисович Руководитель ООО «ТКТ» info@tpcomposites.ru

Термопластиковые композитные технологии Термопластиковые композиты (ТПКМ) имеют некоторые существенные преимущества по сравнению с традиционными материалами и могут стать более популярными в будущем. Однако до сих пор их массовое использование сдерживается высокими ценами на материалы, отсутствием эффективных технологических процессов и сложностями их внедрения на существующих производствах. Российская компания ООО «Термопластиковые композитные технологии» («ТКТ») поставила себе задачу это изменить. В сентябре 2019 года разработка ООО «ТКТ» заняла 3 место на конкурсе лучших проектов в композитной отрасли, организованным журналом «Композитный мир» в Санкт-Петербурге, а в октябре победила в номинации «R&D разработки в области композитов» на международном форуме «Композиты без границ». В статье хочу поподробнее рассказать о целях и задачах данного проекта, этапах его реализации, а также пригласить к сотрудничеству заинтересованные компании отрасли. Если кратко, то среди основных целей проекта можно выделить две: • разработка технологии и оборудования для производства термопластичного препрега мощностью 100–150 тонн в год; • подбор оптимальных методов (штамповка, намотка, пултрузия, автоматизированная выкладка) и технологических параметров,

38

Композитный мир | #6 (87) 2019

а также разработка оборудования для производства изделий из данного препрега. На данный момент компанией уже разработан прототип установки для производства препрега. Получены первые образцы материала на основе углеволокна с матрицей из полипропилена и полиамида (на очереди — полиэфирэфиркетон), проведены испытания полученных полуфабрикатов и подтверждена целесообразность применения разработанного метода. Произведена тестовая поставка термопластичного препрега, изготовленного в виде лент и листов. В настоящее время ведутся переговоры с заинтересованными компаниями и потенциальными партнерами из числа производителей оборудования для изготовления препрега и конечной продукции из него. Итак, в чем же преимущества материала. Читателям журнала хорошо известно, что композитный материал образован как минимум из двух компонентов. Один из которых является наполни-


Материалы телем, а другой формирует матрицу будущего материала, причем свойства получаемого композита отличаются от свойств изначально используемых исходных материалов. В качестве материалов матрицы для производства полуфабрикатов (препрегов) для последующего формования из них изделий из полимерных композитов в основном используются термореактивные материалы, которые при отверждении преимущественно необратимо образуют сшитые структуры. Причем, если использовать в качестве наполнителя углеволокнистые материалы, то наиболее популярна эпоксидная смола, ввиду небольшой стоимости и высокой пропитывающей способности. Однако у них есть недостатки, такие как хрупкость, сложность утилизации брака и отходов переработки, сложный и долгий технологический процесс, ограниченное время и температура хранения препрега, многокомпонентность связующих и их относительно ограниченная жизнеспособность. Эти проблемы решаются при использовании в качестве связующих термопластичных материалов: полиамида, полипропилена, полифенилсульфида, полиэфирэфиркетона и прочих. Термопластиковые полимеры в основной своей массе при формовании изделий не образуют сшитых химическими связями макромолекулярных структур, и могут многократно подвергаться циклам нагрев-охлаждение, что дает возможность их вторичной переработки. Основные преимущества ТПКМ — устойчивость к ударным нагрузкам, возможность использовать менее длительные и более автоматизированные технологические процессы формования, ремонтопригодность, термопластичный препрег имеет длительный срок хранения при комнатной температуре. Термопластиковые композиты могут подвергаться вторичной переработке и использоваться в крупносерийном производстве изделий с более низкой конечной себестоимостью. Но при использовании ТПКМ необходимо учитывать следующие их особенности: • высокая температура переработки (200–420°C); • сложность укладки и работы с нелипким препрегом; • термопластичные связующие по сравнению с термореактивными имеют на 1–2 порядка большую вязкость расплава, что обуславливает низкую смачиваемость наполнителя расплавами полимеров. Среди основных технологий производства термопластичного препрега можно выделить: • пропиточную в расплаве, • пропиточную в растворе, • порошковую, • пленочную, • волоконную. У каждой из технологий есть свои недостатки — неприменимость для конкретного термопласта, качество и стабильность характеристик получаемого

полуфабриката, повышенные энерго- и трудозатраты и прочие. В итоге сейчас нет доступного и универсального способа качественной пропитки высоковязкими полимерами. Так же важно наличие доступных технологий и оборудования для производства деталей из этих материалов. В мире существует всего около десяти компаний, производящих термопластичные композитные материалы. Эти производства расположены в США, Нидерландах, Франции, Японии, Англии и ряде других стран. Российские компании в этой нише мирового композитного рынка отсутствуют совсем. Из-за сложности производства данный материал при всех его преимуществах до сих пор не получил широкого применения и занимает не более 10% от объема термореактивных композитов в мире, а в России и того ниже. Компанией ООО «ТКТ» разработана и запатентована новая технология изготовления термопластичного препрега, который представляет собой предварительно пропитанные термопластами ленты, листы или тканые материалы на основе угле-, стекло- и арамидных волокон. Линия для производства препрега включает в себя установку, где волокна с бобин под натяжением разматываются в непрерывную ленту, расправляются

Композитный мир | #6 (87) 2019

39


Материалы

до определенной ширины, активируются, а затем проходят через специальную фильеру, в которой расплавленный и подающийся под давлением из экструдера термопласт равномерно пропитывает пучок волокон. Далее полученный полуфабрикат охлаждается, проходит контроль размеров и наматывается на паковку. Разработанная в нашей компании пропиточная фильера создана с использованием инновационного подхода, известного в других областях техники, но не применявшегося ранее в производстве термопластичных препрегов. В основе лежит принцип использования ультразвукового воздействия для снижения вязкости полимера и повышения адгезионных свойств, и, соответственно, улучшения пропитки без усложнения и удорожания оборудования. Стоимость производственной линии в 2–3 раза ниже, чем у импортных аналогов. Стоимость компонентов препрега минимальна, так как используются представленные на отечественном рынке базовые материалы без дополнительной обработки. Основная задача оборудования для изготовления препрега — это равномерно пропитать армирующие волокна высоковязким полимером. Для чего обычно измельчают термопласт до состояния порошка, затем с помощью растворителей готовят его раствор, из которого формуют пленки или волокна, с помощью которых и производят препрег. Всё это закономерно требует дополнительных затрат и усложняет процесс производства. Благодаря нашей разработке, процесс изготовления препрега проходит в один этап с высоким качеством пропитки и низкой стоимостью компонентов. Данное преимущество позволит установить конкурентную цену до 25$ за кг препрега на основе углеволокна, предназначенного для производства высококачественных изделий. Параллельно ведутся разработки оборудования для изготовления из препрега непосредственно готовой продукции. Основные технологии переработки препрега — горячая штамповка, намотка, пултрузия, автоматизированная выкладка.

40

Композитный мир | #6 (87) 2019

Основные отрасли-потребители ТПКМ • автомобилестроение: конструкции сидений, дверные держатели, кузовные панели, внутренняя отделка; • индустрия товаров для спорта и отдыха: шлемы, части велосипедов, лыжи, сноуборды, дроны; • авиационно-космическая отрасль: напольные панели, фюзеляжи, опоры двигателя, компоненты кабины; • производство товаров медицинского назначения: обувные вставки, протезы, ортезы, • электроника и электротехника: корпусы и задние крышки для мобильных устройств; • отрасль 3D-печати: печатный филамент, армированный непрерывными и рублеными волокнами. Композитный материал на основе термопласта не сможет заменить термореактивные композиты и металлы во всех областях применения, но в некоторых даст большие преимущества. Возможность быстрого и экономичного крупносерийного производства позволит шире использовать композиты там, где ранее их использование было нерентабельным, например, в автомобилестроении. Для российской композитной отрасли его производство и применение способно в разы увеличить использование угле- и стекловолокна при изготовлении различных деталей и конструкций. Одновременно решается проблема переработки композитных материалов: изделия из ТПКМ, вышедшие из строя, очень легко перерабатываются, причем в некоторых случаях с минимальными изменениями механических свойств. Сейчас мы небольшая команда разработчиков, поставивших себе весьма важную задачу, но живой интерес крупных компаний, их помощь в разработках, поддержка государственных институтов развития подсказывают нам, что мы двигаемся в правильном направлении. Мы открыты для сотрудничества как в вопросах поставки оборудования и материалов, так и в совместных работах и исследованиях.


Материалы

Пресс-релиз компании Evonik www.evonik.com

Новый эпоксидный отвердитель VESTALITE® S от компании Evonik для производства листовых формовочных компаундов для транспортного машиностроения будущего Новый отвердитель позволяет: • повысить качество и рабочие характеристики материалов; • повысить огнестойкость и облегчить обработку материалов; • улучшить конструкционную универсальность материалов, особенно необходимую для производства электромобилей и легковесных конструкций. Новый эпоксидный отвердитель VESTALITE® S от компании Evonik улучшает технические характеристики и облегчает обработку листовых формовочных компаундов (SMC). Продукт придает большую конструкционную гибкость изготавливаемым с его помощью композитным материалам, тем самым обуславливая пригодность данных композитов для применения в сфере производства электротранспорта и легковесных автомобилей.

42

Композитный мир | #6 (87) 2019

Композиты, сформованные с использованием традиционных SMC-компаундов на основе полиэфирной смолы, как правило, обладают следующими механическими характеристиками: предел прочности при изгибе 200 МПа, модуль упругости при изгибе 10 000 МПа и ударная вязкость 90 кДж/м² при плотности от 1,7 г/ cм³ до 1,85 г/cм³. Такие материалы в настоящее время широко применяются при производстве компонентов интерьера и экстерьера автомобилей. При этом в автомобилестроении в настоящее время спрос смещается в сторону более легких материалов с улучшенными механическими характеристиками. Они являются незаменимыми, например, при производстве облегченных автомобилей и электротранспорта. «Материалы, изготовленные из SMC, в которых стандартная полиэфирная смола была заменена на эпоксидную, обладают значительно лучшими физико-механическими характеристиками, — объясняет Петер Омс (Peter Ooms) менеджер по продажам


Материалы компании Lorenz Kunststofftechnik GmbH. Однако до недавних пор такие реактопласты очень трудно поддавались обработке, поэтому их применение считали нецелесообразным». На основе проверенной рецептуры формовочных компаундов в компании Lorenz Kunststofftechnik GmbH разработали эпоксидный SMC, композиты из которого отвечают всем предъявляемым к ним в настоящее время высоким требования по легкости, прочности и огнестойкости. Важнейшим компонентом нового SMC-компаунда является эпоксидный отвердитель на основе диамина — VESTALITE®S. «В комбинации с эпоксидными смолами продукт VESTALITE®S позволяет получить легко обрабатываемый композитный материал», — говорит доктор-инженер Лейф Иккерт (Leif Icker), отвечающий за продажу композитов и клеев бизнес-направления Crosslinkers компании Evonik. SMC на основе VESTALITE®S обладает длительным сроком хранения до отверждения, а в процессе формования обеспечивает быстрое отверждение в течение трех минут. Это становится возможным благодаря двухстадийной реакции отверждения. Первая стадия реакции начинается в процессе производства SMC при комнатной температуре и останавливается, когда степень полимеризации достигает 60%. Вторая стадия инициируется только при температуре выше 120°C. Благодаря этому полуфабрикат имеет твердое состояние при комнатной температуре и, следовательно, может храниться в течение нескольких недель. «Кроме этого, благодаря VESTALITE®S улучшаются деформационные и реологические свойства прессуемого полуфабриката, что повышает качество изготавливаемых деталей и компонентов», — добавляет г-н Иккерт. Поскольку при формовании из данных эпоксидных компаундов не выделяется стирол, а в воздух рабочей зоны попадает лишь совсем незначительное количество летучих органических соединений, они отлично подходят для производства изделий для внутренней отделки автомобилей. Новый формовочный SMC-компаунд из эпоксидного связующего, армирующего стеклянного волокна и функциональных добавок имеет плотность от 1,5 до 1,7 г/cм³ и обладает хорошими реологическими свойствами при формовании. Отвержденный композит на его основе имеет следующие механические характеристики: предел прочности при изгибе > 350 MПa, модуль упругости при изгибе > 18 500 MПa, а ударная вязкость > 150 кДж/м². Материал огне- и пожаростоек, имеет высокую ударную вязкость даже при температурах −30°C, что исключает его охрупчивание и разрушение. Отвердитель Vestalite-S идеален для технологии горячего прессования SMC, во время которого обеспечивает необходимую реологию полуфабриката, а процесс образования конечного сшитого полимера длится всего 3 минуты. Для достижения более однородной структуры композита и равномерного отверждения полуфабриката, перед прессованием рекомендуется предварительного нагреть SMC, например, в сушильном шкафу, либо предусмотреть

подготовительную стадию, когда заготовка изделия вначале кратковременно подпрессовывается при температуре ниже температуры инициации отверждения. Новый полуфабрикат рекомендуют применять для производства деталей автомобилей. Так, на конкурсе Open Innovation Challenge в рамках проекта Alliance был представлен потенциал нового эпоксидного SMC с отвердителем Vestalite-S. На конкурсе с помощью виртуального демонстратора был спроектирован внутренний композитный элемент обшивки задней двери автомобиля из данного SMS, и спрогнозировано изменение физико-механических характеристик материала под воздействием нагрузок, величины которых были определены Институтом автотранспортных средств Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена (ika RWTH Aachen). В рамках моделирования градиент ребер и толщина стенок композитной детали были скорректированы в соответствии с заданными требованиями жесткости. Полученные результаты виртуального проектирования показали, что при равных значения физико-механических характеристик вес смоделированной композитной детали почти на 50% ниже, чем у её металлического аналога (2,01 кг и 3,96 кг, соответственно). Также перечисленные преимущества делают SMC на основе эпоксидной смолы идеальным решением, например, для изготовления отсеков для батарей в электрических и гибридных автомобилях. До настоящего времени такие детали изготавливались из стали или алюминия, поскольку считалось, что только данные материалы могут обладать формостабильностью и прочностью, способной удерживать тяжелые батареи, обеспечивать сопротивление кинетической энергии при столкновениях и не создавать дополнительных рисков в случае возгорания. Однако появление нового эпоксидного полуфабриката для формования композитных изделий, удовлетворяющих данным требованиям, позволит изменить это мнение.

Эвоник в России Компания Эвоник работает в регионе Россиийская Федерация и странах СНГ с конца 1970-х годов и в настоящее время предлагает свои инновационные продукты и решения клиентам из более чем 15 различных отраслей промышленности, в том числе таких важных для российской экономики, как нефтегазодобывающая промышленность, строительство и организация инфраструктуры, автомобилестроение, пищевая и кормовая промышленность, сельское хозяйство, а также здравоохранение и спорт. На территории Российской Федерации компанию Эвоник представляет ООО «Эвоник Химия», а также 6 складов, расположенных в разных регионах страны.

Композитный мир | #6 (87) 2019

43


Технологии Францев М. Э., к. т. н. Симбирцев А. Л. Францев И. М.

Программный комплекс для проектирования судов из композиционных материалов

46

Композитный мир | #6 (87) 2019


Технологии В условиях рыночной экономики одной из главных задач в проектировании судов становится повышение конкурентоспособности проекта судна. Это требование может быть реализовано за счет следующих мероприятий: • обеспечения судну при проектировании повышенных, по сравнению с судами — претендентами, потребительских качеств без пропорционального повышения строительной стоимости судна и стоимости его эксплуатации; • повышения качества проектных работ, особенно на ранних стадиях проектирования; • уменьшения издержек на многовариантные проработки и сокращения общих сроков выработки проекта. Современные экономические условия предъявляют требование обеспечения эффективности работы судна в сочетании с обеспечением его экономически обоснованного жизненного цикла. Судостроение является областью, где композиты применяются достаточно давно. Применение композитов позволяет создавать суда с совершенными гидродинамическими характеристиками и высокой весовой эффективностью, а также значительно сократить сроки строительства судна по сравнению с судами из традиционных материалов. Мировой судостроительный опыт свидетельствует о высокой экономической эффективности производств судов из композитов. Современные стандарты проектирования предусматривают последовательное снижение затрат на такие наиболее дорогие и сложные разделы проекта, как разработка гидродинамического комплекса, а также прочностные расчеты, которые реализуются на базе единожды выполненных научных исследований и накопленного опыта эксплуатации. Этим же обусловлена все более широкая замена при разработке проекта натурного эксперимента численным расчетом. При этом судно должно обладать сбалансированной совокупностью эксплуатационных качеств, отвечающих ожиданиям потенциальных заказчиков. Поэтому в современных условиях быстрого технологического развития экономики весьма остро стоит вопрос об оптимизации конструкции малотоннажного судна из композиционных материалов, проектирование которого ограничено ресурсами, когда у разработчика нет возможности искать оптимальное решение методом проб и ошибок. Известно, что в области мирового малотоннажного судостроения, подобно автомобилестроению, сформировалась практика создания модельных рядов малых судов, которая позволяет производителям эффективно конкурировать между собой. Очень часто при разработке новой модели малого судна производители ориентируются на наличие или отсутствие в предполагаемом размерном интервале продукта конкурентов. Предполагаемые характеристики новой модели судна предлагаются в первую очередь маркетологами на основании проведенного анализа рынка и в дальнейшем уточняются конструкторами в

процессе проектирования. Существенным конкурентным преимуществом современного производителя является своевременное обновление им модельного ряда выпускаемых судов. Поэтому центральной задачей создания программного комплекса является разработка способа проектирования судов из композитов по критерию экономической эффективности численными методами. Применительно к конструкциям из композитов этот критерий трансформируется в требования обеспечения их весовой эффективности и совершенства форм.

Постановка задачи Создание корпуса судна из композитов по критерию весовой эффективности обусловливает ограничение толщины его элементов в виде многослойных оболочек, и связанные с этим повышенные требования к их прочности и устойчивости. Известно, что возникающие при создании и в процессе эксплуатации в конструкциях из композитов внутренние дефекты являются важным фактором, ухудшающим эксплуатационные качества конструкций. Возникновение и развитие этих дефектов в судовых корпусных конструкциях из композита ведет к снижению их прочностных качеств и способности противостоять неблагоприятным эксплуатационным воздействиям. Все это сокращает срок жизненного цикла корпуса судна. Поэтому важной задачей в области создания судовых конструкций из композитов является учет при проектировании их эксплуатационного поведения, обусловленного доминирующими факторами эксплуатации, определение изменения характеристик прочности и долговечности конструкций в процессе их эксплуатации и в конечном итоге обеспечение экономически обоснованного жизненного цикла. Сегодня большую часть мирового малотоннажного промыслового, служебно-разъездного и прогулочного флота составляют суда, имеющие корпуса из неметаллических композитов, однако в современной России они проектируются и строятся в весьма ограниченных количествах. Это приводит к переориентации ряда отечественных судовладельцев на продукцию зарубежного судостроения. Несмотря на это, отечественное судостроение по-прежнему располагает огромным потенциалом в области науки и технологий. Опыт эксплуатации малых судов из композитов зарубежной постройки в российских условиях выявил ряд их специфических недостатков. Поэтому на суда из композитов отечественной постройки различного типа и назначения, созданные непосредственно для российских условий эксплуатации, существует большой внутренний спрос. При условии конкурентоспособности технических и экономических решений у таких судов также существует значительный экспортный потенциал. Для расширения возможностей создания отечественных судов из композитов в настоящее время необходимо решить ряд проблем как в области совершенствования проектных характеристик судов и

Композитный мир | #6 (87) 2019

47


Технологии

Рисунок 1. Пример работы программного модуля «Главные размерения и коэффициенты»

Рисунок 2. Пример работы программного модуля «Элементы нагрузки масс»

Рисунок 4. Пример работы программного модуля «Остойчивость на больших углах крена»

48

Композитный мир | #6 (87) 2019

Рисунок 3. Пример работы программного модуля «Плавучесть и начальная остойчивость»


Технологии

Рисунок 5. Пример работы программного модуля «Непотопляемость»

Рисунок 6. Пример работы программного модуля «Мощность и ходкость»

их оптимизации, так и в области улучшения структуры всего процесса проектирования. Необходима разработка способов проектирования таких судов, учитывающая различные аспекты их последующей эксплуатации и обеспечивающая их конкурентоспособность. Целью создания программного комплекса проектирования судов из композиционных материалов является получение отечественного программного обеспечения, позволяющего небольшим командам разработчиков, а также отдельным проектантам создавать продукт мирового уровня в виде судов из композиционных материалов с надлежащими эксплуатационными качествами и характеристиками долговечности при оптимальных затратах вычислительных ресурсов и материальных средств.

Решение Программный комплекс проектирования судов из композиционных материалов представляет собой взаимосвязанную последовательность принятия проектных решений численными методами, опирающихся на специально разработанные методы и технологии. Программный комплекс предназначен для проектирования судов из композитов длиной до двадцати метров различного назначения. Он увязан с общей схемой оптимизации проектных характеристик судна. Программный комплекс позволяет разрабатывать корпус судна в виде многослойной оболочки из композитов. Применение данного программного комплекса позволяет обеспечивать судну необходимые эксплуатационные качества, включая обеспечение технико-экономических требований. В рамках создания программного комплекса проектирования судов из композиционных материалов

выполнены следующие работы и мероприятия: • разработаны принципы проектирования корпуса скоростного судна из композитов по условиям его весовой эффективности и обеспечения жизненного цикла, подробнее [1]; • выполнены проектные обоснования принципов создания отдельных элементов судов из композиционных материалов, подробнее [2–3]; • выполнены проектные обоснования оптимизации отдельных проектных характеристик судов из композиционных материалов, подробнее [4–7]; • выполнены проектные обоснования оптимизации эксплуатационных и экономических характеристик скоростных судов из композиционных материалов, а также анализ их конкурентоспособности при проектировании, подробнее [8-11]; • выполнен анализ требований Правил Российского Речного Регистра к судам из композиционных материалов различных типов, в том числе их проектированию с использованием численных методов, подробнее [12]; • разработаны математические модели для отдельных элементов программного комплекса, подробнее [13–17]; • разработаны отдельные элементы программного комплекса: «Главные размерения и коэффициенты» (рис. 1), «Элементы нагрузки масс» (рис. 2), «Плавучесть и начальная остойчивость» (рис. 3), «Остойчивость на больших углах крена и проверка по Правилам Регистра» (рис. 4), «Непотопляемость и проверка по Правилам Регистра» (рис. 5), «Мощность и ходкость» (рис. 6), «Технико-

Композитный мир | #6 (87) 2019

49


Технологии

Рисунок 7. Пример работы программного модуля «Технико-экономические расчеты»

экономические расчеты» (рис. 7), подробнее [18–24]; • произведена апробация и верификация результатов, полученных при использовании отдельных элементов комплекса, в том числе при разработке проектов судов, содержащих элементы из композиционных материалов, согласованных Российским Речным Регистром, подробнее [25–27]; • в разработке находится модуль «Прочность элемента корпуса судна из композитов с внутренними дефектами типа расслоение»

Заключение Несмотря на то, что до завершения работ по созданию программного комплекса проектирования судов из композиционных материалов, а тем более до реальной коммерциализации этой идеи пока еще очень далеко, комплекс позволяет решать задачи по проектированию реальных судов. В частности, с помощью программного комплекса разработан проект отечественного промыслового суда прибрежного лова, полностью изготовленного из композиционных материалов. 17 октября 2019 года в Москве в Центре цифрового лидерства состоялся седьмой по счету ежегодный форум «Композиты без границ». Мероприятие стало рабочей площадкой для обсуждения глобальной технологической повестки в отрасли композитов. В этом году форум «Композиты без границ» был посвящен оценке рынка композитов в России и мире, а также обсуждению трендов и тенденций роста и развития, технологий производства композитов и готовых изделий, новых применений композитов, примеров их успешного внедрения, а также импортозамещения в стратегических отраслях промышленности. Во время форума были объявлены победители конкурса «Композиты без границ. Идея», проводившегося совместно с Московским авиационным институтом, и состоялась церемония вручения премии конкурса. По итогам голосования жюри второе место было присуждено автору статьи с коллегами за проект «Программный комплекс проектирования судов из композиционных материалов»).

50

Композитный мир | #6 (87) 2019

Команда разработчиков продолжает работу над этим проектом.

Литература 1. Францев М. Э. Принципы проектирования корпуса скоростного судна из композитов по условиям его весовой эффективности и обеспечения жизненного цикла // Известия Калининградского государственного технического университета. – 2016. – № 41. – С. 196–208. 2. Францев М. Э. Создание надстройки из композитов пассажирского судна на подводных крыльях с позиций обеспечения ее весовой эффективности и характеристик долговечности // Сборник трудов научно-технической конференции по строительной механике корабля, посвященной памяти академика Ю. А. Шиманского. – СПб., 2016. – С. 106–107. 3. Францев М. Э. Создание надстройки из композитов пассажирского судна на подводных крыльях с позиций обеспечения ее весовой эффективности и характеристик долговечности // Конструкции из композиционных материалов. – 2018. – № 1.– С. 30–34. 4. Францев М. Э. Проектное обоснование повышения полезной нагрузки амфибийного судна на воздушной подушке за счет применения в его конструкции композиционных материалов // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. – 2015. – № 1. – С. 197–202. 5. Францев М. Э. Проектное обоснование рационального обеспечения характеристик вместимости и обитаемости судов из композитов // Журнал Университета водных коммуникаций. – 2012. – Выпуск 14. – С. 147–155. 6. Францев М. Э. Проектная оценка эксплуатационных нагрузок и характеристик долговечности корпусов судов из композиционных материалов // Морской вестник. – 2008. – № 4(28). – С. 93–98. 7. Францев М. Э. Определение степени потери прочностных свойств и оценка возможности разрушения судовой корпусной конструкции из


Технологии композиционного материала в зоне развития эксплуатационного дефекта типа расслоение // Конструкции из композиционных материалов. – 2016. – № 1. – С. 67–73. 8. Францев М. Э. Анализ эксплуатационных и экономических аспектов в модели проектной оптимизации амфибийных катеров на воздушной подушке, предназначенных для перевозки пассажиров // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. – 2012. – № 2. – С. 179–184. 9. Францев М. Э. Проектный анализ эксплуатационных и экономических аспектов использования амфибийных катеров на воздушной подушке для круглогодичных и сезонных пассажирских перевозок // Вестник ВГАВТ. – 2012. – №2. – С. 191–198. 10. 10. Францев М. Э. Проектное обоснование обеспечения характеристик экономичности и конкурентоспособности скоростного пассажирского судна // Сборник трудов конференции 9-е Прохоровские чтения. – Нижний Новгород, 2013. – С. 94–98. 11. Францев М. Э., Ханухов В. К., Царев Б. А. Проектный анализ конкурентоспособности судов из композиционных материалов // Морской вестник. – 2013. – № 15(10). – С. 9–15. 12. Российский Речной Регистр. Правила (в 5-ти томах). – М., 2015. 13. Францев М. Э., Шифман А. Л. Сопоставление форм уравнений ходкости быстроходных судов // Морской вестник. – 2007. – № 3(6). – С. 34–35. 14. Францев М. Э. Способ корректировки проектных характеристик скоростных судов // Морские интеллектуальные технологии. – 2010. – № 4. – С. 30–33. 15. Францев М. Э. Способ проектного обоснования главных элементов и других характеристик судов из композиционных материалов при помощи анализа баз данных // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия Морская техника и технология. – 2011. – № 3.– С. 37–46. 16. Францев М. Э. Проектное обоснование оптимальных сочетаний характеристик массы, мощности и скорости для скоростных судов из композитов методами анализа баз данных // Наука и техника транспорта. – 2010. – № 3. – С. 53–59. 17. Францев М. Э. Проектный анализ различных форм уравнения «Мощности – Ходкости» при разработке проекта скоростного судна из композитов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2012. – № 1. – С. 220–224.

18. Францев М. Э. Использование параметрических методов на ранних этапах разработки проекта судна из композитных материалов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия Морская техника и технология. – 2014. – № 1. – С. 33–42. 19. Францев М. Э. Использование параметрических методов на ранних этапах разработки проекта судна из композитных материалов // Судостроение. – 2014. – № 3. – С. 10–15. 20. Францев М. Э. Использование параметрических методов на ранних этапах разработки проекта амфибийных судов на воздушной подушке, полностью или частично изготовленных из композитов // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. – 2014. – № 1. – С. 172–179. 21. Францев М. Э., Францев И. М. Использование численных методов при реализации задачи параметрического проектирования промыслового судна прибрежного лова из композитов // Известия Калининградского государственного технического университета. – 2014. – № 32. – С. 265–274. 22. Францев М. Э., Францев И. М. Использование численных методов при реализации задачи параметрического проектирования промыслового судна прибрежного лова из композитов // Судостроение. – 2014. – № 4. – С. 30–34. 23. Францев М. Э. Проектные обоснования создания надстройки из композитов для пассажирского судна на подводных крыльях с использованием способа параметрического проектирования // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. – 2016. – № 1. – С. 211–221. 24. Францев М. Э., Францев И. М Способ определения суммарного пропульсивного качества гидродинамического комплекса при проектировании глиссера из композитов // Вестник университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова – 2015. – № 6. – С. 111–121. 25. Францев М. Э. Восстановление теоретических элементов плавучести судна с использованием численных методов при обработке результатов опыта кренования // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Серия «Науки о природе и технике». – 2016. – № 1(25). – С. 115–122. 26. Францев М. Э. Способы верификации проектных решений, полученных численными методами, при создании судов и их крупных элементов из композиционных материалов с позиций обеспечения их характеристик долговечности // Сборник тезисов докладов VIII Международной конференции «Композиты СНГ». – Сочи, 2018. – С. 3–14. 27. Францев М. Э. Способы верификации проектных решений, полученных численными методами, при создании судов и их крупных элементов из композиционных материалов с позиций обеспечения их характеристик долговечности // Композитный мир. – 2018. – № 6 (81), 2018. – С. 62–74.

Композитный мир | #6 (87) 2019

51


Применение Васюткин С. Ф., к.т.н., генеральный директор ООО «Композит Групп» (Московская обл., г. Балашиха) Васюткин Е. С., генеральный директор ООО «Композитные технологии и оснастка» (Московская обл., г. Балашиха ) Дадченко А. Ю., генеральный директор ООО «ПСК «Алтес» (г. Санкт-Петербург)

Опыт создания стеклопластиковых куполов при строительстве мечети в городе Шали

52

Композитный мир | #6 (87) 2019


Применение

Проект мечети в г. Шали с окружающими её зданиями

При строительстве комплекса зданий мечети в городе Шали, в Чеченской Республике, была поставлена задача по созданию куполов правильной формы без видимых стыков. Внешняя поверхность куполов, согласно техническому заданию, должна была выглядеть как белый фарфор. Также одним из требований стала необходимость покрытия части поверхности куполов сусальным золотом. Кроме того, к кровле предъявлялись стандартные требования по длительному сроку службы, надежности, ремонтопригодности и пр. Объем предстоящих работ включал в себя проектирование куполов, полукуполов и подбарабанной сферы для главного здания, четырех зданий тахарат, четырех зданий входных арок, четырех минаретов — всего 11 наименований купольных конструкций. Общая площадь куполов, наверший и декоративных облицовок составила 7 940 м². Рассмотрев все возможные варианты создания подобных кровельных конструкций, мы пришли к выводу, что наиболее эффективным вариантом строительства подобной кровли в минимальные сроки (2 года) является изготовление таких деталей из огнестойкого стеклопластика с декоративным гелькоутным покрытием белого цвета. Стеклопластиковая конструкция куполов позволяет создать практически любые элементы купола

различной геометрической формы и различных размеров, соблюсти повторяемость и геометрическую точность размеров, воспроизвести одинаковый цвет поверхности для каждой детали, а также выполнить требования заказчика: • отсутствие видимых швов и стыков ламелей куполов; • цвет поверхности — белый полуматовый, имитирующий фарфоровую поверхность; • высокая огнестойкость конструкций (Г1, В2, Д2); • возможность нанесения позолоты как на отдельные детали, так и на локальные участки поверхности куполов, наверший и декоративных панелей; • стабильность цвета в условиях воздействия УФ-излучения и широкий диапазон рабочих температур; • конструкция куполов должна обеспечивать соответствие не только по параметру минимума теплопотерь в зимний период, но и по параметру увеличенного теплового сопротивления для снижения нагрева зданий в летний период (с целью экономии расходов на монтаж и обслуживание системы кондиционирования зданий); • возможность простой установки на кровле дополнительных элементов — светильников,

3D-модель главного купола (слева) и стеклопластиковая модель главного купола в масштабе М 1:20 (справа)

Композитный мир | #6 (87) 2019

53


Применение

Одна из матриц ламели малого купола здания тахарат Результаты сканирования железобетонных куполов одного из зданий тахарат (черным цветом показаны недопустимые отклонения в их геометрии от теоретического профиля)

инженерных систем, систем технологического обслуживания; • длительный срок безремонтной эксплуатации кровли, простота обслуживания весь срок эксплуатации здания; • способность видимых поверхностей кровли к самоочистке под воздействием атмосферных осадков. В ходе реализации проекта разработаны и изготовлены 73 купола из огнестойкого стеклопластика. Диаметр самого маленького купола составил 1,7 м, диаметр самого большого купола — 24 м. На этапе выбора и обоснования применяемого материала была разработана и изготовлена стеклопластиковая модель главного купола мечети в масштабе М1:20, внешний вид и прочность которой полностью удовлетворили заказчика. Неожиданной проблемой при создании куполов над зданиями тахарат стали значительные допуски изготовления монолитных бетонных сводов, поверхность которых была выполнена по деревянной дощатой опалубке.

Фрезерование одного из элементов мастер-модели ламели купола

54

Композитный мир | #6 (87) 2019

Стеклопластиковая деталь ламели купола на формообразующей матрице

Лазерное сканирование бетонных оснований куполов показало большое отклонение от теоретической поверхности. Это потребовало полного перепроектирования куполов этих зданий с целью их унификации, что сократило количество требуемой технологической оснастки. В связи с этим изменился порядок построения трехмерных моделей для производства унифицированных куполов тахарат: • было произведено формирование таблиц измерений и отклонений габаритов по каждому куполу на основе результатов лазерного сканирования; • была произведена унификация размеров для каждой группы куполов с учетом усредненного отклонения основания купола от проектных размеров; • были построены трехмерные модели куполов, покрывающие все отклонения оснований

Комплектование наверший куполов деталями, изготовленными как формовкой, так и литьем из полиэфирной смолы


Применение Монтаж ламелей и декоративных элементов главного купола

Малый купол главного здания и купола гулдаст рядом с ним

Момент подъема собранного купола минарета

Внешний вид главного здания мечети с куполами и полукуполами из стеклопластика

Вид смонтированных куполов на одном из зданий тахарат

Композитный мир | #6 (87) 2019

55


Применение Общий вид на комплекс зданий мечети в городе Шали

куполов с учетом архитектурных и технических требований здания; • были сконструированы системы крепления стеклопластиковых ламелей к утепленному железобетонному основанию купола тахараты. На основании разработанных трехмерных моделей на каждый купол были спроектированы мастер-модели для каждой ламели. Мастер-модели были отфрезерованы на крупногабаритном станке с ЧПУ из отечественных модельных плит пенополиуретана плотностью 380 кг/м³. Матрицы изготавливались по типовой технологии. Использовались антиадгезивы: воск — для мастер-моделей и полупостоянный — для матриц. Изготовление серийных деталей ламелей куполов производилось методом ручного контактного формования из огнестойкой смолы. Декоративные элементы наверший куполов (алимов) изготавливались как формовкой, так и литьем из искусственного камня. Крупногабаритные ламели куполов длиной более 14,5 м усиливались сотовыми панелями для облегчения монтажа на строительном объекте. Все высотные работы по монтажу и сборке куполов на зданиях осуществлялись специалистами ООО «ПСК «Алтес». Наиболее сложной конструкцией стал главный купол мечети диаметром 24 м и высотой 10 м, состоящий из 744 композитных деталей. Длина каждой из 60-ти двухсоткилограммовых ламелей составила 14,5 м. Общая площадь главного купола — 1408 м². Купол из стеклопластиковых деталей сконструирован таким образом, что может компенсировать линейное термическое расширение его металлического основания как вдоль образующей ламели, так и по диаметру купола. Сверху купола установлено стеклопластиковое навершие, покрытое сусальным золотом. Высота навершия — 5,7 м, диаметр — 7,2 м. Оно состоит из 33 деталей. На главном здании мечети также установлены 4 малых купола диаметром 7,6 м и высотой 4 м площадью

56

Композитный мир | #6 (87) 2019

Вид с одного из минаретов мечети на главный купол и здания входных арок и тахарат

110 м². Каждый купол имеет позолоченное навершие высотой 1,5 м и диаметром 1,1 м. По бокам малых куполов установлены стеклопластиковые купола 8-ми гулдаст, выполненных в одну деталь каждая. Каждая гулдаста также имеет навершие из двух деталей. Наиболее высокие купола установлены на минаретах мечети. Эти купола высотой 3,3 м и диаметром 2,1 м собирались предварительно на строительной площадке и затем поднимались краном на место их установки. Наиболее трудоёмкими и многочисленными являлись купола зданий тахарат. Всего на этих зданиях было установлено 36 куполов — 32 малых (диаметром 5 м) и 4 больших купола (диаметром 7,3 м). Еще четыре здания входных арок имели по 3 купола на каждой. Вся работа от начала проектирования до сдачи объекта заняла 2,5 года и была выполнена тремя организациями: • ООО «ПСК «АЛТЕС» (Санкт-Петербург) — разработка и проектирование всех кровель мечети, строительно-монтажные работы; • ООО «Композит Групп» (Московская область, г. Балашиха) — изготовление оснастки и деталей куполов из стеклокомпозита; • ООО «Композитные технологии и оснастка» (Московская область, г. Балашиха) — разработка мастер-моделей и управляющих программ для фрезерных станков с ЧПУ. Открытие этой белой мечети (одной из десяти крупнейших в мире и самой крупной в Европе) состоялось 23 июля 2019 года в присутствии глав более чем 40 государств Ближнего Востока, Средней Азии и Африки. Полученный нашими специалистами опыт позволяет нам надеяться, что и более сложные купола уникальных зданий и сооружений могут быть с успехом выполнены из новых композиционных материалов в кратчайшие сроки и с высочайшим качеством.


Применение

www.igc-market.ru

Первая композитная пултрузионная балка бампера из уретанакрилатных смол Crestapol® Компании Scott Bader и Shape Corp совместно разработали первую изогнутую полую углекомпозитную балку автомобильного бампера для недавно анонсированной новейшей модели Chevrolet Corvette Stingray 2020. Балка бампера изготовлена по технологии пултрузии с использованием углеродного волокна и уретанакрилатных смол Crestapol® производства компании Scott Bader, с помощью которых возможно получать легкие и прочные изделия с высокой ударной вязкостью. Также данные смолы технологичны и обладают хорошей адгезией к углеродному волокну, а изготовленный на их основе углекомпозитный автокомпонент помогает защитить заднюю часть автомобиля Corvette. Это важный для обеих компаний проект, так как представленная автомобильная деталь впервые была изготовлена из композитного материла с помощью пултрузии. А превосходные эксплуатационные характеристики полученного композита, в который раз подтверждают, насколько безграничны возможности применения углепластиков в автомобилестроении. «Основными критериями выбора связующего были способность деталей из них выдерживать последующий

58

Композитный мир | #6 (87) 2019

процесс электрофоретической окраски, протекающей при высоких температурах, и высокая ударопрочность. Благодаря смоле Crestapol, полностью отвечающей всем предъявляемым требованиям, удалось найти современное альтернативное традиционно используемым композитное решение, не снизив при этом скорость производства и его производительность», — отметил Тоби Джейкобсон, менеджер по полимерным материалам и технологиям отдела перспективных разработок компании Shape Corp. Компания Scott Bader, наряду со смолами Crestapol, для реализации проекта предоставила и клеящие


Применение

пасты Crestabond®. Они применялись для крепления бамперной балки к имеющей электрофоретическое покрытие стальной конструкции задней части автомобиля. После проведения испытаний целого ряда структурных адгезивов, целью которых было найти материал, способный показать оптимальное сочетание высокой прочности и ударной вязкости с высокой адгезией и способностью работать при высоких температурах, а также соответствующий всем проявляемым требованиям, регламентирован-

ным стандартами компании Chevrolet, был выбран Crestabond M7-05. Компания Scott Bader регулярно представляет реализованные по всему миру с участием своих высококачественных отвечающим самым высоким требованиям по прочности, термо- и пожаростойкости продуктов (например, огнестойких смол и структурных адгезивов) проекты компаний–производителей конечных изделий для различных отраслей промышлености.


Отраслевые мероприятия 2020 7

февраля

19–20

февраля

3–5

марта Апрель

XII Всероссийская конференция по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат» по тематике «Современные аспекты в области исследований структурно-фазовых превращений при создании материалов нового поколения» Россия, г. Москва conf.viam.ru Международный Форум по ветроэнергетике RAWI Forum Россия, г. Москва rawi.ru/events/rawi-forum Крупнейшая мировая выставка композитных материалов, технологий их производства и применения «JEC World» Франция, г. Париж www.jec-world.events Конференция «Полимерные трубы и фитинги 2020» Россия, г. Москва creon-conferences.com

21–23

13-я отечественная выставка композитных материалов, оборудования и технологий «Композит-Экспо 2020» Россия, г. Москва www.composite-expo.ru

21–23

Международная выставка технического текстиля и нетканых материалов «Techtextil Russia 2020» Россия, г. Москва techtextil-russia.ru.messefrankfurt.com/moscow/ru.html

27–29

Российский международный энергетический форум Россия, г. Санкт-Петербург energyforum.ru

апреля апреля апреля май

21–23 мая

май июнь

8–10 июня

18–19 июня

28

июня

7–10 июля

8 августа 23–29 августа

сентябрь

2–4

сентября

7

сентября

Конференция «Полимеры в автомобилестроении 2020» Россия, г. Москва creon-conferences.com XIII Международная выставка вертолетной индустрии «HeliRussia 2020» Россия, г. Москва helirussia.ru II Международная конференция «Композиты России: игроки и рынки» Россия, г. Санкт-Петербург composites-conf.com Международная специализированная выставка-форум «ДОРОГАЭКСПО» Россия, г. Москва www.dorogaexpo.ru Выставка «ROSMOULD» Россия, г. Москва rosmould.ru.messefrankfurt.com/moscow/ru.html VI Машиностроительный кластерный форум 2020 Россия, г. Казань машфорум.рф VI Всероссийская научно-техническая конференция «Роль фундаментальных исследований при реализации Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» Россия, г. Москва conf.viam.ru ИННОПРОМ — международная промышленная выставка Россия, г. Екатеринбург www.innoprom.com Всероссийская научно-техническая конференция «Полимерные композиционные материалы нового поколения и технологии их переработки» Россия, г. Ульяновск https://conf.viam.ru/ Международный военно-технический Форум «АРМИЯ-2020» Россия, Московская обл. www.rusarmyexpo.ru 13-я Международная выставка и научная конференция по гидроавиации «ГИДРОАВИАСАЛОН — 2020» Россия, г. Геленджик www.gidroaviasalon.com 26-ая международная выставка «China Composites Expo» Китай, г. Шанхай chinacompositesexpo.com/en IV Международная научно-техническая конференция «Коррозия, старение и биостойкость материалов в морском климате» в рамках выставки «Гидроавиасалон — 2020» Россия, г. Геленджик conf.viam.ru


8–10

сентября

15-я международная выставка «Трубопроводные системы коммунальной инфраструктуры: строительство, диагностика, ремонт и эксплуатация — СитиПайп» Россия, г. Москва www.citypipe.ru

21–24

Выставка и конференция композитных материалов и технологий «CAMX 2020» США, г. Орландо www.thecamx.org

22–25

Международный саммит по ветроэнергетике «WindEnergy Hamburg 2020» Германия, г. Гамбург www.windenergyhamburg.com/en

24–25

Международная конференция «Композиты СНГ» Место проведения определяется www.composites-cis.com

сентября сентября сентября октябрь

Петербургский международный научно-промышленный композитный форум Россия, г. Санкт-Петербург composite-forum.ru

октябрь

VIII Форум «Композиты без границ» Россия, г. Москва compositesforum.ru

6–7

11-ая выставка композитных материалов и технологий «Kompozyt-Expo 2020» Польша, г. Краков www.kompozyt-expo.pl/gb

6–9

X Петербургский международный газовый форум (ПМГФ–2020) Россия, г. Санкт-Петербург gas-forum.ru

октября октября

19–22

октября

23

октября

Выставка «ТЕХНОФОРУМ – Оборудование и технологии обработки конструкционных материалов» Россия, г. Москва www.technoforum-expo.ru Всероссийская научно-техническая конференция «Полимерные композиционные материалы нового поколения для гражданских отраслей промышленности» Россия, г. Москва conf.viam.ru

27–29

20-я Международная выставка оборудования для неразрушающего контроля и технической диагностики «NDT RUSSIA» Россия, г. Москва www.ndt-russia.ru

27–30

23-ая международная выставка химической промышленности и науки «ХИМИЯ — 2020» Россия, г. Москва www.chemistry-expo.ru

октября октября ноябрь

Выставка композитных материалов и технологий «JEC Asia 2020» Южная Корея, г. Сеул www.jec-asia.events

ноябрь

Международный форум «Ключевые тренды в композитах: наука и технологии» Россия, г. Москва forum.emtc.ru

ноябрь

Форум «Полимеры России» Россия, г. Москва creon-conferences.com

ноябрь

Форум «Переработка отходов» Россия, г. Москва creon-conferences.com

10–12

ноября

Выставка «Composites Europe» Германия, г. Штутгарт composites-europe.com

декабрь

Международный научно-практический форум «Российская неделя здравоохранения-2020» Россия, г. Москва www.zdravo-expo.ru

11 декабря

IV Всероссийская научно-техническая конференция «Высокотемпературные керамические композиционные материалы и защитные покрытия» Россия, г. Москва conf.viam.ru


Profile for Композитный Мир

Журнал "Композитный Мир" № 6 (87) 2019 / Composite World magazine # 6 (87) 2019  

Журнал "Композитный Мир" № 6 (87) 2019 / Composite World magazine # 6 (87) 2019  

Profile for kompomir
Advertisement