Наука плюс промышленность: как петербургский Политех готовит кадры

По словам ректора СПбПУ Андрея Рудского, наиболее успешным примером взаимодействия образования, науки, производства и бизнеса является Институт металлургии, машиностроения и транспорта (ИММиТ) СПбПУ

Наша страна всегда славилась своим металлургическим и промышленным комплексом: богатая полезными ископаемыми земля и отлаженный технологический процесс - от добычи и обогащения сырья до получения металлов, сплавов и изделий - выводят Россию в мировые лидеры отрасли.

Однако на рубеже веков обострились проблемы, которые стали комплексными для всех отраслей: требуется модернизация оборудования, более жесткая природоохранная политика, поиск новых источников энергии и многое другое. Ученые и инженеры всего мира работают над созданием новых технологий, стимулируя научно-технический прогресс, но главным по-прежнему остаются кадры, которые смогут ответить на вызовы времени. Поэтому особую роль в развитии промышленности, а следовательно, и экономики нашей страны играют высшие учебные заведения.
Полмиллиарда в бюджет вуза - легко!

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), начиная с первых лет существования, готовил высококвалифицированных инженеров для промышленности. "Одна из главных задач высшей школы - подготовка специалистов мирового уровня, способных работать на передовых производственных линиях, сочетая исследовательскую, проектную и предпринимательскую деятельность", - уверен ректор СПбПУ, академик РАН Андрей Рудской. В наши дни наиболее успешным примером взаимодействия образования, науки, производства и бизнеса является Институт металлургии, машиностроения и транспорта (ИММиТ) СПбПУ. Его возглавляет профессор, доктор технических наук, действительный профессор европейской ассоциации инженерного образования IGIP Анатолий Попович. Именно он сыграл определяющую роль в выстраивании отношений вуза с промышленностью.

Ежегодно в бюджет университета ИММиТ приносит около полумиллиарда рублей за проведение НИОКР. Среди промышленных партнеров института такие отечественные гиганты, как ОАО "Газпром", корпорации "Росатом" и "Роскосмос", ПАО "Северсталь" и "Силовые машины", ОАО "Кировский завод" и ЦНИИ КМ "Прометей", а также ряд крупных международных компаний. Для повышения качества практической подготовки обучающихся, а также для интеграции науки, производства и высшей школы в институте действует целый ряд базовых кафедр.
Под крылом лидеров отрасли

На протяжении десятилетий ведется сотрудничество с АО "Климов" - ведущим российским разработчиком газотурбинных двигателей. Современная кооперация предприятия и вуза направлена на разработку перспективного двигателя для вертолета (ПДВ), которую АО "Климов" ведет совместно c отраслевыми научными институтами, в том числе и с СПбПУ. Перспективным направлением научно-производственного альянса является изучение аддитивных технологий и расчетных методов проектирования. Результаты научно-исследовательских работ уже нашли свое приложение в создании нового вертолетного двигателя ТВ7-117В разработки "Климов", который будет устанавливаться на новейшем отечественном вертолете Ми-38.

В рамках образовательного партнерства функционирует базовая кафедра "Разработка, технологии и материалы в авиадвигателестроении", где учатся магистранты Политеха. Современные компьютеры и методические материалы помогают студентам осваивать тонкости авиационного двигателестроения, проводить занятия c ведущими конструкторами АО "Климов", использовать автоматизированный учебный курс (АУК). АУК "ВК-2500" с элементами 3D-графики деталей и узлов двигателя был разработан ведущими специалистами предприятия специально для студентов и молодых специалистов. Для практического изучения самого массового вертолетного двигателя ВК-2500 разработки АО "Климов" в учебной аудитории подготовлен стенд с основными элементами двигателя.

Деятельность по углубленной подготовке молодых специалистов в составе Института металлургии, машиностроения и транспорта осуществляет и базовая кафедра при ЦНИИ КМ "Прометей" - крупнейшем межотраслевом материаловедческом центре страны. За последние 15 лет было выпущено более 130 магистров, 70 из них остались работать в научно-исследовательском институте. "Установившаяся практика учебного процесса позволяет своевременно корректировать магистерские программы исходя из текущих потребностей института в специалистах того или иного профиля", - комментирует Анатолий Попович. В ближайшем будущем планируется модернизация учебно-материальной базы кафедры и открытие новых магистерских программ.
С БПК - подFORTило

Стратегическим партнером Политехнического университета является одна из ведущих компаний в разработке и реализации решений по оснащению предприятий современным металлообрабатывающим оборудованием - ЗАО "Балтийская промышленная компания" (БПК). В рамках программы импортозамещения с 2013 года университет участвует в проекте "Станкостроение", нацеленном на производство современного отечественного металлообрабатывающего оборудования. "Машиностроение - это основа высокотехнологичной экономики России. Необходимость и актуальность данного проекта обусловлена востребованностью станков российского производства отечественной промышленностью. Заказчиком является госкорпорация "Росатом", - говорит Анатолий Попович. Политехнический университет выступает в качестве научной базы проекта, выполняя разработку конструкторской документации и технических условий и предлагая собственные инновационные решения. Это позволяет создавать и модернизировать отдельные узлы оборудования и компоновку станков в целом с учетом потребностей современной отечественной промышленности. Станки по реализуемой программе выпускаются под брендом F.O.R.T., аббревиатура от английских слов Force (сила), Opportunities (возможности), Russian Technologies (российские технологии). Англоязычное название - это задел на будущее, когда станки отечественного производства будут востребованы во всем мире, и для этого предпринимаются все шаги.

Более того, на предприятии создана базовая кафедра "Конструкторско-технологические инновации в машиностроении": компания отвела целый этаж в новом научно-производственном комплексе для Конструкторского бюро СПбПУ. Здесь студенты не на плакатах и даже не на 3D-моделях изучают материал, а вместе с профессионалами создают и в цеху собирают узлы. Анатолий Попович назвал это новым уровнем подготовки профессиональных кадров.
Китаец русскому - товарищ

Такой формат взаимодействия с предприятиями показал хорошие результаты, поэтому было принято решение его тиражировать и привлекать не только отечественные компании, но и зарубежные. Так, Политехнический университет первым из российских вузов открыл базовую кафедру "Новые материалы и аддитивные технологии" совместно с китайской компанией ENV (Energy New Vehicle). Более того, на разработку инновационных технологий между организациями заключен договор на 10 млн юаней (более $1,5 млн).

Стоит отметить, что сотрудничество с компанией ENV, которая занимается разработкой материалов для литий-ионных полимерных аккумуляторов, началось задолго до этого - в 2011 году. Тогда был заключен договор по разработке жидко-фазной технологии получения катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Успешная работа заинтересовала китайского партнера, поэтому в 2012 году при участии ректора СПбПУ Андрея Рудского была открыта российско-китайская научно-исследовательская лаборатория "Функциональные материалы". Совместными усилиями был реализован проект "Разработка технологических основ создания перспективных наноматериалов для литий-ионных полимерных аккумуляторов повышенной эффективности". На сегодняшний день в рамках работы в совместной лаборатории "Функциональные материалы" был реализован межгосударственный проект ФЦП по разработке перспективных материалов для литий-ионных полимерных аккумуляторов. Этот проект успешно защищен в Москве и в Китае, прошел апробацию. Кроме того, в соответствии с договором, Политехнический университет имеет патенты Российской Федерации на результаты этих проектов.

Если изначально сфера сотрудничества компании ENV и СПбПУ охватывала только литий-ионные технологии, то после успешной реализации ряда проектов Анатолий Попович, который играет центральную роль в этом взаимодействии, предложил руководству компании открыть новое перспективное направление - аддитивные технологии. В результате летом 2017 года состоялось подписание договора о создании совместного научно-образовательного центра в области аддитивных технологий. Соглашение было не просто подписано на бумаге, оно было материализовано в приложениях к договору, по которым КНР берет на себя ответственность технологически оснастить Центр на двух его площадках - в самой компании в городе Чансин (КНР) и в Политехническом университете.
С удвоенной энергией

В октябре этого года в СПбПУ была организована базовая кафедра компании ENV "Новые материалы и аддитивные технологии", а научно-производственная зона кафедры была открыта 6 декабря в городе Чансин, что находится недалеко от Шанхая. В мероприятии приняли участие представители министерства образования обоих государств. Научно-производственная зона заняла 6 этажей, по тысяче квадратных метров каждый, небоскреба компании. Это лаборатория полного цикла: здесь представлено самое передовое оборудование для анализа, синтеза и изготовления аккумуляторов, есть даже небольшое производство, где они собираются и тестируются.

Заведующим базовой кафедрой стал генеральный директор компании ENV Ван Циншен. В 2015 году он защитил диссертацию под руководством директора Института металлургии, машиностроения и транспорта СПбПУ профессора Анатолия Поповича, который и предложил своему ученику реализовать масштабный межнациональный проект.

"Сегодня производство литий-ионных аккумуляторов стало самостоятельной отраслью, как металлургия или машиностроение. Она развивается и расширяет свою инфраструктуру, поскольку аккумулятор представляет собой симбиоз разных составляющих - катод, анод, электролит, сепаратор, каждый из которых это целая наука", - комментирует Анатолий Попович.

В КНР компания ENV взяла лидерство по развитию этой отрасли, однако ни в Китае, ни в России не готовят специалистов, заточенных под нее. В лаборатории совместной базовой кафедры студенты, как российские, так и китайские, уже в процессе обучения смогут участвовать в технологическом процессе, заниматься разработкой технологий, тем самым адаптироваться к работе на предприятии.

Сейчас на площадке кафедры в Китае исследованиями занимаются магистранты, аспиранты и научные сотрудники Политеха. Компания заключила с ними контракт, в рамках которого предоставляет все условия для проживания и заработную плату. Пока здесь стажируются студенты, изучающие материаловедение и металлургию, но в ближайшее время коллектив пополнится молодыми специалистами в области электрохимии, аддитивных технологий, промышленного дизайна и т.д. Более того, планируется приглашать российских и китайских профессоров для передачи фундаментальных знаний молодому поколению.
То, что доктор прописал

Под руководством доктора технических наук Анатолия Поповича представители Политеха также помогают развивать компании ENV принципиально новое для нее направление - аддитивные технологии. Методы послойного выращивания применимы во всех отраслях, начиная с производства аккумуляторов и заканчивая разработками для космоса. В лаборатории сотрудники Политеха пока сосредоточились на такой социально значимой сфере, как медицина. Например, здесь уже создали протез из титана и углепластика, одна часть которого вживляется в кость, а другая - заменяет конечность. Для приживаемости имплантат имеет сложную пористую структуру, такой конфигурации можно добиться только с использованием аддитивных технологий. Успешно была проведена первая операция - на собаке весом в 60 килограммов. После завершения всех клинических испытаний подобные имплантаты можно будет вживлять людям, а оборудование лаборатории "Новые материалы и аддитивные технологии" позволяет делать эти изделия индивидуально для каждого пациента.

Институт металлургии, машиностроения и транспорта обладает уже наработанными компетенциями в этой области: в 2015 году с помощью аддитивных технологий был выращен титановый протез тазобедренного сустава для конкретного пациента. Этот проект стал первым в России по внедрению аддитивных технологий в производство высокотехнологичных изделий для медицины. Над изготовлением титанового протеза тазобедренного сустава трудились не только сотрудники университета, но и внешние структуры. Политехнический университет предоставил интеллектуальные разработки и уникальное современное оборудование: исполнителями проекта стали НТК "МашТех", входящий в состав Объединенного научно-технологического института, и лаборатория "Функциональные материалы". Частная компания ООО "Нормин", которая является лидером в РФ по изготовлению металлических порошков для аддитивного производства, предоставила исходный материал - порошок сложного титанового сплава для изготовления изделия. Заказчиком выступил Институт травматологии и ортопедии имени Вредена.

Изделие уникально тем, что сделано из отечественного титанового порошка по аддитивным технологиям Политехнического университета. "Изготовление подобных объектов традиционными методами является сложной, почти невыполнимой задачей, а на современном рынке представлены только изделия из Германии и Франции. В России проводится более 1000 операций в год, поэтому в рамках программы импортозамещения мы взялись за внедрение аддитивных технологий в медицинские объекты, и данный протез является результатом нашей работы", - прокомментировал Анатолий Попович.

Работа над изготовлением протеза велась полгода: при помощи цифровых технологий был отсканирован сустав реального пациента, после чего были выполнены модели из полистирола, на основе которых был сделан сам металлический протез. Он обладает сложнейшей геометрией и изготовлен из биоинертного материала, который делает протез безопасным для человеческого организма.

Это наиболее яркие примеры взаимодействия образования, науки и промышленности, которые реализуются в Политехническом университете в целом и в Институте металлургии, машиностроения и транспорта в частности. Как директор института Анатолий Попович видит свою миссию в том, чтобы вырастить достойное поколение специалистов, которые будут работать в России, при этом своими глазами видеть, как устроена наука во всем мире. "Мы создаем профессиональный коллектив, который получает все самое лучшее, что есть в мире в этих научно-исследовательских и промышленных отраслях. Я создаю профессиональный лифт для наших студентов, чему очень рад", - поделился Анатолий Попович.