Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

English French German Italian Portuguese Spanish

На этой неделе стали известны результаты конкурса «УМНИК», проводимого в рамках программы поддержки талантливой молодежи. Одним из победителей, получивших 500 тыс. руб. на реализацию своего проекта, стал студент ПГУАС Иван Лавров. Тема его работы - «Разработка лабораторного комплекса для реализации аддитивных технологий создания композиционных материалов способом 3-D печати и фрезерования». Но свой особый 3D-принтер Иван создавал не один, а в составе студенческого объединения «РобоТСМиД».

Техника - молодежи

В лаборатории, расположенной на нулевом этаже второго корпуса ПГУАС, свободное место в дефиците. Большую часть пространства занимают сложные приборы и агрегаты, запасные части и емкости с материалами. На самых видных местах находятся устройства, разработанные и созданные силами студентов – 3D-принтеры, разрывная машина. Еще одно изобретение – светящийся стеклянный аппарат у входа. Он предназначен для санитарной обработки рук, хотя пока брызгает водой, а не дезинфицирующим средством.

В этой лаборатории занимаются члены научно-творческого общества, организованного при кафедре ТСМиД.

Студент Иван Лавров – один из основных участников этого объединения по интересам. Он вспоминает: «Начиналось все с идеи создания 3D-принтера, который печатал бы минеральными смесями. Ко мне обратился Виталий Александрович Береговой. Он сказал: «Так и так, есть мысль создать принтер для печати бетоном». Он, конечно, знал, что я увлекаюсь станками с ЧПУ. Вот на основе этой идеи и организовался наш кружок».

Д.т.н., профессор В.А. Береговой возглавил новое творческое объединение. Он отмечает: «Цель данного клуба – вовлечение студентов строительного профиля в научную деятельность, освоение новых компетенций и практических навыков работы с различными строительными материалами (керамика, высокофункциональный бетон), а также цифровых технологий в строительстве (аддитивная печать, конструирование станков с ЧПУ, нестандартное испытательное оборудование)».

На данный момент в «РобоТСМиД» состоят четыре человека, включая самого В.А. Берегового. Из студентов самым старшим является Иван Лавров, оканчивающий в этом году магистратуру. Анастасия Горохова и Денис Дубинин на несколько лет младше и к деятельности клуба присоединились несколько позже, но и они успели стать полноценными участниками научно-технического объединения.

В этой небольшой команде у каждого уже появилась своя специализация. Анастасии Гороховой нравится заниматься дизайнерским оформлением изобретений, а еще она хорошо управляется с тонкой работой и мелкими деталями. Денис Дубинин очень помогает с программированием создаваемых аппаратов. Иван Лавров занимается в основном механикой. В.А. Береговой скромничает и говорит: «Я здесь только открываю ребятам дверь в лабораторию». Но на самом деле он не только руководит клубом, но и помогает студентам собирать механизмы.

Бетон вместо «чернил»

3D-принтерами сегодня никого не удивишь. То, что еще десять лет назад воспринималось как вершина инженерной мысли, в настоящее время стало обыденностью. К примеру, небольшой 3D-принтер Иван Лавров с товарищами собрали собственными силами, – просто чтобы создавать на нем пластмассовые детали.

Совсем другое дело – прибор, печатающий минеральными массами. Это направление развития аддитивных технологий пока не слишком развито. Над разработкой таких 3D-принтеров работают американцы, немцы, итальянцы. В России в этом направлении имеются успехи у ученых из Томска. А чуть больше года назад свой образец создали и студенты из ПГУАС.

Иван Лавров объясняет: «Наше ключевое отличие от конкурентов в том, что, помимо печати минеральными массами, в аппарате есть возможность фрезерной обработки материалов. Это достигается с помощью компоновочной схемы конструкции. Вместо экструдера можно установить электромотор и производить фрезерную обработку».

То есть аппарат, когда он будет полностью готов, сможет не только изготавливать детали из керамических тугоплавких составов и создавать декоративные элементы из бетона, но и функционировать как фрезерный станок, обрабатывая заготовки в трех плоскостях. У аналогичных итальянских 3D-принтеров для этого не хватит надежности. А аппарат, собранный студентами ПГУАС, вполне выдерживает все нагрузки, даже когда на него устанавливают мотор.

При этом нельзя сказать, что при сборке принтера применялись какие-то сверхсекретные технологии. Скорее, наоборот. К примеру, в качестве направляющих в аппарате использованы обычные профильные трубы.

Программное обеспечение для 3D-принтера студенты взяли в открытом доступе, а потом адаптировали его для печати минеральными массами вместо пластика. Для этого Денис Дубинин поработал с прошивкой в специальной программной среде.

На данном этапе участники научно-технического клуба для 3D-печати используют керамику. Это удобно: ее можно оставить на неделю в экструдере, и смесь не застынет. И если напечатанный керамикой образец вдруг не получился, его можно измельчить и снова превратить в сырье.

Надо сказать, что создаваемые объекты на данном этапе далеки от совершенства – для тонкой работы принтер пока не подходит. Функцию фрезерного станка аппарат выполняет куда успешнее: в коллекции студенческого объединения есть уже несколько дощечек с образцами объемной резьбы.

«Для доработки принтера нам нужно в основном время, – говорит Иван Лавров. – Еще понадобится помощь специалистов, занимающихся программированием и электроникой. С механикой и материалом уже все в порядке, с дизайном – тоже».

Несколько месяцев назад Иван поучаствовал в программе поддержки талантливой молодежи «УМНИК». Теперь, когда студент выиграл грант на доработку своего аппарата,  на полученные деньги можно будет привлечь недостающих специалистов и докупить оборудование.

Перспективы

Объединению студентов, созданному при кафедре ТСМиД, еще не исполнилось и двух лет. Но перспективы у этого научно-технического клуба достаточно хорошие. Его участникам явно нравится заниматься изобретательством, а руководство университета охотно и планомерно поддерживает подобную активность студентов. Вуз стабильно выделяет деньги на основные комплектующие для создания новых приборов и установок.

Иван Лавров сейчас активно готовится к конкурсу выпускных квалификационных работ. Он подал заявку на изобретение, написал ряд статей для научных журналов, входящих в базу данных ВАК и Scopus. Но и после защиты диссертации магистра Иван Лавров вряд ли покинет родной вуз. Вероятнее всего, свой 3D-принтер юный изобретатель будет доделывать уже в статусе аспиранта ПГУАС.

Когда аппарат будет полностью готов, откроются два основных варианта его практического применения. «Либо мы можем производить комплекты таких аппаратов для распространения, либо создадим несколько штук для себя и станем «печатать» изделия на заказ. Скорее всего, мы пойдем по первому пути и будем делать 3D-принтеры для образовательных организаций, для кружков технического творчества, для ЦМИТов. А если аппарат удастся хорошо отладить, можно будет смотреть и в сторону промышленных лабораторий», – говорит Иван Лавров.