В России разрабатывают первую в мире информационную систему для проектирования изделий из полимерных композитных материалов с применением технологий искусственного интеллекта. Она позволит создавать детали для БПЛА и другой техники без опыта работы со сложными материалами. Разработчик системы Центр НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана планирует ее запуск в ближайшие годы. По оценке экспертов, это позволит существенно — на 40% — ускорить создание деталей для беспилотных аппаратов и снизить стоимость их вывода на рынок. Подробнее о разработке — в материале «Известий».
Для чего нужна новая информ-платформа
Российские ученые создают первую в своем роде и не имеющую аналогов в мире систему для проектирования изделий из полимерных композитных материалов (ПКМ) с применением технологий искусственного интеллекта (ИИ). Она ориентирована, в частности, на инженеров и конструкторов, не имеющих глубокого опыта работы с композитами. Платформа в цифровом формате подбирает оптимальные материалы под заданные условия эксплуатации, прогнозирует их поведение при сложных нагрузках, а также оценивает прочность и долговечность будущих изделий, пояснили «Известиям» в пресс-службе НТИ.
— Информационная система учитывает более 40 параметров материала, включая анизотропию — различие свойств вдоль волокон, поперек и по толщине. Это позволяет получать достоверные прогнозы работы конструкции в реальных условиях, — пояснил научный руководитель проекта, заведующий лабораторией конструкционных материалов Центра НТИ МГТУ им. Н.Э. Баумана, доктор химических наук Иван Сторожук.
По оценке разработчиков, внедрение системы позволит сократить сроки проектирования изделий из ПКМ на 30–40%, а затраты на опытные и натурные испытания — примерно на 20%. Особенно востребованной система может оказаться при разработке корпусов, силовых элементов и несущих конструкций для БПЛА, где критичны малый вес, высокая прочность и устойчивость к нагрузкам.
Отдельное преимущество разработки — возможность подбора композитных материалов под конкретный тип беспилотника, рассказали в НТИ. После получения расчетных характеристик инженеры смогут конструировать готовые детали в стороннем программном обеспечении, опираясь на точные цифровые данные о свойствах ПКМ.
В Центре НТИ отметили, что проект также решает задачу технологического суверенитета: система создается на основе отечественных данных и не зависит от зарубежных баз и программных решений. Сам по себе мировой рынок полиэфиркетонкетона (высокоэффективного конструкционного термопласта) демонстрирует устойчивый рост в 6–11% каждый год. К 2030 году объем рынка достигнет $900 млн.
Полимерные композитные материалы активно используются в энергетике, транспортной отрасли, авиастроении, строительстве и нефтяной промышленности. При этом за рубежом аналогичных комплексных информационных систем для полимерных композитов сегодня фактически не существует.
— Создание таких цифровых инструментов формирует основу для массового внедрения суперконструкционных полимеров и композитов в промышленность, включая авиастроение и беспилотные системы, — подчеркнул директор Центра НТИ МГТУ им. Н.Э. Баумана Евгений Александров.
Разработка стала победителем конкурса ориентированных и прикладных научных исследований Российского научного фонда в рамках нацпроекта «Новые материалы и химия». Полноценный запуск информационной системы с поддержкой ИИ-задач запланирован на ближайшие годы.
Платформа на службе авиапромышленности
Проект имеет стратегическое значение для развития цифрового материаловедения и композитных технологий, уверена профессор Университета ИТМО, доктор химических наук Екатерина Скорб. Создание первой специализированной информационной системы для ПКМ, учитывающей анизотропию свойств, повышает точность инженерных расчетов и ускоряет вывод изделий на рынок.
— Такие цифровые платформы формируют собственную научно-техническую базу и со временем становятся отраслевым стандартом для инженеров, работающих с композитами, — подчеркнула она.
По ее словам, система будет востребована в высокотехнологичных отраслях, включая авиастроение и разработку беспилотных летательных аппаратов.
Появление такой ИИ-платформы напрямую влияет на развитие отечественной беспилотной отрасли. Переход к прогнозному моделированию снижает зависимость от метода «проб и ошибок» и повышает надежность инженерных решений, отметил член комитета Госдумы по информационной политике, федеральный координатор проекта «Цифровая Россия» Антон Немкин.
— Для БПЛА, где требования к массе, прочности и ресурсу предельно жесткие, такие инструменты становятся критически важными, — заявил он.
По его словам, новая система способствует снижению себестоимости изделий и укрепляет технологический суверенитет за счет отказа от зарубежного инженерного ПО.
Ключевым эффектом разработки станет снижение порога входа в работу с полимерными композитными материалами. По мнению ведущего инженера-технолога Московского политехнического университета Андрея Ходнева, доступ к цифровым характеристикам ПКМ позволит выполнять эскизное моделирование и первичную оценку проектов без длительных и дорогостоящих испытаний.
— Инженеры смогут работать с композитами так же привычно, как с металлом или пластиком, сразу понимая стоимость и реализуемость проекта, — отметил он.
Эксперт добавил, что это расширит круг компаний, способных применять ПКМ, в том числе в сфере беспилотных технологий.