Главная Институты и школы Политехнический институт Структура Департаменты Департамент промышленной безопасности Образовательные программы Бакалавриат

Бакалавриат

15.03.01 Машиностроение
Аддитивные, цифровые и сварочные технологии

Чтобы в полной мере использовать преимущества новых производственных технологий производства, необходимо новое инженерное мышление.
Поэтому мы разработали новую образовательную программу «Аддитивные, цифровые и сварочные технологии», сочетающую традиционные и инновационные технологии в машиностроении.
В рамках образовательной программы студент познает тонкости передовых дуговых аддитивных технологий в сочетании с современными сварочными технологиями, а выпускники получат не только базовые компетенции в области технологий и оборудования аддитивных и сварочных производств, но и знания и умения для построения киберфизических систем управления сварочным производством с учетом основных векторов цифровой трансформации в промышленности.
Аддитивные технологии производства позволяют изготавливать любое изделие послойно. Такой процесс создания объекта также называют «выращиванием» из-за постепенности изготовления. Если при традиционном производстве вначале мы имеем заготовку, от которой отсекаем все лишнее, либо деформируем ее, что очень энергозатратно и оставляет большой объем отходов, то в случае с аддитивными технологиями из расходных материалов, выстраивается новое изделие. Аддитивный технологический процесс начинается с подготовки цифрового двойника - цифровой 3D модели и передачи геометрии модели в специальное программное обеспечение для создания программы, управляющей роботизированным аддитивным комплексом.
Сейчас аддитивные технологии активно используются в машиностроении, судостроении, космонавтике, медицине, литейном производстве и многих других сферах промышленности. Например, аддитивные технологии в авиастроении помогают создавать более экономичный и легкий по весу авиатранспорт, при этом его аэродинамические свойства сохраняются в полном объеме, а в машиностроении создают уникальные детали, которые невозможно изготовить традиционными технологиями – литьем или механической обработкой.
К преимуществам аддитивной технологии можно отнести не только улучшенные свойства готовой продукции по сравнению с традиционными процессами. Оборудование для аддитивных технологий позволяет производить детали со сложной геометрией, которые невозможно получить другим способом. Есть еще мобильность производства и ускорение обмена данными. Больше никаких чертежей, замеров и громоздких образцов. В основе аддитивных технологий лежит компьютерная модель будущего изделия, которую можно передать в считанные минуты на другой конец России — и сразу начать производство.
В настоящее время в высокотехнологичных аддитивных и сварочных производствах внедряются киберфизические системы управления технологическими процессами, объединяемые в единую цепь. Поэтому мы включили в образовательную программу дисциплины формирующие новые цифровые производственные компетенции: искусственный интеллект и промышленный интернет технологического оборудования, цифровые двойники и облачные вычисления.
Будешь изучать:
Аддитивные технологии в промышленности.
Технологии цифровой промышленности: цифровые системы управления сварочными и аддитивными процессами; искусственный интеллект и промышленный интернет технологического оборудования, роботизация аддитивных и сварочных процессов; цифровое материаловедение и цифровые технологии в испытании материалов.
Технологические основы сварки, проектирование и производство сварных конструкций.
Физические основы прочности конструкционных материалов и основы технической диагностики.
Будешь создавать:
Аддитивные и цифровые технологии, надежную и качественную продукцию, киберфизические системы управления технологическими процессами в машиностроении, судостроении, авиастроении и космонавтике, транспорте, энергетике, нефтехимии, медицине
Кем сможешь работать:
Специалистом по аддитивным и сварочным технологиям, ведущим инженером по технической подготовке и техническому контролю, начальником отдела или руководителем лаборатории контроля качества и сертификации на предприятиях отраслей высоких технологий: Судостроение, Оборонная промышленность, Авиа- и Автопромышленность, Космическая промышленность, Железнодорожное машиностроение, Топливно-энергетический и Нефтехимический комплексы.
Овладеешь программами:
Создания цифровых двойников - цифровых 3D моделей; управления роботизированными аддитивными и сварочными комплексами; цифрового управления производством и автоматизированного проектирования технологических процессов.

Учебный план и дисциплины программы

Учебный план образовательной программы «Аддитивные, цифровые и сварочные технологии» состоит из трех основных блоков: Блок 1. «Дисциплины» (естественно-научные и профессиональные); Блок 2. «Практика» (проектная, ознакомительная, технологическая, производственная и преддипломная); Блок 3. «Государственная итоговая аттестация».
Естественно-научные дисциплины:
Русский язык, Физика, Высшая математика, Химия, История, Начертательная геометрия, Компьютерная и инженерная графика.
Профессиональные дисциплины:
Электротехника и электроника; Техническая механика; Основы технологии машиностроения; Основы теоретической механики; Основы проектирования; Экономика и организация машиностроительного производства;
Цифровые и аддитивные технологии в промышленности; Базовые и аддитивные технологии конструкционных материалов; Электродуговое аддитивное производство; Аддитивные технологии в машиностроении;
Физические основы прочности конструкционных материалов; Цифровые технологии в испытании материалов; Основы технической диагностики сварных конструкций; Цифровое материаловедение; Металловедение и термическая обработка в сварочном и аддитивном производстве
Теория сварочных процессов (физико-технологические основы сварочных и аддитивных процессов; тепловые процессы при сварке, металлургические и термодеформационные процессы при сварке); Теория сварочных напряжений и деформаций; Проектирование и Производство сварных конструкций; Системы автоматизированного проектирования технологических процессов сварки; Технологические основы термической резки; Технологические основы сварки плавлением; Специальные методы сварки; Роботизация сварочных процессов; Интеллектуальное сварочное оборудование с цифровой технологией управления; Цифровой сварочный цех; Экология аддитивных и сварочных производств.

Руководитель программы

Гридасов Александр Валентинович, кандидат технических наук профессор Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы).
Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации.
Руководитель научного направления в области дуговых аддитивных технологий.
Дисциплины: Цифровые, аддитивные и сварочные технологии в промышленности, Электродуговое аддитивное производство

Преподаватели программы

	Стаценко Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации. Руководитель научного направления в области сварки трением перемешиванием и экологии сварочного производства Дисциплины: Экология аддитивных и сварочных производств, Технические измерения в сварочном и аддитивном производстве, специальные методы сварки
	Воробьев Алексей Юрьевич, кандидат технических наук, доцент Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Дисциплины: Производство сварных конструкций, Технологические основы сварки и термической резки, Проектирование сборочно-сварочных цехов
	Гаркаев Евгений Александрович, старший преподаватель Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Дисциплины: Основы технической диагностики сварных конструкций
	Гридасова Екатерина Александровна, кандидат технических наук, профессор Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Руководитель научного направления в области циклической прочности материалов. Дисциплины: Физические основы прочности конструкционных материалов
	Косьянов Денис Юрьевич, кандидат технических наук, профессор Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Директор Научно-образовательного центра «Передовые керамические материалы» Руководитель научного направления в области керамического материаловедения. Дисциплины: Цифровое материаловедение, Базовые и аддитивные технологии конструкционных материалов
	Молоков Константин Александрович, кандидат технических наук, доцент Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Дисциплины: Проектирование сварных конструкций, Системы автоматизированного проектирования технологических процессов сварки, Конструкция корпуса морских судов
	Никифоров Павел Александрович, кандидат технических наук, доцент Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Руководитель научного направления в области металловедения Дисциплины: Физико-технологические основы сварочных и аддитивных процессов, Металловедение и термическая обработка в сварочном и аддитивном производстве, Металлургические и термодеформационные процессы при сварке
	Пименов Вадим Александрович, старший преподаватель Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Дисциплины: Начертательная геометрия и инженерная графика, Компьютерная графика
	Погодаев Антон Васильевич, старший преподаватель Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Директор Центра компетенций в области испытаний материалов. Дисциплины: Цифровые, аддитивные и сварочные технологии в промышленности, Проектная деятельность, Тепловые процессы при сварке, Цифровые технологии в испытании материалов
	Рева Виктор Петрович, кандидат технических наук, доцент Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Дисциплины: Аддитивные технологии в машиностроении
	Садыков Руслан Хананьевич, старший преподаватель Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Дисциплины: Технологические основы термической резки, Интеллектуальное сварочное оборудование с цифровой технологией управления, Роботизация сварочных процессов
	Уложенко Анатолий Георгиевич, кандидат технических наук, доцент Департамента промышленной безопасности Политехнического института (Школы). Дисциплины: Техническая механика, Теория сварочных напряжений и деформаций

Техническое обеспечение программы


Интеллектуальное оборудование с цифровым управлением для аддитивных и сварочных процессов		Оборудование для контроля качества изделий аддитивных и сварочных технологий

Центр компетенций в области сварочных технологий

Центр оснащен сварочным оборудованием, обеспечивающим все основные виды и технологии сварки, применяемые в машиностроении, в том числе оборудованием, произведенным и установленным в Центре в 2022 году:
1. Комплексная система для роботизированных процессов дуговой сварки и аддитивных дуговых технологий (WAAM).
Система включает промышленный робот KUKA KR8 2010-2 и источник питания A7 MIG Welder 450, предназначенный для профессионального использования в роботизированных сварочных системах.

2. Интеллектуальное сварочное оборудование с цифровой технологией управления.

2.1 X8 MIG Welder. Обеспечивает синергетическую и импульсную сварку MIG/MAG, ручную дуговую сварку (MMA), пайку MIG, наплавку и строжку. Используется программное обеспечение для управления сварочным производством WeldEye. Реализована функция цифровых технологических карт, улучшающая контроль качества и избавляющая от необходимости использовать печатные технологические карты.
2.2 КЕДР MultiMIG-5000DP - высокотехнологичный многофункциональный промышленный источник питания для MIG/MAG, MMA и TIG сварки. Широкий пакет предустановленных программ, разработанных для различного типа проволоки, защитного газа и свариваемого металла, а также импульсные режимы сварки с использованием одинарного или двойного импульсов.

1. Комплексная система для роботизированных процессов дуговой сварки и аддитивных дуговых технологий (WAAM).

Система включает промышленный робот KUKA KR8 2010-2 и источник питания A7 MIG Welder 450, предназначенный для профессионального использования в роботизированных сварочных системах.

A7 MIG Welder 450 — сварочный источник питания, предназначенный для профессионального использования в роботизированных сварочных системах. Обеспечивает импульсную синергетическую и стандартную сварку MIG/MAG, а также модифицированные процессы WiseRoot+™ и WiseThin+™.

A7 MIG Welder 450 включает сварочную горелку, механизм подачи проволоки, блок охлаждения и сбалансированный пакет технологических карт. Оборудование гарантирует стабильное качество сварки.

Интерфейсный блок робота, установленный на источнике питания, обеспечивает связь с роботом и все необходимые подключения для интеграции со сварочным модулем. Кроме того, он имеет встроенный веб-сервер, который предоставляет пользовательский веб-интерфейс для простого управления сваркой и настройки параметров посредством любого устройства, оборудованного интернет-браузером, включая подвесные пульты обучения роботов.

Горелка A7 MIG Gun 500-w используется для сварки в среде инертных газов (MIG) или активных газов (MAG). Эта модель оборудована водяным охлаждением и может применяться во всех положениях сварки. Эффективная работа сварочной горелки обеспечивается блоком охлаждения A7 Cooler и станцией автоматической очистки

Источник питания оснащен мощным двухмоторным механизмом подачи сварочной проволоки A7 Wire Feeder 25 с приводом на 4 ролика. Скорость подачи сварочной проволоки 0.5 – 25 м/мин.

Диаметры сварочной проволоки:

Fe, сплошная 0.8 – 1.6 мм;

Fe, порошковая 1.0 – 1.6 мм;

Ss 0.8 – 1.6 мм;

Al 1.0 – 2.4 мм;

CuSi 0.8 – 1.2 мм.

Программное обеспечение Kemppi Wise.

Функция сварки WiseFusion обеспечивает очень узкую сварочную дугу с высокой плотностью энергии, что ускоряет сварку и уменьшает подвод тепла. Концентрированный провар позволяет вести сварку при узкой и глубокой разделке. Функция WiseFusion помогает добиться нужного провара без риска подреза. Более узкая дуга облегчает контроль сварочной ванны при позиционной сварке. WiseFusion гарантирует оптимальную длину дуги и исключает необходимости в постоянной настройке. Адаптивное и автоматическое регулирование длины дуги всегда поддерживает дугу в режиме короткого замыкания и увеличивает время ее горения.
Функция сварки WisePenetration, обеспечивает постоянный сварочный ток для стабильного провара независимо от длины вылета при ручной сварке.
Как правило, в сварке MIG/MAG мощность сварки изменяется в зависимости от расстояния между швом и сварочной горелкой. Эти отклонения могут привести к недостаткам качества, например к недостаточному проплавлению, неполному или неравномерному провару, изменениям профиля шва и, конечно же, к разбрызгиванию металла при сварке. WisePenetration решает эти проблемы и устраняет потребность в последующей шлифовке и устранении дефектов. Функция предотвращает падение сварочного тока за счет активного регулирования подачи проволоки. Такое регулирование помогает поддерживать механические характеристики сварного шва на требуемом уровне и исключить дефекты сварки. Пользователь задает требуемый уровень тока, а WisePenetration следит за тем, чтобы этот уровень тока не снижался, если длина вылета увеличивается сверх установленного значения.
WiseThin — процесс сварки короткой дугой для роботизированной сварки тонколистового металла. Процесс основан на точном измерении напряжения и управлении током, который обеспечивает характеристики, аналогичные использованию газовой смеси, с чистым CO₂. Расширяет допустимые диапазоны параметров и, как следствие, сокращает необходимость использования проволоки небольших диаметров. Мягкая дуга с хорошими характеристиками; высокие сварочные характеристики при сварке листов толщиной 0,8–3,0 мм. Снижает тепловложение и, как следствие, деформации. Отличный поджиг дуги для прихваточных и прерывистых швов.
WiseRoot - процесс сварки короткой дугой для проварки корня шва без подложки. Этот процесс более эффективен за счет существенного повышения скорости сварки в сравнении со Stick- (MMA), TIG- или MIG/MAG-сваркой короткой дугой. При этом он обеспечивает высокое качество сварных швов. Возможна сварка неповоротных стыков труб в любом положении, а угол разделки кромок можно сократить даже на 40 %, в зависимости от области применения.
Устойчивая и производительная дуга, обеспечивающая качество сварки за счет точного измерения напряжения в реальном времени, управления током и точной регулировки времени переноса капли присадочного материала. Перенос присадочного материала осуществляется плавно и без разбрызгивания. WiseRoot представляет собой процесс сварки MIG/MAG 131, 133, 135 или 138 в соответствии со стандартом EN ISO 4063.

2. Интеллектуальное сварочное оборудование с цифровой технологией управления.

2.1 Система X8 MIG Welder представляет собой универсальное сварочное оборудование, предназначенное для профессионального использования при производстве конструкций общего назначения и тяжелых конструкций в том числе в тяжелых промышленных условиях.

	Обеспечивает синергетическую и импульсную сварку MIG/MAG, ручную дуговую сварку (MMA), пайку MIG, наплавку и строжку. Используется программное обеспечение для управления сварочным производством WeldEye. Реализована функция цифровых технологических карт, улучшающая контроль качества и избавляющая от необходимости использовать печатные технологические карты. Система состоит из источника питания, механизма подачи проволоки, сварочной горелки, панели Control Pad и различных программных компонентов для сварки и поддерживает подключение к облачным сервисам Kemppi.
	1. Источник питания X8 Power Source включает всё программное обеспечение, сварочные программы и каналы памяти для сварочной системы. Допускает подключение к одному или двум механизма подачи проволоки X8 Wire Feeder. Оснащен модулем Control Pad.
	2. Автономный блок охлаждения X8 Cooler смонтирован под сварочным источником и образует с ним единый блок, установленный на транспортную тележку.
	3. Беспроводной интерфейс дистанционного управления Control Pad для работы с X8 MIG Welder. Позволяет полностью контролировать и настраивать все характеристики сварочного аппарата, быстро загружать цифровые технологические карты с облачного сервиса WeldEye и сразу использовать в производственном процессе, а также моментально настраивать аппарат по отсканированному штрих-коду.
	4. Механизм подачи проволоки X8 Wire Feeder. Работает с несколькими типами катушек проволоки. Подключается к внешнему барабану для проволоки. Включает панель управления для базовой регулировки параметров сварки, каналов памяти и настроек.
	5. Горелка X8 GX428W.

6. Программное обеспечение.

6.1 WeldEye for Welding Procedure and Qualification Management представляет собой облачный инструмент, предназначенный для создания, управления и хранения различных документов, связанных со сваркой, и квалификационных сертификатов. WeldEye — это комплексное решение для работы с предварительными технологическими картами сварки, протоколами аттестации процедур сварки и технологическими картами сварки, а также с квалификационными сертификатами сварщиков.
Программное обеспечение содержит шаблоны процедур и сертификатов, соответствующих всем основным стандартам в области сварки ISO, ASME и AWS. В сочетании со встроенным инструментом рисования система WeldEye представляет собой быстрый и простой в использовании инструмент. Это программное обеспечение позволяет отслеживать квалификационные сертификаты и даты истечения их сроков действия и продлять сроки действия. История редакций помогает отслеживать изменения, внесенные в документы. Благодаря гибкому поиску пользователь может легко найти необходимые процедуры сварки, персонал и сертификаты. Документы можно распечатать. К документам можно добавлять вложения.

Модульная структура WeldEye содержит модули:

«Процедуры сварки». Включает цифровую библиотеку и управление шаблонами предварительных технологических карт сварки, протоколов аттестации процедур сварки и технологических карт сварки в соответствии с основными стандартами сварки.
«Персонал и квалификация». Включает процессы управления и обновления квалификационных сертификатов всего персонала: сварщиков и инспекторов.
«Управление качеством». Включает функции проверки качества с цифровыми технологическими картами сварки и контроль соответствия квалификации по автоматически собранным цифровым сварочным данным.
«Управление сваркой». Включает функции регистрации документов и инструменты для комплексного документирования и управления сварочными проектами.
6.2 «WiseFusion» - функция сварки, предназначенная для обеспечения стабильного качества шва во всех положениях благодаря автоматической регулировке длины дуги. Создает и поддерживает оптимальные характеристики короткого замыкания при использовании импульсной сварки MIG/MAG и сварки дугой со струйным переносом металла.
6.3 «WiseSteel» - функция сварки, предназначенная для решения проблем, связанных с капельным переносом. WiseSteel чередует перенос по короткой дуге и струйный перенос, благодаря чему создаются качественные сварные швы с ровным узором «рыбья чешуя».
6.4 «WisePenetration+» - функция сварки для синергетической и импульсной сварки MIG/MAG, обеспечивающая ровный провар независимо от изменения расстояния между контактным наконечником и рабочей поверхностью. Поддерживает стабильное питание сварочного аппарата в любых ситуациях
6.5 «WiseRoot+» - оптимизированный процесс сварки короткой дугой для эффективной сварки корневого прохода. Высокое качество сварных швов благодаря контролю напряжения дуги и точной регулировке времени переноса капли присадочного материала. Более высокая скорость сварки, чем при MMA-, TIG- или MIG/MAG-сварке короткой дугой.
6.6 «WiseThin+» - оптимизированный процесс сварки короткой дугой подходит для работы с листовыми материалами, а также позиционной сварки листов большей толщины, даже при усилении широких швов и при сварке с переменным зазором. Образуется дуга, не создающая брызг, с точным цифровым управлением.

КЕДР MultiMIG-5000DP - высокотехнологичный многофункциональный промышленный сварочный аппарат для MIG/MAG, MMA и TIG сварки. Используются новейшая технология широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и высокоэффективные силовые модули биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT).

Механизированный процесс MIG/MIG сварки обеспечен широким списком синергетических программ, разработанных для различного типа проволоки, защитного газа и свариваемого металла, а также импульсные режимы сварки с использованием одинарного импульса или технологии двойного импульса. Применение высокоскоростного цифрового управления сварочным процессом позволяет обеспечить высококачественные сварные швы с отличным геометрическим формированием и внешним видом, минимизировать разбрызгиванием электродного металла и тепловложение в свариваемую конструкцию.Механизированный процесс MIG/MIG сварки обеспечен широким списком синергетических программ, разработанных для различного типа проволоки, защитного газа и свариваемого металла, а также импульсные режимы сварки с использованием одинарного импульса или технологии двойного импульса. Применение высокоскоростного цифрового управления сварочным процессом позволяет обеспечить высококачественные сварные швы с отличным геометрическим формированием и внешним видом, минимизировать разбрызгиванием электродного металла и тепловложение в свариваемую конструкцию.

Управление сварочными параметрами с цифровой индикацией панели управления позволяет легко настраивать и контролировать режимы сварки. Наличие синергетического программного управления минимизирует время оптимального подбора параметров сварки в зависимости от задачи.
Режим TIG сварки с поджигом дуги касанием и подъемом вольфрамового электрода (LiftTIG) имеет эффективный старт сварочной дуги, стабильность и мягкость горения дуги для выполнения высококачественных сварных швов.
Режим ММА сварки обеспечивает высокий контроль процесса сварки при использовании штучных электродов с различным типом покрытия, а дополнительные функции Горячего старта и Форсажа дуги повышают качество сварных соединений.

Сварочный аппарат КЕДР MultiMIG-5000DP имеет встроенные функции автоматической защиты от перенапряжения, перегрузки по току и перегрева и ряд особенностей:
-цифровая система управления в режиме реального времени отображает параметры сварки;
-высокопроизводительный многофункциональный источник питания: режимы сварки ММА, TIG, MIG/MIG с ручной регулировкой параметров MIG/MIG синергетические программы (импульс и двойной импульс);
-цифровая регулировка индуктивности сварочного контура, стабильная сварочная дуга;
-наличие ячеек памяти (100 ячеек);
-технология IGBT, низкое энергопотребление;
-возможность применения специального блока жидкостного охлаждения MultiCOOL-1 и сварочных горелок TIG и MIG с жидкостным охлаждением;
-высокое значение ПВ: 500А при 100%.
Аппарат КЕДР MultiMIG-5000DP применяется для сварки различных изделий из нержавеющей стали, углеродистой стали, высоколегированной стали, алюминия, кремнистой бронзы и т. д. Аппарат применяется для сварки трубопроводов, в нефтехимической промышленности, строительного оборудования, ремонта автотранспорта, для общестроительных работ и сварке различных стальных конструкций.
Комплектация: сварочный инвертор КЕДР MultiMIG-5000DP; подающий механизм MultiWF-7; блок жидкостного охлаждения MultiCool-1; горелка MIG-500 PRO.

Техническое обеспечение программы.

Техническое обеспечение программы выполняют лаборатории Центров компетенций департамента

Базы практик программы.