Построение научно-исследовательской, производственно-технологической, финансово-экономической кооперационной сети при модернизации промышленности на основе. - презентация

1 Построение научно-исследовательской, производственно-технологической, финансово-экономической кооперационной сети при модернизации промышленности на основе кластерного подхода в рамках промышленной политики СПб. Генеральный директор НПО «КП» Цыбуков С.И.

2 Глобальные вызовы Защита окружающей среды и экология Запуск высокоскоростных поездов свыше 450 км/ч Создание арктического флота и буровых платформ Повышение энергоэффективност и

3 Модель взаимодействия участников Полимерного кластера в рамках Международной Кооперационной сети: Россия (г.Санкт-Петербург, г.Армавир, г.Екатеринбург; и др.) Германия; Австрия; Финляндия. Единая технологическая платформа Центр «зеленых», -ресурсо и энергосберегающих технологий Завод КП Институт полимеров НИОКР,ОКР Коммерциализация и продажи Испытания и исследовательская лаборатория «Глосис– Сервис» «Марлин Групп» «Кросс Нева» Сервисные услуги Переработка полимеров «Чудо- Ярмарка» «НПФ Пилот» «НПФ Пилот» «СБМ Универсал» «Петер Пак» «Петер Пак» «Корпорация «Маномах» МЕГА Проектирование и изготовление пресс-форм «БИК» «Инструментальные Технологии» «Старвей» Центр прототипирования изделий из композиционных материалов и нанесения покрытий «Институт Полимеров» «Институт Полимеров» СПбГПУ СПб НИУ ИТМО СПб НИУ ИТМО СПбГЭУ Инжиниринговые услуги Центр оптических технологий и точного литья Центр оптических технологий и точного литья «Инкотрейд» Полимерный Деловой парк на базе ОАО «КП» ООО «Партнер»

4 Глобальные заказчики МонополистыГоскорпорации ВУЗыНИИ НПО МИПы Инфраструктурные компании Производственные компании Построение научно-исследовательской, производственно-технологической, финансово- экономической кооперационной сети при модернизации промышленности на основе кластерного подхода в рамках промышленной политики СПб. Серийное производство Опытные партии Опытные образцы НИОКР Инжиниринговые проекты НИОКР ОКРы Комплексная программа «Наука. Промышленность. Инновации» Федеральные программы Единая технологическая платформа на базе ОАО «КП» Технологическая платформа «Новые полимерные композиционные материалы и технологии на базе ВИАМа» Европейская технологическая платформа по эффективным материалам и технологиям

5 Полимерный Кластер СПб Проведение научных исследований, разработка и проектирование «прорывных» инновационных технологий и изделий с заданным свойствами с сопровождением в производстве новых изделий в рамках интегрированной платформы систем виртуального моделирования.

6 ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ IT МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ПРОИЗВОДСТВЕ КАРЛИКОВОГО СВЕТОФОРА ДЛЯ ОАО «РЖД»

7 Причины перехода на полимерные материалы Возможность снижения массы конструкций; Возможность снижения массы конструкций; Возможность снижения себестоимости изделий за счет: Возможность снижения себестоимости изделий за счет: реализации сложных геометрий при помощи одного технологического процесса (без необходимости доп. обработки); реализации сложных геометрий при помощи одного технологического процесса (без необходимости доп. обработки); использования быстрого технологического процесса изготовления изделий (литье под давлением); использования быстрого технологического процесса изготовления изделий (литье под давлением); оптимизации производственных процессов (использование лазерной маркировки изделий). оптимизации производственных процессов (использование лазерной маркировки изделий). Расширение области и условий эксплуатации (полимерные материалы не ржавеют, имеют высокие электроизоляционные свойства и т.д.); Расширение области и условий эксплуатации (полимерные материалы не ржавеют, имеют высокие электроизоляционные свойства и т.д.); Увеличение ресурса работы изделия и конструкции; Увеличение ресурса работы изделия и конструкции; Возможность переработки и вторичного использования; Возможность переработки и вторичного использования; Введение специальных добавок (наполнителей, стабилизаторов и др.) в полимерный материал основу, позволяет получать новый композиционный полимерный материал с заданными техническими характеристиками. Введение специальных добавок (наполнителей, стабилизаторов и др.) в полимерный материал основу, позволяет получать новый композиционный полимерный материал с заданными техническими характеристиками.

8 Требования к корпусу светофора Требования при воздействии механических нагрузок в части: вибростойкости при воздействии вибрационных нагрузок в диапазоне частот от 5 до 100 Гц и амплитуде ускорения 10 м/с 2 (1g); вибростойкости при воздействии вибрационных нагрузок в диапазоне частот от 5 до 100 Гц и амплитуде ускорения 10 м/с 2 (1g); ударостойкости при воздействии многократных ударов с максимальным ускорением 30 м/с 2 (3g) и длительностью импульсов в диапазоне от 5 до 40 мс; ударостойкости при воздействии многократных ударов с максимальным ускорением 30 м/с 2 (3g) и длительностью импульсов в диапазоне от 5 до 40 мс; прочности при транспортировании автомобильным или железнодорожным транспортом при жестких условиях «Ж» (по ГОСТ 23216) (проверяют на этапе изготовления опытного образца). прочности при транспортировании автомобильным или железнодорожным транспортом при жестких условиях «Ж» (по ГОСТ 23216) (проверяют на этапе изготовления опытного образца). - При испытаниях светофоров, как особо ответственных изделий согласно ОТУ, механические нагрузки должны быть удвоены. Требования при воздействии климатических факторов в части: стойкости к воздействию изменения предельных рабочих температур от минус 60 до 65 ºС; стойкости к воздействию изменения предельных рабочих температур от минус 60 до 65 ºС; стойкости к воздействию верхнего значения рабочей температуры 55 ºС; стойкости к воздействию верхнего значения рабочей температуры 55 ºС; стойкости к воздействию нижнего значения рабочей температуры минус 60 ºС; стойкости к воздействию нижнего значения рабочей температуры минус 60 ºС; стойкости к воздействию верхнего значения относительной влажности воздуха 100 % при температуре (25±10) °С при применении по назначению. стойкости к воздействию верхнего значения относительной влажности воздуха 100 % при температуре (25±10) °С при применении по назначению.

9 Требования к корпусу светофора Конструкционный полимерный материал (КПМ) должен обеспечивать стойкость изготавливаемых из него изделий к воздействию следующих факторов окружающей среды: ГСМ, кислоты, щелочи; ГСМ, кислоты, щелочи; абразивной пыли; абразивной пыли; солнечного излучения. солнечного излучения. КПМ должен обеспечивать снижение веса деталей не менее чем на 40 %, по сравнению с изделиями из алюминиевого сплава и не менее чем на 75 %, по сравнению с изделиями из чугуна. КПМ должен обеспечивать вандалоустойчивость изготавливаемых из него изделий. КПМ не должен способствовать появлению капель конденсата на внутренней поверхности корпуса и крышки.

10 Подбор материалов Критерии выбора материала: Технология переработки - литье под давлением; Технология переработки - литье под давлением; Вес всех комплектующих деталей корпуса должен быть меньше, чем существующий сегодня металлический светофор;. Вес всех комплектующих деталей корпуса должен быть меньше, чем существующий сегодня металлический светофор;. Малая величина продольной термоусадки для обеспечения максимальной точности таких крупногабаритных изделий; Малая величина продольной термоусадки для обеспечения максимальной точности таких крупногабаритных изделий; Минимальную разницу между продольной и поперечной деформацией для уменьшения отклонение размеров изделия из-за коробления; Минимальную разницу между продольной и поперечной деформацией для уменьшения отклонение размеров изделия из-за коробления; Высокая стойкость к удару Высокая стойкость к удару Проведенный анализ свойств и испытания выбранных типов материалов показали, что для изготовления деталей корпуса карликового светофора целесообразно использовать 2 типа материала: ASA+PC ASA+PC PA 66, стеклонаполненный, с заданным процентным содержанием наполнителя и добавок. PA 66, стеклонаполненный, с заданным процентным содержанием наполнителя и добавок.

11 Существующая процедура испытаний Существующая процедура испытаний

12 Задача - определение эффективной структуры материала, т.е. – вида армирующих элементов; – углов ориентации армирующих элементов; – концентрации и формы армирующих элементов; – свойств частиц наполнителя и матрицы. Моделирование поведения полимерных композиционных материалов (1/3)

13 Анализ локальной микроструктуры материала Моделирование поведения полимерных композиционных материалов (2/3)

14 Моделирование поведения полимерных композиционных материалов (3/3) Характеристики, которые могут быть оценены: прочностные свойства, усталостная прочность; прочностные свойства, усталостная прочность; жесткостные свойства, модуль упругости и коэффициент Пуассона; жесткостные свойства, модуль упругости и коэффициент Пуассона; термоупругие свойства, коэффициенты линейного термического расширения; термоупругие свойства, коэффициенты линейного термического расширения; коэффициенты теплопроводности; коэффициенты теплопроводности; удельные электрические сопротивления; удельные электрические сопротивления; демпфирующие свойства. демпфирующие свойства.

15 Моделирование и оптимизация технологических процессов изготовления изделий (1/3) Факторы, влияющие на качество будущего изделия

16 Задача – анализ и оптимизация основных факторов, определяющих качество литьевых изделий и производительность технологического процесса за счет моделирования его основных этапов: - моделирование стадии заполнения формы расплавом; - стадий уплотнения; - моделирование охлаждения отливки. - моделирование стадии заполнения формы расплавом; - стадий уплотнения; - моделирование охлаждения отливки. Моделирование и оптимизация технологических процессов изготовления изделий (2/3) Модель литниковой системы и системы охлаждения

17 Анализ и оптимизация основных факторов, определяющих качество литьевых изделий и производительность технологического процесса: – Сбалансированность литниковой системы, равномерность заполнения формы, образование линий спая и воздушных ловушек; – Распределение температур, эффективность системы охлаждения, время охлаждения; – Объемная усадка, ее равномерность; – Коробление изделия; – Остаточные напряжения. Моделирование и оптимизация технологических процессов изготовления изделий (2/3) Заполнение формы на стадии впрыскаКоробление отливки

18 Расчет ориентации жесткого волокнистого наполнителя (короткого и длинного) определяющего анизотропию свойств. Моделирование и оптимизация технологических процессов изготовления изделий (3/3) Распределение ориентации волокон в одной из плоскостей сечения

19 Моделирование поведения изделия под воздействием внешних факторов Задача – расчет и анализ требуемых механических характеристик изделия из полимерного композиционного материала на предмет соответствия их предъявляемым требованиям: статический и динамический анализ со всеми типами нагрузок; статический и динамический анализ со всеми типами нагрузок; расчет собственных частот; расчет собственных частот; структурная оптимизация. структурная оптимизация. Модель материала Распределен ие ориентации волокон Конструкция изделия Правильное моделирован ие деталей из пластика

20 Моделирование изготовления оптических изделий Задача – определить влияние конструкции оснастки и параметров технологического процесса на оптические свойства изделия. Параметры, которые можно проанализировать: показатель преломления;показатель преломления; двулучепреломление;двулучепреломление; замедление;замедление; интерференционная картина.интерференционная картина. При необходимости определение влияния внешних воздействий на весь оптический прибор. Модель Результаты моделирования Результаты эксперимента

21 Выводы Комплексное использование систем моделирования позволят еще на этапе подготовки производства изделия из полимерного материала: принять ключевые решения относительно конструкции изделия, применяемого материала, технологии его изготовления; принять ключевые решения относительно конструкции изделия, применяемого материала, технологии его изготовления; выбрать пути решения возникающих проблем. выбрать пути решения возникающих проблем.

22 Анализ полученных предварительных эксплуатационных и стендовых данных для составления ТЗ по созданию модели поведения различных конструкций пути: «прямой» участок пути, «кривые различного радиуса» участка пути, стрелочный перевод, с целью комплексного проектирования различных эффективных шумо – виброгасящих элементов конструкций, необходимых для данных участков пути, и построение компьютерной модели проектирования комплекса необходимых изделий с заданными свойствами

23 Технические изделия с заданными свойствами для транспортной отрасли Планка контактнаяВтулка Накладка упругая Вставка Шумоизолирующий вкладыш в шейку рельса Стык изолирующий рельсов типа Р 65 с полимерными магнитопроводящими электроизолирующими деталями Прокладки-амортизаторы резиновые армированные Амортизаторы под подошву брусьев скоростного стрелочного перевода

24

25

26 Сравнительный анализ технологий переработки и нанесения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с аналогичными полимерными материалами

27

28 Глобальные заказчики МонополистыГоскорпорации ВУЗы Институт полимеров НПО Построение научно-исследовательской, производственно-технологической, финансово- экономической кооперационной сети при модернизации промышленности на основе кластерного подхода в рамках промышленной политики СПб. Серийное производство Опытные партии Опытные образцы НИОКР Заключены договора на реализацию инжиниринговых проектов Комплексная программа «Наука. Промышленность. Инновации» Федеральные программы Единая технологическая платформа на базе ОАО «КП» Национальной академии наук Беларуси: Разработка конструкции термораспылителя для газопламенного нанесения покрытий из порошка СВМПЭ МИП «Чудо-Я»: Отработка технологии литьевого СВМПЭ для производства поддерживающих роликов для эскалаторов НПФ «Пилот»: Отработка технологии производства стержней больших диаметров из СВМПЭ ОАО «КП»: Отработка технологий нанесения EPIMID и т.д. ОКР

29 Спасибо за внимание! Тел.: (812) Факс: (812) Сайт: