научно-популярное приложение к газете "Голос Армении"
Menu

АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Аддитивные технологии

 

Использование аддитивных технологий открывает перед человечеством принципиально новые возможности

Директор Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН, академик Анатолий Шалагин не любит много говорить и сразу предлагает пройтись по лабораториям. "Лучше один раз увидеть", - считает он. За каждой дверью здесь таится своя страна чудес: 3D-принтеры, которые способны напечатать протезы и имплантаты для медицины, хитрые установки по распознаванию предметов и людей, маленькие летающие самолетики и виртуальные кабины пилотов, позволяющие почувствовать себя завоевателем пространства… Ученые - это и есть настоящие волшебники, решающие самые невероятные задачи. Использование аддитивных технологий открывает перед человечеством принципиально новые возможности.

- НАША ЛАБОРАТОРИЯ ЗАНИМАЕТСЯ ПЕРЕНОСОМ ИЗОБРАЖЕНИЙ, созданных на компьютере, на различные носители и материалы лазерными методами, - говорит Николай ГОЛОШЕВСКИЙ, младший научный сотрудник лаборатории лазерной графики. -  Сейчас это очень востребованные технологии лазерной обработки для создания защитных изображений на бумаге, полимерах и прочих материалах - в первую очередь для защиты документов. Много лет мы работаем с Гознаком и делаем для них опытные работы для защиты денег путем переноса на них различных микроизображений. Мы также сделали лазерный комплекс для нанесения шкал, лимбов и прочих изображений на поверхность стекла. Это непростая задача - обрабатывать стекло так, чтобы на нем не появлялось трещин и сколов. В то же время задача крайне важная для оптической промышленности. Для этой цели мы предложили использовать возможности фемтосекундной лазерной обработки, и задача была успешно решена.

             "Вадим ВИЛЕЙКО, ведущий инженер лаборатории лазерной графики рассказывает: "Мы разработали кардиодатчик, который может оказаться крайне востребованным в медицине. Точнее, это система мониторинга, задуманная как набор мобильных датчиков и вычислительных средств, которые находятся, скажем, в сотовом телефоне или в планшете. При всей компактности там присутствует все необходимое - память, экран, интерфейс как с человеком, так и с внешним миром. Поэтому было задумано сделать несколько интеллектуальных датчиков, которые выходили бы на эти устройства. Стоимость такого прибора оказалась очень низкой. Сейчас мы сделали датчик электрокардиограммы, одновременно измеряется и пульс. Сигнал у нас бесконтактный, беспроводной. Через майку или рубашку можно принять сигнал и узнать, как работает сердце человека. Это очень важно для МЧС, спасателей, пограничников, а в будущем - для контроля состояния всех людей с кардиопатологией".

Аддитивные технологии - НАШЕМУ ИНСТИТУТУ 60 ЛЕТ, - РАССКАЗЫВАЕТ АНАТОЛИЙ ШАЛАГИН, - изначально он был ориентирован на электрические измерения и системы автоматизации, но потом из Института ядерной физики пришел новый директор, молодой, энергичный Юрий Нестерихин, который задался целью создать физический институт с мощным фундаментальным компонентом, что у него успешно получилось. Тогда в институте и сложились три основных направления, которые сохранились до сих пор. Первое направление - фундаментальные исследования в области физики с уклоном в нелинейные явления, преимущественно в лазерной физике. Второе - оптическое, которое в большей степени имеет прикладную направленность. Третье - информационные технологии. Что касается фундаментальных исследований в области лазерной физики, здесь институт выглядит очень неплохо. Есть масса публикаций в самых престижных мировых и ведущих отечественных журналах. В оптике мы располагаем наработками, которых нет ни у кого в мире. Например, у нас имеется лаборатория дифракционной оптики. Разработка, вышедшая из этой лаборатории, использовалась как наиболее продвинутая при изготовлении зеркал самых крупных в мире телескопов. Там должны быть заданные формы поверхности с очень высокой точностью. И вот эту точность обеспечивали сотрудники нашей лаборатории с помощью так называемых дифракционных оптических элементов. Или другой пример: бифокальный искусственный хрусталик глаза, когда с помощью дифракционного оптического элемента, или голограммы, создается второй фокус на линзе-хрусталике, уже имеющей один фокус как любая линза. Эти два фокуса обеспечивают нормальное зрение и вблизи, и вдали одновременно. По нашей технологии в новосибирском филиале МНТК "Микрохирургия глаза" проведено уже несколько тысяч операций.

 Аддитивные технологии, или технологии послойного синтеза, сегодня одно из наиболее динамично развивающихся направлений цифрового производства. В недалеком прошлом, лет 10–15 назад, такие технологии использовались преимущественно в традиционно технологически продвинутых отраслях - автомобильной, авиационной и аэрокосмической, а также в приборостроении и медицине. Сейчас все больше направлений промышленности активно осваивают эти технологии. Все чаще их используют научно-исследовательские организации, архитектурные и конструкторские бюро. Во многих колледжах и университетах аддитивные машины или, как их часто называют, 3D-принтеры стали неотъемлемой частью учебного процесса для профессионального обучения инженерным специальностям. При этом мы вынуждены констатировать существенное отставание России от развитых стран в аддитивных технологиях. В частности, в России не производятся 3D-принтеры для металлических и керамических изделий. Существует множество технологий, которые можно назвать аддитивными, их всех объединяет одно: построение модели происходит путем добавления материала, в отличие от традиционных технологий, где создание детали происходит путем удаления лишнего материала.

Аддитивные технологии - У НАС ЕСТЬ НЕМАЛО ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ, ИМЕЮЩИХ БОЛЬШОЙ ПРИКЛАДНОЙ ВЫХОД, - говорит Сергей БАБИН, заместитель директора по научной работе, заведующий лабораторией волоконной оптики. - Скажем, очень длинный лазер в обычном телекоммуникационном волокне дешевый, который, как оказалось, обладает уникальными свойствами. С его помощью можно получать достаточно равномерное распределение световой мощности и этот свет использовать для подкачки информационного сигнала. Информационный сигнал распространяется без потерь на длинные расстояния без промежуточных усилий. Эта работа у нас опубликована в журнале Nature Photonics. Или наш одночастотный лазер - это кусочек волокна, выступающий источником узкополосного стабильного излучения. Мы сделали такой лазер, сузили его спектр до предельных величин, и теперь все это успешно используется в системе оптических стандартов частоты, важных, например, для системы ГЛОНАСС.

- Мы разрабатываем технологию динамически подобных свободно летающих моделей летательных аппаратов, - рассказывает Юрий ЗОЛОТУХИН,главный научный сотрудник лаборатории нечетких технологий. - Обычно летательный аппарат рисуют на бумаге умные люди в КБ, потом делают модель, продувают в трубе, снимают какие-то характеристики. После этого строят опытный самолет, сажают летчика - и полетели... Иногда люди погибают, дорогая техника выходит из строя. Можно ли этого избежать? Можно. Далеко вперед шагнули техника и микроэлектроника, появились композитные материалы, которые позволяют делать легкие изделия с хорошими, но маленькими двигателями, которые один в один повторяют этот самолет и в воздухе ведут себя так же. То есть можно обойтись без летчика-испытателя. Мы делаем наземный пункт управления и можем испытывать самолеты прямо в лаборатории. Таким образом, можно проверить прочность и надежность любой новой техники, не рискуя человеческими жизнями и не тратя лишних денег.

             По аддитивным технологиям сейчас в России создается несколько типов кластеров или сообществ. Есть такой кластер и у нас. В него входят четыре академических института, Новосибирский государственный технический университет и несколько промышленных предприятий. Он отличается от всех остальных тем, что мы сориентированы на изготовление отечественных машин и порошков. Мы хотим сделать все целиком свое. И мы это сделать можем. Использование аддитивных технологий открывает перед человечеством принципиально новые возможности. Это создание материалов с иными, крайне сложными формами и новыми свойствами, с помощью которых возможно многое, включая уникальное протезирование в медицине.

Аддитивные картинки- НАША ЛАБОРАТОРИЯ ЗАНИМАЕТСЯ СОЗДАНИЕМ МЕТОДОВ И ПРОГРАММНО-алгоритмических средств обработки изображений, - рассказывает Сергей БОРЗОВ, заведующий лабораторией информационной оптики. - С помощью программы, позволяющей сформировать изображение повышенного разрешения движущегося объекта по серии последовательных изображений, можно восстановить номера автомобиля или распознать лица людей. Это важно в первую очередь для обеспечения безопасности. Другая программа, анализирующая последовательность изображений, ориентирована на обеспечение безопасности в людных местах. Это то, что называется определением оставленных предметов. Тревога возникает в том случае, если предмет долго остается без движения. Таким образом, бесхозные предметы оказываются под контролем. Еще одна разработка, над которой мы трудились совместно с Институтом ядерной физики, - система досмотра пассажиров на основе малодозного рентгеновского аппарата, функционирующая в аэропорту Толмачево. Написанная нами программа подсказывает оператору, где есть подозрительные зоны, нетипичные для изображений тела человека. Еще один пример - программа, которая позволяет через спутники обнаружить выборочные рубки леса. Сравнивая выделенные подозрительные зоны с картой разрешенных рубок, можно понять, законно ли производятся эти действия.

- Мы создали перестраиваемый волоконный лазер, который не требует каких-либо специальных элементов для перестройки, - говорит Иван ЛОБАЧ, научный сотрудник лаборатории волоконной оптики. - На основе этого лазера мы разработали устройство для опроса волоконных сенсорных систем, которое может применяться, например, для мониторинга механических конструкций зданий (распределения напряжений и температуры в них), в нефтегазовой промышленности. Эти датчики записываются в волокне, которое помещается в скважину, и затем можно будет оптическим методом получать всю необходимую информацию о температуре или механических напряжениях в шахте.

Татьяна ЛЕСКОВА, "В мире науки"

Опубликовано в Техника
Прочитано 293 раз
Оцените материал
(1 Голосовать)

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх