Затяжной старт российских композитов

Композитные опоры освещения — будущее наших улиц

От авиастроения до медицины, от коммунального хозяйства до добычи полезных ископаемых — круг применения композитных материалов по-настоящему необъятен. Увы, доля российских производителей в этом перспективном мировом рынке крайне мала

Место в задних рядах

Сегодня мировой рынок композитов (КМ) стабильно растет на 8—10% в год и уже достиг объема порядка 17 миллионов тонн, или в стоимостном выражении — около 100 млрд долларов. Главные производители Китай, США и Европейский союз. Российская же доля в мировом производстве композитов составляет 0,3—0,5%. Смехотворно мало. Впрочем, по мнению экспертов, пресловутый рывок нам еще под силу, к тому же есть за что бороться — отечественный рынок КМ оценивается в 120 млрд рублей, и цифра постоянно увеличивается.
— Если говорить об оборонно-промышленном комплексе и военной авиации, то там, в принципе, мы можем обойтись собственными разработками. Не так плохо, как кажется, обстоят дела и в производстве композитов для общегражданской сферы. Здесь, несмотря на претензии к качеству, у нас есть как производители, так и технологические возможности обеспечить потребности рынка при условии соответствующих финансовых вливаний, — поясняет начальник научного управления, доцент кафедры композиционных материалов Алтайского технического университета (АлтГТУ) Елена Ананьева. — Самая сложная ситуация в гражданском авиастроении. Крайне остро стоит проблема сертификации отечественных композитных материалов на соответствие мировым стандартам, так как существующая на данный момент компонентная база не удовлетворяет требованиям сертификации.


Композиты (КМ) — искусственно созданные неоднородные многокомпонентные материалы, состоящие из полимерной, металлической, углеродной, керамической или другой основы (матрицы), армированной наполнителями из волокон, нитевидных кристаллов, тонкодиспeрсных частиц и прочее. Путем подбора состава, свойств и соотношения долей наполнителя и матрицы можно получить материалы с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических свойств.

По словам эксперта, производство углепластика, столь нужного для изготовления российского «черного крыла», упирается в недостаток углеродного волокна. В СССР оно производилось в больших количествах, но теперь мы закупаем его за рубежом, точнее, закупали до введения санкций. Сегодня разворачивается производство необходимых компонентов в Подмосковье, а также на Урале, но это требует времени, и, к примеру, серийный запуск самолета МС-21 отложен на год. С этими же проблемами сталкивается проект «Суперджет-100». Кстати, новосибирские ученые СибНИА, которые разрабатывают самолет ТВС-2МС («Байкал») и 19-местный бизнес-самолет, также с нетерпением ждут появления российского углепластика.
Мир тем временем движется дальше. Сегодня упор уже делается на перспективные керамоматричные композиты, устойчивые к высоким температурам и применяемые в производстве двигателей и турбиностроении. У российских ученых есть определенные успехи: к примеру, Новосибирский институт химии твердого тела и механохимии СО РАН участвует в программе нового поколения двигателя ПД-35. Что, увы, совершенно не отменяет того факта, что до уровня мировых лидеров по производству КМ нам еще расти и расти.

Кластер как рецепт успеха

Но не будем сгущать краски. Если обратить внимание непосредственно на Сибирский регион, то сразу можно обнаружить примеры успешного производства композитов. Среди них особо прочные керамические эндопротезы АО «НЭВЗ-Керамикс», алюминиевые композитные панели для облицовки ООО ПК «Сибалюкс», стеклопластиковая арматура ООО «Артекс Композит», радиопрозрачные носовые обтекатели из полимерных композитов для российских самолетов производства ЗАО «Авиакомпозит» и другие. Добавим, что жителям Академгородка пришлись по вкусу недавно установленные на улице Николаева опоры освещения производства ЗАО «Феникс-88», которые мало того, что «вандалоустойчивые», так еще и светятся изнутри.

Первый в России автомобильный мост из композитных материалов через реку Пашенка на дороге «Красный Яр — Сосновка» в Новосибирской области

Своя ложка меда есть и у наших соседей — Алтайский полимерный композитный кластер, в создании которого участие приняли промышленники региона, администрации городов Бийска и Барнаула и ученые Алтайского технического университета. Собственно, производство КМ на Алтае зародилось еще в 60-х на базе предприятий ОПК. Сегодня это ООО «Атол», ООО «Композит» и другие успешные компании, работающие со стеклопластиком и деревопластиком. Весомой предпосылкой для создания кластера стало и то, что в АлтГТУ удалось создать научную школу в сфере композитных материалов.
— Мы изначально исходили из того, что не будем ни с кого спрашивать деньги. Есть реальные бизнес-процессы и постоянно растущий рынок композитов, который надо насыщать,— говорит начальник управления стратегического развития и экономики администрации Бийска Евгений Пазников. — Мы сорганизовались с предприятиями, и все получилось. Почему? Потому что понимали, что это нужно и выгодно всем. И программу развития писали не чиновники, а сами предприятия и наука. Лишь когда кластер можно было считать образованным, тогда его развитие стало пунктом Стратегии развития Алтайского края. Сегодня это уже отдельная программа поддержки предприятий полимерно-композитной отрасли региона.
Нашим соседям, по их признанию, на многое пришлось посмотреть под другим углом зрения. К примеру, пересмотреть варианты продвижения продукции на рынок. Устав слышать упреки, что КМ дороже традиционных материалов, участники алтайского кластера разработали технико-экономические обоснования использования полимерных материалов в различных отраслях и постарались понятным языком объяснить клиентам, почему, хотя сейчас композиты стоят дороже, через несколько лет они будут давать ощутимый экономический эффект. «Должна быть предметная работа с потребителями. Сам материал себе дорогу на рынок не проложит», — подытоживает Евгений Пазников.

Вынуть палки из колес «раскрутки» композитов

Алтайский пример хорош, однако всех бед российских композитов он не решает. Первая из них — слабая сырьевая база, точнее, комплекс проблем при производстве компонентов, на основе которых создаются КМ. К примеру, для стеклопластика требуются различные виды стеклянных наполнителей, часть которых хотя и производится в стране, но из-за зарубежных владельцев бизнеса продается по мировым ценам. Аналогичные проблемы с ценой на многие другие добавки, присадки и прочие компоненты.
Следующая проблема — так называемое «гаражное производство». Недобросовестные предприниматели, экономя на технологии и качестве исходного сырья, не только сбивают цену, но и портят репутацию самих композитов. В результате потребитель разочаровывается и может вовсе отказаться от их применения. Выход, по мнению экспертов, в разработке стандартов. Такая работа идет. Только с подачи алтайского кластера за последние годы появилось более 660 госстандатов на материалы и изделия из стеклопластика. Но и это лишь часть решения. Мнение Евгения Пазникова:
— Стандарты — это хорошо. Их нужно еще больше. Но уровень знаний проектировщиков о новых строительных материалах низок, они просто не знают, что можно ждать, к примеру, от стеклопластиковой арматуры. Соответственно, работают по привычке.


— Мы еще не до конца знаем, как композиты работают, но самое главное, что они работают и решают какую-либо конкретную проблему: увеличивают ли прочность, изменяют ли пластичность материала. В этом огромный плюс композитов — они позволяют создавать их «под заказчика», что дает возможность идти вверх бизнесу, наращивая выпуск изделий, функциональность которых напрямую зависит от того, из чего они сделаны.

Николай Ляхов, главный научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН



— Это боязнь ответственности, а не низкая квалификация,
— возражает Николай Ляхов. — Стандарт не дает гарантии на то, сколько прослужит композит: 10 или 150 лет. Нет результатов ресурсных испытаний. Более того, нет технологии таких испытаний, или же они не тестированные, то есть их результат опять нельзя считать гарантией.
Инертность мышления проектировщиков и технологов имеет свое обоснование. Если высокая прочность для пластикового ведра желательна, но не обязательна, то к композитным строительным конструкциям совсем другие требования. Традиционные материалы применяются давно, и можно прогнозировать их эксплуатационный ресурс, а КМ еще не проверены временем. Сейчас надежды возлагаются на цифровые модели материалов, которые будут проходить виртуальные испытания. Но опять загвоздка: цифровая модель равна тому, что в нее заложено. Однако все ли мы знаем о композитах? Нет. Поэтому информация, заложенная в цифровую модель, будет ограничена, возможно, критически. А процесс, к примеру, разрушения, расслоения, проработанный в цифровой модели, в реальности будет протекать совсем по-другому.
Тут, пожалуй, стоит сделать ремарку. Новосибирск отчасти пошел по пути реальных испытаний, пять лет назад выстроив автодорожный мост Красный Яр — Сосновка полностью из композитных материалов. Сегодня специалисты СГУПС проводят мониторинг его состояния, данные будут учтены в технологии производства и применения КМ.
По мнению экспертов, чтобы покинуть задворки мира композитов, России необходимо ускорение. И оно должно быть на всех этапах развития отрасли. Наука? Конечно. Сегодня в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН уже отработана технология введения порошка при изготовлении КМ, определены порции, время, температура нагрева и прочее. Помимо экспериментальных исследований там разрабатываются теоретические модели создания материалов с заранее заданными свойствами.
Кадры? Безусловно. В 2018 году АлГТУ совместно с НГУ и новосибирской компанией «OCSiAL» разработали и с успехом реализуют обучающую программу переподготовки кадров в области КМ. Благо базовые основы конструирования композитных материалов, заложенные еще в советские времена, актуальны и сегодня.
Помощь государства? Без нее никак. По поводу ОПК и авиастроения мы говорили выше, там роль государства определяющая. Помимо того, композиты — одно из приоритетных направлений в Стратегии научно-технологического развития РФ. В Новосибирской области направление «композитные материалы» частично отражено в программе реиндустриализации. Кроме того, есть возможность получить грант различных фондов на реализацию научных проектов по разработке новых материалов, а также на коммерциализацию технологий. Но это лишь капля в море.
— Нам надо вспомнить старую истину: спрос рождает предложение, — мнение Владимира Яровицына, коммерческого директора ЗАО «Феникс-88», производителя высоковольтного стеклопластикового оборудования. — Будет спрос на продукцию из композитных материалов, они появятся. И здесь именно государство может стать самым крупным в стране заказчиком инновационной продукции, в том числе композитной. А инерционность мышления, боязнь применять новые материалы — это преодолимо.

Татьяна Эмих

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.