​Металл элитный, марки Grade

До сих пор элитный металл марки Grade АО «Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат» шел на экспорт как сырье для зарубежных предприятий. Хотя намного выгоднее самим выпус­кать готовую продукцию с высокой добавленной стоимостью. Ведь стоимость тех же титановых имплантов на порядок выше, чем сплавов на основе титана.

Около 2 лет ушло на теоретические исследования по проекту. Велись переговоры с ведущими мировыми компаниями – производителями медицинских изделий. А на днях началась практическая стадия: в ВКГТУ был завершен монтаж оборудования для изготовления и испытания опытных образцов.

– Во всем мире технические университеты оказывают влияние на экономику региона, – дал комментарий проректор по науке и международному сотрудничеству ВКГТУ им. Д. Серикбаева Олег Гавриленко. – Но наука на стадии инновации – рисковая вещь. Поэтому отечественные предприятия на предложения о сотрудничестве прежде, как правило, отвечали отказом. Мол, проще купить технологию под ключ, чем вкладываться в идею с пока неясным результатом.

В ситуацию вмешалось руководство области. По инициативе акима Даниала Ахметова предприятиям поручили определить ряд перспективных тем. Исследования профинансировал Комитет науки МОН РК.

Всего стартовало 7 проектов: два с ТОО «Казцинк» – по металлургии, два с АО «Ульбинский металлургический завод» – по имплантам из тантала и сверхпроводникам для магнитно-резонансного томографа. Еще три проекта оказались связаны с АО «Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат» и касались выпуска титановых имплантов и протезов.

Не тормозить

Практически сразу альянс нау­ки и производства столкнулся с законодательными барьерами. Как пояснил проректор, к примеру, нормы, регламентирующие распределение финансовых средств, ограничили приобретение за рубежом качественного дорогостоящего оборудования. Хотя оно требовалось для исследований.

Другой пример: несмотря на заинтересованность промышленников в консорциуме с университетом, его создание было зарублено нормативами, регламентирующими деятельность предприятий.

– Нормативная база разработана под старую схему финансирования науки, – пояснил Олег Дмитриевич. – Многие считали, что если проекты делаются для крупных компаний, значит, мы не нуж­даемся в государственных деньгах. Но предприятия – это опытная площадка для отработки новых технологий. Дальше эти ноу-хау могут внедряться повсюду, эффект получит вся экономика.

Во всем мире интеллектуальные продукты имеют высокую стоимость и приносят их владельцам весомые доходы. В нашей стране, по словам проректора, такая культура только формируется. В частности, при обсуждении условий создания консорциума стороны не смогли договориться, за кем останутся права на технологию. За университетом? За промышленной компанией? Прецедентов решения таких моментов в Казахстане практически нет.

– Все впервые, – говорит Олег Дмитриевич. – Мы сталкиваемся с новыми вещами, видим несовершенство норм и правил, которые мешают делу. Предприятия не готовы к тому, чтобы поддерживать научные разработки, а мы не готовы к тому, чтобы эффективно передать им ноу-хау. Сейчас прямо на ходу отрабатываем механизмы, методом проб и ошибок пытаемся сблизить наши интересы.

Напечатать, напылить

Тантал и титан – эти металлы являются «фишкой» сразу нескольких проектов. Тантал – редкий металл, очень дорогой, с высоким удельным весом, но невероятно пластичный и инерт­ный. С великолепным свойством биологической совместимости с человеческим организмом.

У титана эта совместимость слабее, зато он легкий, прочный, устойчивый к коррозии. Тантал получают на Ульбинском металлургическом заводе, титан – на Усть-Каменогорском титано-магниевом комбинате. Чтобы сое­динить лучшие свойства обоих металлов, ученые предложили использовать смесь порошков и печатать изделия на 3D-принтере по металлу.

Такое оборудование не просто печатает изделие – с помощью лазера принтер еще спекает смесь в сплав. Единственный, но большой минус – на сегодня в мире нет подобной технологии. Специалис­ты «Ульбы» совместно с учеными ВКГТУ только пробуют получить образцы танталовых порошков. За результатами их усилий внимательно следят в других странах. В числе плюсов 3D-печати исследователи отметили пористую структуру изделия, то есть малый вес. И безотходность производства.

Другой предложенный наукой метод изготовления имплантов связан с напылением. Например, для Ульбинского металлургичес­кого завода рассматривается вариант покрытия танталом заготовок из титана. А для титано-магниевого комбината разрабатывается метод напыления титаном деталей, произведенных из недорогой медицинской стали.

Обе технологии, по словам специалистов, во многом являются Terra incognita. Для их шлифовки в ­ВКГТУ наладили сотрудничество со знаменитым институтом Патона – украинским НИИ электросварки.

– Уже в этом году планируется производство опытных образцов спиц, винтов и прочих имплантов, – отметил проректор. – Срок службы таких изделий может дос­тигать нескольких десятков лет, в зависимости от конкретного медицинского случая. Сейчас на рынке присутствует только зарубежная продукция, мы намерены создать конкуренцию.

Также к области медицины относится проект создания на базе АО «Ульбинский металлургический завод» производства провода-сверхпроводника. Дело в том, что у предприятия есть опыт выпус­ка такой продукции, и на основе прежних технологий в компании решили попробовать применить бериллиевую бронзу и порошки редких металлов – тантала, бериллия, ниобия.

Как отметили специалисты, такие проводники широко используются в радиоэлектронике, в частности, в магнитно-резонансных томографах. Сверхпроводящий провод имеет высокую добавленную стоимость, то есть попросту прибылен. Сейчас «Ульба» с помощью университетской науки пробует решить сложную технологическую задачу.

От пробирки до станка

Ясно, что работы по химии металлургии «на коленке» не выполнишь. По словам Олега Гавриленко, университетские лаборатории и участки, как нанизанные одна на другую бусины, позволили провести необходимые материаловедческие и технологические исследования. К примеру, в лаборатории инженерного профиля IРГЕТАС выполнено химико-аналитическое изучение сплавов с помощью спектрофотометра и хроматографа (приборов по определению свойств металлов), электронного микроскопа, установок по отработке металлургических процессов…

Два месяца назад технический парк ВКГТУ пополнился новейшим оборудованием, под которое в главном корпусе отвели отдельное крыло. Здесь установили 3D-принтер по металлу – мощную машину с электронной начинкой. По соседству – фрезерный станок с числовым программным управлением для ультразвуковой обработки материалов и сверх­точный токарно-фрезерный станок. Рядом смонтировали испытательную машину для исследования образцов на механические свойства – растяжение, упругость, усталость… Как пояснил инженер-исследователь Сергей Плужников, для таких изделий, как имплантаты, на­дежность более чем важна.

– Мы уже получили образцы с напылением из титана, – рассказал Юрий Колтаков, инженер-технолог лаборатории IРГЕТАС.

– Сначала делается компьютерная модель, например, тазобедренного сустава. Если его выполнить полностью из титана, получится дорого. Если сделать из другого материала, а потом напылить биосовместимым порошком, изделие получится дешевле, но с аналогичным качеством заживления. Дальше отшлифовать, отполировать – и готово. Все образцы выполнены на 3D-принтере. У нас даже есть искусственная кисть руки, управляемая электродами и электромоторчиком.

Технология напыления известна во всем мире, но наше ноу-хау в применении напыления из титана именно марки усть-каменогорского производства. Мы учимся адаптировать наши материалы к нашим потребностям.

Все оборудование, по утверждению ученых, лучшее из того, что есть в данной отрасли на сегодня. На его выбор, к слову, ушла масса времени. Руководство области, производственники и ученые провели ряд встреч с ведущими производителями, установили с зарубежными компаниями длительные партнерские отношения. Как заметил Олег Гавриленко, в стоимость оборудования, доставленного в Усть-Каменогорск, вошло также обучение специалистов.

– Такова политика всех дальновидных поставщиков, – пояс­нил проректор. – Им выгодно сотрудничество с университетами, которые являются отличной пиар-площадкой.

По плану 2018 год отводится для отработки технологии изготовления имплантов, их 3D-моделирования и испытания лабораторных образцов. В числе задач, которые еще поставили перед собой ученые, – разработка программы движения руки робота с плазменным источником и еще ряда программ для роботизированного участка микроплазменных технологий. Следую­щий этап – создание ­реального производства.