Продукция / технология импортозамещения

Промышленная технология и оборудование для получения порошковых материалов карбида вольфрама, сплавов титана и подобных материалов.
Снижение себестоимости сырья, пригодного для получения заготовок  металлорежущего инструмента,  закупаемых на текущий момент в Германии и Китае.
Планируемый ежегодный объем реализации до 25 млн руб.

Зарубежные аналоги 

– BASF (Германия);
– Ryer (США);
– AMG TITANIUM ALLOYS & COATINGS – GfE Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH (Германия);
– Atmix Epson Corp (Япония);
– Guangzhou Sailong Additive Manufacturing Co., Ltd. (Китай) и др.

Конкурентные преимущества

– существенное снижение себестоимости единицы выпускаемой продукции при заданных значениях эксплуатационных характеристик на 5-8%;
– значительное повышение эксплуатационных характеристик по сравнению с существующими аналогами отечественного производства, а именно стабильности и стойкости металлорежущего инструмента на 30-80%. 

Вид проекта

Прикладное научное исследование

Ожидаемый результат реализации

– создание импортозамещающих продуктов или технологий отечественного производства;
– организация производства продукции на действующем предприятии;
– техническое перевооружение действующего предприятия по производству продукции.

Область применения / рынок / потребители

Основные секторы рынка потребления порошков из тугоплавких сплавов в России: оборонная промышленность; аэрокосмическая отрасль; энергетическое машиностроение; медицина; автомобилестроение; атомная промышленность.

Потенциальные сферы применения предложенного продукта:
– инструментальное производство;
– автомобилестроение;
– точное машиностроение, приборостроение, авиаракетостроение, машиностроение;
– медицина;

Потенциальные потребители предложенного продукта:
– АО "Кировградский завод твердых сплавов" (г. Кировград Свердловской обл.);
– ФГУП Федеральный научно-производственный центр "ПО «Старт» им. М.В. Проценко" (г. Заречный Пензенской обл.);
– ООО "СТМ-ТЕХНОЛОГИИ", г. Пенза;
– АО "Нижнеломовский электромеханический завод" (г. Нижний Ломов Пензенской обл.).

Назначение инновации

– обеспечение доступа к менее дорогому и менее дефицитному виду сырья, топлива, электроэнергии, материалов и комплектующих;
– эффективное применение ранее созданных объектов интеллектуальной собственности.

Научно-техническое описание

Порошковые материалы являются основным сырьем для аддитивных технологий. Аддитивные технологии, такие как классическая порошковая металлургия,  PIM- технологии, лазерное 3D-спекание, в свою очередь, применяются для изготовления металлорежущего инструмента, ответственных деталей медицинской техники, вооружений, в двигателестроении, для деталей с высоким ресурсом в машиностроения и многих других отраслях. Получение порошковых материалов из металлов с низкой температурой плавления является решенной технологической задачей. Однако, наилучшие прочностные, ресурсные и инновационные  показатели обеспечивают такие порошковые материалы, как твердые сплавы, сплавы титана, вольфрама, молибдена, хрома. Их производство сдерживается отсутствием технологических процессов и оборудования для получения из подобных материалов порошков со сферическими частицами и размером от 2-4 мкм (инструментальное производство) до 40-60 мкм (лазерное спекание). В Пензенском государственном университете в результате создания экспериментального оборудования и исследований центробежно-дугового диспергирования тугоплавких материалов разработан процесс получения подобных порошковых материалов.

                                   Процесс диспергирования                                                           Частицы порошка WC 20мкм

Новизна проекта и конкрентное инновационное решение

Впервые выполнена разработка технологического оснащения и технологии для малотоннажного производства металлических и твердосплавных порошковых материалов  дисперсностью 0,5-1мкм на основе использования универсального основного оборудования машиностроительных предприятий. Разработан и применен новый способ центробежно-дугового диспергирования. На основе управления  плазменной зоной с температурой до 12000 ^ОС разработан процесс получения порошков со сферическими частицами и размером от 2-4 мкм (для инструментального производства) до 40-60 мкм (для лазерного спекания). Это позволило получить научную основу для разработки эффективной технологии переработки сырья из твердых и тяжелых сплавов в исходный материал для аддитивных технологий.

Экономический эффект основан на замене импортного сырья и организации отечественного производства порошковых материалов из твердых и тяжелых сплавов.

Стадия развития проекта

– проведены промежуточные НИОКР, дополнительные исследования;
– изготовлен опытный образец;
– имеется экспериментальная технологическая линия (установка).

Правовая защита

Получен патент на изобретение:
Пат. 2746197 Российская Федерация, МПК В22F 9/10, В22F 9/14. Способ получения мелкодисперсного порошка тугоплавкого материала / Зверовщиков А.Е., Зверовщиков В.З., Колмаков К.М., Борисов Д. А. –  2020115605; заявл. 11.05.2020; опубл. 08.04.2021, Бюл. №10.

Поданы 4 заявки на изобретения:
– «Способ электродугового диспергирования тугоплавкого материала»;
– «Способ получения сфероидальных частиц металлов и сплавов»;
– «Способ и устройство для отделочно-упрочняющей центробежной обработки поверхностей деталей»;
– «Износостойкое покрытие на основе карбида вольфрама и способ его получения».

Этапы выполнения проекта

– разработка конструкции опытно-промышленной установки плазменно-дугового центробежного диспергирования и синтеза в объеме эскизного проекта;
– разработка комплекта конструкторской документации в объеме рабочего проекта, изготовление, отладка, испытания опытно-промышленной установки плазменно-дугового центробежного диспергирования и синтеза;
– производство пробных партий порошковых материалов.

Имеющиеся ресурсы для реализации проекта

– производственный персонал;
– экспериментальное оборудование.

Поддержка в программах и конкурсах

Проект "Научные принципы процессов формирования гетерогенных структур методами физико-химического диспергирования" (2020-2022 гг.) – государственное задание высшим учебным заведениям и научным организациям в сфере научной деятельности, Министерство науки и высшего образования Российской Федерации.

Стоимость проекта и срок реализации

– полная стоимость проекта – 75 500 000 руб.
– объем имеющегося финансирования – 10 500 000 руб.;
– объем необходимого дополнительного финансирования – 65 000 000 руб.;
– срок реализации проекта – 24 месяца;
– срок окупаемости проекта – 30 месяцев.

Направления использования инвестиций

– завершение НИОКР;
– подготовка производства;
– создание новой компании;
– приобретение оборудования, технологической оснастки;
– приобретение или аренда помещений;
– приобретение запчастей, сырья и материалов;
– пополнение оборотных средств;
– продвижение продукции на рынке.

Разработка технологии на основе созданного процесса, разработка и изготовление промышленного оборудования, исследование качественных характеристик сырья и изделия, продвижение продукта на рынке.

Схема коммерциализации проекта

– создание производства;
– хозяйственный договор;
– техническая кооперация;
– коммерческое соглашение с техническим содействием;
– производственное соглашение (субподряд / совместный подряд);
– дальнейшие исследования.

Перспективы развития

– организация промышленного производства для изготовления порошковых материалов из тугоплавких соединений, востребованных в РФ, создание рабочих мест;
– импортозамещение сырьевой базы в том числе за счет переработки вторичного сырья;
– создание научно-технического центра для развития технологической базы.

Информация о разработчиках проекта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Пензенский государственный университет»
(ФГБОУ ВО «ПГУ»)
ул. Красная, д. 40, г. Пенза, Россия, 440026
Тел/факс: (841-2) 66-63-32, е-mail: cnit@pnzgu.ru, http://www.pnzgu.ru

Научный руководитель

Зверовщиков Александр Евгеньевич, доктор технических наук, доцент,
заведующий кафедрой «Технологии и оборудование машиностроения» ПГУ,
телефон +7(8412) 20-84-30, e-mail: tmspgu@mail.ru

Авторский коллектив:

Киреев Сергей Юрьевич, доктор технических наук, доцент,
декан факультета промышленных технологий, электроэнергетики и транспорта ПГУ