Komentár Márie Kosenkovej (Pnp.ru)

Nová 4D technológia zmení 3D tlačiarne na digitálne továrne.

V Ruskej federácii začala praktická implementácia cestovnej mapy programu „Technológie pre nové materiály a látky“. V nadchádzajúcich rokoch sa vďaka moderným výrobkom stane život obyvateľov Ruska pohodlnejším a produktívnejším.

Mapa vývoja nových materiálov a látok

Vláda Ruskej federácie schválila 27. apríla 2020 cestovnú mapu pre rozvoj oblasti špičkových technológií „Technológie pre nové materiály a látky“. Predchádzala jej dohoda medzi vládou a Štátnou spoločnosťou pre atómovú energiu Rosatom. Podpísali ju ešte v júli 2019.

Plán je založený na podpore rozvoja štyroch najsľubnejších technologických trendov. Sú to aditívne technológie, polymérne a kompozitné materiály, vzácne kovy a kovy vzácnych zemín a nové štrukturálne a funkčné materiály a látky.

Všetky tieto oblasti sú úzko prepojené a stále viac a viac aktívne vstupujú do každodenného života.

Dňa 5. júna sa uskutočnilo stretnutie Výkonného výboru pre rozvoj high-tech. V „karanténnom režime“ sa ho zúčastnilo viac ako 60 zástupcov federálnych výkonných orgánov, štátnych spoločností, rozvojových inštitúcií, veľkých podnikov a vedeckých i vzdelávacích organizácií.

Na stretnutí rozhodli o vytvorení kompetenčných centier v takých technologických oblastiach, ako sú „polymérne kompozitné materiály“ a „vzácne zemné kovy“.

Hlavným trendom sú aditívne technológie

Technológia vrstvenia a syntézy objektov, teda aditívna technológia, umožnila vznik 3D tlačiarní. Dnes je v Rusku dopyt po 3D tlači predovšetkým v strojárstve pre odvetvia špičkových technológií. Hlavne pre letectvo, kozmonautiku, lodiarstvo, energetiku a ťažbu. Nové technológie umožňujú zvýšiť efektívnosť využívania materiálov až o 90 percent a trikrát urýchliť technologické procesy.

S využitím týchto technológií vytvára štátna spoločnosť pre atómovú energiu Rosatom prototypy prvkov atómových reaktorov, interné a odpadové filtre. Technológia 3D tlače umožňuje vytvárať výrobky s nižšou hmotnosťou bez zníženia kvality.

Kompozitné materiály už obklopujú človeka takmer všade. Napríklad v podobe rámu z uhlíkových vlákien na bicykli. Alebo ako interiér zo sklenených vlákien v metre či prvky karosérie auta.

Rozvíja sa tiež využívanie prídavných technológií v medicíne. Napríklad pri výrobe protéz. Ľudia so zdravotným postihnutím tak získajú nové príležitosti. Vďaka 3D tlačiarňam sa výroba biologických objektov stala skutočnou. Tlač teraz trvá len niekoľko hodín.

Výrobky z kovových zliatin, vysokoteplotnej keramiky a polymérnych kompozitných materiálov si vyžadujú ďalší vývoj a tvorbu moderných zariadení a softvéru. A samozrejme prípravu špecialistov v tejto rýchlo sa rozvíjajúcej vedeckej a technickej oblasti.

V budúcnosti sa bude 3D technológia používať na zváranie veľkých kovových štruktúr komplexnej konfigurácie v lodiarstve a strojárstve. Toto smerovanie sa aktívne rozvíja na popredných univerzitách v Rusku, vo vedeckých organizáciách a priemyselných podnikoch.

Nová generácia technológie 4D zmení tlačiarne na digitálne továrne. Budú vyrábať produkty z nových materiálov s programovateľnými vlastnosťami. S ešte vyššou presnosťou a výkonom.

Kompozity - materiály budúcnosti

Ďalšou technologickou oblasťou plánu je vývoj polymérnych kompozitných materiálov.

Prvým odvetvím, ktoré ocenilo možnosti kompozitných materiálov, bolo letectvo. Konštrukcie osobných lietadiel už obsahujú podiel polymérnych kompozitných materiálov až do 50 percent. Ľahkosť, vysoká pevnosť, spracovateľnosť a odolnosť voči agresívnemu prostrediu sú jej hlavnými výhodami. Používanie kompozitov šetrí palivo, znižuje emisie a znižuje náklady na údržbu.

Kompozity sa už používajú vo vesmírnom, automobilovom a lodiarskom priemysle. Ďalej v stavebníctve, energetike bez obsahu uhlíka a priemysle športových potrieb.

V stavebníctve sa používajú na posilnenie budov, veží a mostov. Na rozloženie energie a na obnovenie únosnosti štruktúr.

V sektore bývania sú bežné kompozitné prielezy, rúry, lavičky či stĺpy pouličného osvetlenia.

Kompozity sa úspešne používajú vo výrobkoch s vysokými požiadavkami na fyzikálno-mechanické vlastnosti. Napríklad vo vozidlách Formuly 1, lopatkách veterných turbín a kozmických lodiach.

Vzácne kovy pre kvalitnú komunikáciu

Vzácne kovy a kovy vzácnych zemín sú neoddeliteľnou súčasťou modernej elektroniky. Hlavne batérií, obrazoviek smartfónov a počítačov, mikročipov a pamäťových zariadení. Bez nich je vysokorýchlostný vysokokvalitný internet nemožný, keďže sú súčasťou optických vlákien.

Použitie kovov vzácnych zemín hrá významnú úlohu v otázkach životného prostredia. Najmä pri prechode na najmodernejšie environmentálne normy upravujúce obsah škodlivých látok vo výfukových plynoch z automobilov Euro-6.

Špeciálne kovy sa používajú aj v medicíne. Napríklad ako súčasť vysokovýkonných magnetov pre tomografy.

Sklenený povrch obrazovky akéhokoľvek prístroja umožňujú zrnká vzácneho kovu indium. Európium a terbium dávajú obrazovke farebné odtiene. Tantalové častice riadia chod telefónu a lítium s kobaltom hromadia energiu, ktorá robí telefón mobilným.

Germánium je základom systému nočného videnia používaného v lietadlách a na lodiach.

Rakety vďačia svojej vysokej rýchlosti réniu. Z neho sa vyrábajú trupy a lopatky turbín i dýzy motorov.

V medicíne sa okrem výroby elektronických prístrojov a nástrojov využívajú vzácne kovy hlavne v protetike. Napríklad tantal je vďaka svojmu prisbôsobeniu biologickým materiálom jedinečný.

Nové materiály a látky

Sľubným sa javí aj vývoj nových štrukturálnych a funkčných materiálov a látok. Majú vyššie mechanické, elektrické, magnetické, žiariace a optické vlastnosti. To im umožňuje použitie v takmer všetkých oblastiach bežného života.

V budúcnosti sa môže objaviť alternatívny spôsob prepravy. Mohol by umožniť zostrojiť takzvaný „vesmírny výťah“. Išlo by o stále spojenie povrchu Zeme a jej obežnej dráhy. Gravitačnú príťažlivosť zemského pripojenia by kompenzovala sila spôsobená centripetálnym zrýchlením horného orbitálneho konca. Výťah by tak bol neustále aktívny. Vďaka novým konštrukčným a funkčným materiálom sa „vesmírny výťah“ stal riešiteľnou úlohou.

Dopyt po uhlíkových materiáloch, chemických vláknach, vysoko pevných plastoch, zliatinách a iných inovatívnych materiáloch je v ruskom priemysle veľmi vysoký. Používanie nových materiálov je nevyhnutné pre bývanie, lekársku výrobu a ďalšie spoločensky významné oblasti.