В рамках программы «Приоритет-2030» в 2021 году в ЮУрГУ были созданы три проекта в формате ФабЛаба. Это уникальные производственные площадки (мини-фабрики – лаборатории) для создания несерийных продуктов. Инициатором и идейным вдохновителем проектов стал президент (на тот момент ректор) Южно-Уральского государственного университета Александр Шестаков.
О создании, специфике оснащения, передовых проектах ФабЛаб «Компьютерное моделирование и изготовление деталей машиностроения» мы беседуем с куратором лаборатории, доцентом кафедры «Технологии автоматизированного машиностроения», кандидатом технических наук Виктором Батуевым и её внештатным сотрудником Джошуа Имряковым.
Как все начиналось. Цели и задачи лаборатории
– Расскажите о главных целях и задачах лаборатории? В чем ее принципиальное отличие от других ФабЛабов вуза?
– Лаборатория создавалась с целью помощи студентам, аспирантам, молодым ученым в реализации внеучебных проектов на профессиональном оборудовании. В нашей лаборатории акцент сделан на работе с металлом и изготовлении изделий из него. Но мы также изготавливаем изделия из пластика, фанеры, дерева, – рассказывает В. Батуев.
Здесь в свободном доступе для студентов – лазерный гравер, фрезерный, токарный и сверлильный станки, 3D-принтер, необходимое для моделирования и изготовления деталей машиностроения слесарное оборудование и крепежный инструмент. В лаборатории проводится конструирование изделий, моделирование их сборки и работы. Здесь студенты изготавливают трехмерные модели и полноразмерные детали из дерева, пластика или металла. Практические знания они получают напрямую, реализуя свои проекты. Наши студенты еще во время учебы приобщаются к работе ведущих кафедр вуза. Ребята могут работать на реальном оборудовании, погружаться в профессиональную среду, оттачивать навыки в решении задач потенциальных работодателей.
– В ФабЛаб компьютерного моделирования и изготовления деталей машиностроения студенты могут заниматься проектной деятельностью, выполнять студенческие проекты и защищаться по ним, – комментирует Дж. Имряков.
– Обычно ребятам нравится создавать новое, воплощать идеи в жизнь. А в ФабЛабе «Компьютерное моделирование…» они могут прорабатывать ошибки, а именно это необходимо для возможных изобретений в будущем.
От идеи проекта до его воплощения должно пройти несколько этапов. Сначала проект нужно защитить. Если студент докажет, что проект необходим, он сможет получить финансирование. Вуз закупает комплектующие и предоставляет в распоряжение студента лабораторию. В ходе второго этапа студент реализует проект «в металле», тестирует, исправляет ошибки. Готовое изобретение нужно защитить. Третий этап – возможная коммерциализация.
Напомним, что лаборатория создавалась для нужд студентов первого, второго, третьего курсов. Здесь есть возможность проконсультироваться по специфике своей работы. Производственные мощности ФабЛаб компьютерного моделирования и изготовления деталей машиностроения позволяют осуществлять самые смелыестуденческие проекты, стартапы, участвовать в технологических конкурсах. В 2021 году студенты начинали с таких проектов, как домашние светодиодные светильники (были изготовлены прототипы с различным дизайном: кит, волк, белка, тукан и сова); многоразовая трубка для сыпучих напитков, исполняющая роль фильтра, с которой пить чай и кофе намного удобнее.
Сегодня проекты лаборатории стали масштабнее. К примеру, в лаборатории стали разрабатыватьмалогабаритные станки. Плюсы подобных конструкций в том, что собирать их значительно дешевле и выгоднее, чем покупать иностранные аналоги. По сути, лаборатория работает в направлении импортозамещения.
– Есть ли что-то общее у вашей лаборатории и легендарных гаражных ФабЛабов?
– Понятие «ФабЛаб» образовано от англ. fabrication laboratory. Это своего рода франшиза. У лаборатории такого типа есть четкие требования к организации пространства, оборудованию, пакету курсов, программному обеспечению. Участники ФабЛаб должны делиться своими знаниями и наработками друг с другом, – отмечает В. Батуев.
Со знаменитыми «гаражными» ФабЛабами лабораторию компьютерного моделирования и изготовления деталей машиностроения объединяет возможность воплощать самые смелые технические идеи на профессиональном оборудовании. Но вместе с тем есть и отличие! В зарубежных ФабЛабах (в ФабЛабе MIT и других) расходными материалами для своих проектов посетители лабораторий обеспечивают себя сами. В ЮУрГУ у студентов гораздо больше возможностей! Проректор по науке Антон Коржов лоббировал необходимость выделения финансирования из фонда ректора для того, чтобы у студентов были все необходимые расходные материалы для реализации проектов в сфере машиностроения и не только. В ФабЛабе ребята, благодаря предоставленным вузом материалам и расходникам, могут реализовывать все свои идеи и получать профессиональную инженерную помощь (консультации специалистов вуза) в процессе самостоятельной работы над проектами. В этом – наше преимущество в сравнении с гаражными ФабЛабами.
– Существенная разница между зарубежными ФабЛабами и ФабЛабом ЮУрГУ – в организации труда и миссии лаборатории. В лаборатории компьютерного моделирования и изготовления деталей машиностроения, в отличие от «хабийной» работы «на себя», характерной для зарубежных ФабЛабов, у студентов, как правило, есть четко выстроенный план и цель. Для них это не просто развлечение, а проектная работа, нацеленная на реальное производство, с серьезными перспективами, – говорит Дж. Имряков.
От гаечного ключа до станков нового поколения: лучшие проекты ФабЛаба
– Какие проекты лаборатории можно назвать самыми успешными?
– Начиная с 2021 года силами студентов, аспирантов, молодых ученых в ФабЛаб компьютерного моделирования и изготовления деталей машиностроения реализовано множество творческих проектов. Это к примеру, «Умный куб». Авторы проекта – Александр Манилкин, Максим Головлёв, Вячеслав Иваненков и Алексей Гребец. Умный куб, подобно колонке, предназначен для контроля и управления Умным домом. Суть механического управления домом – в выборе определенной грани. Поворот грани отвечает за управление определенными функциями дома: освещением, температурой, открыванием и закрыванием жалюзи. Его преимущество –механический принцип управления. Механическое движение делает команды более точными, помогает избежать подвисания аппаратуры, – подчеркивает В. Батуев.
Проект «Программно-технический комплекс постоянного неинвазивного мониторинга глюкозы в крови» также реализован на площадке ФабЛаба. Авторы проекта – Влада Серова, Евгений Ртищев, Илья Чертушкин, Александр Манилкин, Максим Гавриляк. Его инновационность прежде всего в методе измерения уровня глюкозы в крови. В основе – электрический метод измерения уровня глюкозы. Датчик размещается над веной, на пальце или на запястье. Сопротивление кожи зависит от концентрации глюкозы в крови. По скачкам сопротивления определяется уровень глюкозы. Уведомление об уровне глюкозы транслируется на телефон. В зависимости от данных можно принять решение, нужно ли вводить инсулин. У этого устройства пока нет аналогов в России! Уже готов прототип устройства, его необходимо запатентовать.
– Один из самых интересных проектов лаборатории – «Разработка универсального ключа путем доработки патента 1929 г.», автор – Степан Юринов. В ходе реализации проекта была разработана полезная модель гаечного ключа. В функционал инструмента входит соединение (рассоединение) резьбовых соединений путём закручивания (раскручивания) болтов, гаек, винтов, шурупов и других деталей; грубые измерения, разметка заготовок; фиксирование мелких деталей при различных видах слесарной обработки; применение в качестве ударного инструмента; возможность использования отвёрток-вставок с приводным наружным шестигранником; быстрая регулировка зева ключа. Ранее у ключа был недостаток – долгая регулировка. Особенность нового ключа в том, что в нем предусмотрен бегунок. Если перемещать его по ходовому винту, можно быстро регулировать зев ключа. Техническая опытная часть проекта была выполнена в ФабЛабе «Компьютерное моделирование и изготовление деталей машиностроения». Степан Юринов выступил с разработкой на конкурсе «Умник» и получил грант на развитие проекта, – рассказывает Дж. Имряков.
– Отдельного внимания заслуживает особо актуальный в свете последних событий проект «Разработка перехватчика радиосигналов беспилотных летательных аппаратов». В 2023 году в лаборатории был разработан корпус под электронику перехватчика. В ходе работы была проведена разработка структурной схемы, алгоритма работы комплекса, а также получены экспериментальные данные.
Студенты Архитектурно-строительного института на площадке ФабЛаба разработали прототип корпуса прибора, позволяющий измерять твердость пластиков и полимеров. Проект признан успешным, планируется его дальнейшая реализация.
На кафедре «Технология автоматизированного машиностроения» разрабатывается малогабаритный станок для литья под давлением сложнопрофильных, малогабаритных деталей из алюминия, свинца. Станок предназначен для точного литья в малогабаритные формы, литья в сложные формы, непрерывного литья. В настоящее время изготовлен прототип станка, планируются работы по его усовершенствованию.
– Мой проект связан с разработкой станка для переработки отходов металлорежущих станков (стружки) для переплавки в конечные изделия (заготовки). Сейчас станок находится в процессе изготовления.
Также в лаборатории ведутся проекты по оформлению конкурсов, концертов, праздников. На лазерном гравере изготавливается сувенирная продукция – мерч для университета (шкатулки, брелоки, значки). За один час на лазерном гравере изготавливается 24 сувенира!
Но только брендовой продукцией возможности оборудования не исчерпываются! Будущие инженеры на базе лаборатории проектируют модели на высокопроизводительных компьютерах, а затем проекты воплощаются в жизнь на оборудовании лаборатории.
В рамках объединения «Мастерская интеллектуального творчества» создается брендированная продукция для праздника посвящения в студенты. Так в лаборатории были изготовлены декорации к посвящению в студенты: значки и панно с тематической гравировкой.
«Точка кипения» как центр притяжения студентов
– Как студенты приходят к вам в ФабЛаб?
– Один из основных «поставщиков» людей, заинтересованных в какой-либо проектной деятельности, разработке патентов, проектов – это университетская «Точка кипения». Как правило, по статистике, именно отсюда приходят студенты, которые хотят реализовать свою задумку, идею и получить поддержку в реализации своих проектов со стороны нашей лаборатории, – говорит В. Батуев.
У «Точки кипения» в работе нашей ФабЛаб особая роль. Она изначально задумывалась как общая связка студентов с производственными проектами. «Точка кипения» – это пространство для обсуждения и реализации различных проектов.
На ее площадке студенты, представители предприятия и университета обсуждают общие вопросы и договариваются о сотрудничестве (студентов нужно вдохновить, организовать в команды). А ФабЛаб – это место, где ребята свои идеи могут воплотить в жизнь в виде прибора или устройства, – дополняет В. Батуев.
На площадке ФабЛаба изготавливаются модели и макеты для работы различных кафедр, для выставок, соревнований, стратегических сессий, студенческих праздников.
Будущее ФабЛаба
– Что вы можете сказать о дальнейших перспективах развития лаборатории?
– Сегодня лаборатория очень нуждается в штатных сотрудниках. Это важнейший вопрос, влияющий на развитие лаборатории и ее будущее.
Фабрика-лаборатория «Компьютерное моделирование» и изготовление деталей машиностроения» очень важна для развития вуза. Цель ФабЛаба вовсе не в том, чтобы получать прибыль со студенческих проектов! Главное – пробудить в студентах желание творить, пробовать себя в проектировании, интерес к изобретательству. Я думаю, университет заинтересован в получении студентами дополнительных компетенций, которые они в перспективе применят на его благо.