Зарегистрироваться
Лаборатория «Лазерные и плазменные технологии» (ЛиПТ) НЦМУ СПбПУ
Руководитель
Одноблюдов Максим Анатольевич
заведующий лабораторией, кандидат физико-математических наук
Ведущие ученые
Общая численность сотрудников лаборатории – 22, из них молодых исследователей (до 39 лет) – 14.
Область научных исследований
Лаборатория «Лазерные и плазменные технологии» создана в декабре 2017 года как структурное подразделение Центра компетенций Национальной технологической инициативы по направлению «Новые производственные технологии» на базе Института передовых производственных технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого для выполнения приоритетного проекта (первый этап проекта успешно завершен в конце 2019 года). В 2020 году вошла в структуру НЦМУ СПбПУ.

Основные направления деятельности лаборатории:

  • аддитивные технологии;
  • технологии высокоточной лазерной обработки;
  • новые материалы.
Лаборатория располагает уникальным лазерным технологическим оборудованием, в том числе оборудованием для производства металлических порошковых материалов, разработанным в ходе реализации проектов.
Лаборатория осуществляет комплексные научные исследования, направленные на разработку новых порошковых материалов для аддитивных технологий, адаптацию этих материалов под требования современных машин аддитивного производства, изучение свойств изделий, полученных по аддитивной технологии (проведение полного комплекса исследований микроструктуры, фазового состава и механических испытаний), разработку оборудования и вспомогательных устройств для аддитивного производства изделий.
  • Лазерный технологический комплекс прецизионной обработки на основе пикосекундного волоконного лазера, используемый в составе установки селективного лазерного выращивания, а также для лазерной обработки материалов
  • Технологический комплекс плазменной атомизации для получения металлических порошковых материалов
Прикладные направления исследований лаборатории:

  • разработка плазменных атомизаторов и технологических процессов для производства металлических порошковых материалов на предприятиях, использующих в производственном процессе аддитивные технологии;
  • проектирование и изготовление аппаратно-программных технологических комплексов на основе пикосекундных лазеров для высокоточной обработки материалов;
  • разработка технологических режимов лазерной высокоточной обработки материалов.
Ключевые цели и задачи
Деятельность лаборатории направлена на снятие технологических барьеров, препятствующих широкому внедрению аддитивных технологий в реальный сектор экономики. В числе таких барьеров: высокая стоимость и ограниченная номенклатура доступных порошковых материалов, а также недостаточная точность и ограниченность характеристик современного технологического оборудования для аддитивного выращивания.
Выполняя научные исследования в рамках НЦМУ «Новые цифровые технологии», лаборатория разрабатывает промышленные комплексы лазерного и плазменного технологического оборудования, решая, таким образом, прикладные задачи в интересах заказчиков из разных стран мира: России, Германии, Финляндии и др. В числе партнеров лаборатории: ЗАО «Завод Микрон», ООО «Конструкторское бюро электроаппаратуры», Технологический Центр г. Дортмунд, Концерн Калашников, АО «Уральский Электромеханический Завод», ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ», АО «Техномаш» и др.

Среди основных задач лаборатории – разработка функциональных материалов: металлических сплавов на основе меди, никеля, бронзы и др. с программируемыми свойствами, полимерных (композитных) материалов, высокотемпературной керамики. В числе разрабатываемого оборудования – уникальные компактные лазерные источники с ультракороткими импульсами (пикосекундные установки), обеспечивающие «холодный» процесс взаимодействия луча с материалом.

Ежегодно сотрудники лаборатории публикуют более 10 статей в изданиях, индексируемых в Scopus и Web of Science.

Примеры исследований
С 2018 года по настоящее время сотрудниками лаборатории выполнено более 25 проектов НИОКР, в том числе в рамках Гособоронзаказа, проектной части Государственного задания и в ходе исполнения государственных контрактов.
Примеры реализованных проектов:
  • Выполнение ПНИЭР в рамках ФЦП «Разработка технологии изготовления фотонных интегральных схем лазеров с пассивной синхронизацией мод и фотоприемников спектрального диапазона 1300–1550».
  • Выполнение проектной части Государственного задания «Разработка мощных волоконных пикосекундных лазеров диапазона 1 мкм на основе активных тейперированных волокон для промышленных применений».
  • Выполнение СЧ ОКР «Разработка и изготовление оптических модулей на основе оптических ключей, разветвителей и коллиматорных соединителей, выполненных на базе объемной и поверхностной технологии микромеханики».
  • Выполнение СЧ ОКР «Разработка технологии производства деталей (сборочных единиц), исследование и обоснование применения материалов для изготовления осевых электровентиляторов постоянного тока систем обеспечения температурных режимов радиоэлектронной аппаратуры».
  • Выполнение ОКР «Разработка рабочей конструкторской документации блока обработки и проведение измерений отдельных характеристик опытного образца термостойкого бесконтактного датчика положения».
  • Выполнение ОКР «Разработка новой технологии и конструкторской документации в целях получения технологии промышленного производства и оборудования для плазменной атомизации металлов и их сплавов, подтвержденные результатами исследовательских и других испытаний моделей, макетов, натурных составных частей изделий и экспериментальных образцов продукции в целом в условиях, имитирующих реальные условия эксплуатации, и предназначенные для использования в последующем промышленном внедрении».
  • Выполнение НИР «Анализ применимости светодиодных сборок «Chip-On-Board» для технологии LiFi».
В 2020 году сотрудники лаборатории совместно со специалистами Университета Тампере завершили разработку нового поколения сверхбыстрых лазеров повышенной мощности, которые в 5 раз улучшают качество высокоточной обработки материалов. Результаты работы опубликованы в журнале первого квартиля Scientific Reports. Новое поколение лазеров должно стать опорой будущего прорывного развития производственных технологий в РФ.
Первый в мире компактный (в 3 раза компактнее ближайших конкурентов) высокопроизводительный волоконный лазер с оптической мощностью свыше 150 Ватт выводит на новый уровень точность обработки материалов. За счет огромной величины электрического поля световой волны, сконцентрированной в малом промежутке времени, ультракороткие световые импульсы оказывают сверхмощное воздействие и могут удалять любой, даже самый тугоплавкий материал с точностью до микрометров. Волоконный лазер излучает оптические импульсы с мощностью свыше одного мегаватта, с частотой 10 МГц. Материал не нагревается, отсутствуют такие стандартные атрибуты лазерной резки, как оплавы и зоны термического повреждения с измененными свойствами материала. Это открывает широкий простор для использования лазера с чувствительными материалами, такими как стекло, керамика, пластмассы и даже биоматериалы.

Разработка позволит применять лазерные высокоточные технологии для изготовления крупногабаритных изделий, например, в аэрокосмической отрасли, автомобилестроении, машиностроении и приборостроении.

В настоящее время ведущие мировые производители предлагают лазеры с более чем в пять раз меньшей производительностью. Технологией заинтересовался ряд финских компаний из Технопарка Университета Тампере, специализирующихся на разработке лазерного оборудования.

Зарегистрированные результаты интеллектуальной деятельности (РИД):

  1. Программа управления лазерным драйвером "laser_system_can_driver_v1" (программа ЭВМ).
  2. Программа управления прецизионным актуатором: "hydra_motion_controller" (программа ЭВМ).
  3. Программа управления драйверами лазерных диодов, включенными в сеть CAN: "laser_multy_tool" (программа ЭВМ).
  4. PulsePicker (программа ЭВМ).
  5. Реле волоконно-оптической линии связи (промышленная модель).
  6. laser_system_server (программа ЭВМ).
  7. Программа драйвера dcdc преобразователя для встраиваемых "emb_dcdc_driver" (программа ЭВМ).
  8. Программа управления источником питания мощного лазера "power_box_control" (программа ЭВМ).
  9. Программа управления драйвером PS лазерного диода для встраиваемых систем "emb_ps_driver" (программа ЭВМ).
  10. Встраиваемое программное обеспечение двухканального усилителя лазерного излучения "emb_nn_eth_board" (программа ЭВМ).
Некоторые публикации
  • Narhi M., Fedotov A., Kremleva A., Gumenyuk R. Design guidelines for ultrashort pulse generation by Mamyshev regenerator (https://doi.org/10.1364/OE.422431) (Q1).
  • Kremleva A.V., Sharofidinov S.S., Smirnov A.M., Podlesnov E., Dorogov M.V., Odnoblyudov M.A., ... Romanov A. E. (2020). Growth of thick gallium oxide on the various substrates by halide vapor phase epitaxy. Materials Physics and Mechanics, 44(2), 164-171 (https://doi.org/10.18720/MPM.4422020_2) (Scopus Q2).
  • Petrov A., Odnoblyudov M., Gumenyuk R., Minyonok L., Chumachenko A., & Filippov V. (2020). Picosecond yb-doped tapered fiber laser system with 1.26 MW peak power and 200 W average output power. Scientific Reports, 10(1) (https://doi.org/10.1038/s41598-020-74895-z) (Scopus Q1).
  • Korobko D.A., Stoliarov D.A., Itrin P.A., Odnoblyudov M.A., Petrov A.B., Gumenyuk R.V. Harmonic mode-locking fiber ring laser with a pulse repetition rate up to 12 GHz, 2021, Optics and Laser Technology (https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106526) (Q1).
  • Lijing Z., Zakoldaev R.A., Sergeev M.M., Petrov A.B., Veiko V.P., Alodjants A.P. Optical sensitivity of waveguides inscribed in nanoporous silicate framework, 2021. Nanomaterials (https://doi.org/10.3390/nano11010123) (Q1).
  • Gric T., & Rafailov E. U. (2021). Absorption Enhancement in Hyperbolic Metamaterials by Means of Magnetic Plasma. Applied sciences (https://doi.org/10.3390/app11114720) (Q2).
СМИ о научно-технологическом центре