ШИШКОВСКИЙ И. В. работает в Самарском филиале ФИАН им. П.Н. Лебедева с 1982. В 1992 году защитил диссертацию к.ф.- м.н. на тему "Теоретическое моделирование физических процессов при лазерной закалке сталей" по специальности 01.04.07 (физика твердого тела) в ФИАН (г. Москва).
С 1993 года перешел на экспериментальную работу в лабораторию технологических лазеров, где стал одним из инициаторов нового направления лазерных технологий - аддитивного синтеза объемных изделий (3D печать). Возглавил исследовательскую группу по аддитивным технологиям (АТ). К наиболее значимым достижением следует отнести (курсивом выделены результаты на уровне мировых в области АТ) :
Период 1993-2005 гг. Созданы фундаментальные основы формирования функционально-градиентных мезо- и микро- структур и изделий с уникальными физико-механическими и химико-биологическими свойствами. По результатам совокупности исследований сформировано новое для РФ научное направление - "in-situ синтез материалов в аддитивных технологиях" и изучены физические и физико-химические закономерности, общие для совокупностей процессов Селективного Лазерного Спекания/Плавления (СЛС/П) порошковых (в том числе реакционно-способных) композиций. Создана экспериментальная установка для СЛС/П, запатентованы новые порошковые композиции и оригинальные подходы, получены многочисленные гранты и награды. В часности:
- Разработан впервые в РФ (1996-98 гг.) при непосредственном участии Шишковского И. В. экспериментального стенда для СЛС, впоследсвии (2003-04 гг) оснащенного программно-аппаратным комплексом по управлению процессами графического представления данных по геометрии объемного изделия, самого послойного СЛС и его интерактивной диагностики.
- Впервые построена самосогласованная континуальная физическая модель взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с порошковыми композициями, пригодная как для случая лазерного жидкофазного спекания, так и для контролируемого ЛИ совмещения процессов СЛС и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в реакционно способных порошковых смесях в процессе лазерного синтеза объемных изделий (ЛСОИ). (2003-2005 гг).
- Показано (CFD+лазерный нагрев, Ansys), что микронные (менее 5-10 мкм) частицы металического порошка практически не долетают до платформы при истечении из сопла в поле силы тяжести при объёмной лазерной наплавке и процесс следует проводить с крупными частицами более 60-80 мкм. (2002 г).
- Запатентованы новые металл - полимерные (МПК) и биметаллические порошковые композиции (БПК) для технологии СЛС. Это позволили реализовать новые степени свободы в управлении параметрами объемных изделий с таким соотношением их физико-механических и физико-химических свойств, которые были недостижимы ранее (1995-1999 гг).
- Впервые экспериментально показана и защищена патентом принципиальная возможность синтеза объемных изделий из функционально-градиентных материалов (ФГМ) и пористых мезо структур методом СЛС/П путем послойного изменения концентрации компонент или моделированием структуры порового пространства (2004-2006 гг).
Период 2006-2018 гг. После защиты докторской диссертации и в рамках коллаборации с коллегами из ИСМАН (проф. Морозов Ю.Г., проф. Кузнецов М.В.) были получены такие результаты:
- Впервые предложено и в едином технологическом процессе экспериментально реализовано контролируемое энергией лазера совмещение процессов СЛС и СВС с использованием следующих порошковых композиций: смеси металлов для синтеза интерметаллидов систем Ni - Ti, Cu/Ni - Al, Ti - Al, Fe - Ti; смеси оксидов металлов для синтеза керамик TiO2 - ZrO2 - PbO, Al(Al2O3) - Zr (ZrO2); смеси компонентов для синтеза бариевых гексаферритов и литиевых ферритов - шпинелей из BaO2 - Fe2O3 - Cr2O3 - Fe, Li2CO3 - Fe2O3 - Cr2O3 - Fe (2004-2007 гг).
- Развиты подходы по СЛС/П биосовместимых материалов (титан, никелид титан /нитинол/, биосовместимые и биоразлагаемые полимеры) и предложены оригинальные пути использования объемных изделий из этих материалов для медицинских приложений (2004-2012 гг).
- Впервые предложено и подробно исследованы условия послойного синтеза функциональных и функционально - градиентных объемных изделий методами СЛС/П полимерных порошков с добавками наночастиц парамагнитных FexOy, NiOy (x, y = 1..3) и биосовместимых ZrO2, Al2O3, TiO2 оксидов и гидроксиаппатита для приложений в химическом катализе и медицине, в том числе с заданной намагниченностью (2011-2015 гг).
Сотрудничество с коллегами из Лаборатории диагностики высокотемпературных процессов (DIPI, Director- Prof. I. Smurov) / университет Лиона/, Ecole Nationale d'Ingenieurs de Saint Etienne (ENISE), France, 2005 - 17 гг. и работы в Лаборатории по Мегагранту (МГТУ- СТАНКИН, проф. И. Смуров, 2012-2015 гг) позволили расширить спектр наших достижений:
- Впервые предложенно использование аддитивных технологий (3D лазерная наплавка, селективное лазерное плавление) для конструирования (in situ) микроструктуры и свойств функциональных и градиентных сплавов. Комбинаторным методом моделирования материалов нами были впервые изготовлены многослойные изделия в интерметаллидных системах Ti-Al, Ni-Al, Ti-Ni-Al, Ti-Fe, Fe-Al, NiCr-Ti, NiCr-Al. Слои представляли собой смеси двух (иногда трех) материалов с изменением состава исходной порошковой композиции от слоя к слою в пропорции (90:10, 80:20, 70:30 и т.д. по объему) и с учетом их фазовых диаграмм (2011-2014 гг).
- Комбинаторный подход для материалов был впервые нами апробирован на градиентных металломатричных композитах (ММК) на основе титановой, никелевой и/или кобальтовой матрицы, с увеличением от слоя к слою добавки нанокерамик (Al2O3, TiC, TiB2, WC) (2014-2017 гг). В некоторых случаях нами рекомендовано дополнительно прогревать исходную смесь и/или подложку для уменьшения градиентов температур в объеме изделия, снижения термических напряжений и склонности к расслоению. Развитый нами в комбинаторный метод является эффективным инструментом по обнаружению и конструированию новых сплавов для целей аддитивного производства (АП), изучения структуро- и фазо- образования в неравновесных условиях 3D лазерного синтеза, и предсказания других перспективных ММК и жаропрочных сплавов.
Это абсолютно новый и принципиальный результат не только для промышленности РФ, но и в целом, для мировой индустрии АП.
В период (2018-23 гг) под моим руководством и при активном участии в Сколковском институте науки и технологий, ЦДПТиМ-ЦМТ (Лаборатория аддитивного производства) разработаны :
1/ Оригинальные идеи по использованию аддитивных технологий в освоении Луны и Марса;
2/ Уникальные изделия из метаматериалов, к которым следует отнести образцы из:
бессвинцовой пъезокерамики и пъезополимеров; полимеры и интерметаллидные сплавы с памятью формы для медицинских приложений; высокоэнтропийные сплавы; многоматериальные-градиентные изделия.
3/ Развиты новые технологические подходы к созданию высокоэффективных бессвинцовых текстурированных пьезоматериалов с использованием SLA-based аддитивной технологии:
- Применение керамической аддитивной технологии лазерной 3D-печати с различными лазерными источниками на нескольких длинах волн, оптимизированными в соответствии с оптическими характеристиками бессвинцовых пьезокерамичесикх материалов - для кратного повышения эффективности формирования 3D изделий аддитивным методом, по сравнению с существующим мировым уровнем применяемых для аддитивно создаваемых пьезокерамик.
- Исследованы зависимости физических и механических свойств напечатанных текстурированных пьезокерамических образцов от параметров их микроструктуры и характеристик их пустотного пространства.
- Формирование цифровой методологии SLA-based 3D печати функциональных бессвинцовых пьезокерамик и изделий на их основе.
В коллаборации с соиполнителями по индустриальным проектам с ГК РосАтом (ВНИИЭФ, Саров) '3D Виртуальный принтер 1.0, 2019-21 гг' и '3D Виртуальный принтер 2.0, 2022-24 гг':
- Cоздана и реализована концепция цифрового двойника процесса селективного лазерного плавления порошков (LPBF process).
- Cоздана и реализована концепция цифрового двойника процесса прямого лазерного нанесения порошков (DED process).
По результатам индустриального проекта Сколтех-Оэрликон GmbH (2019-22 гг):
Создан уникальный экспериментально-технологический стенд процесса СЛП (LPBF proсess), обладающий возможностями, которые отсутствуют в серийных западных и российских машинах.
-- Экспериментально-технологическая лабораторная установка позволяет проводить многофакторный анализ и определять диапазон параметров лазерного воздействия ( энергетическая мощность, скорость сканирования, диаметр лазерного луча и т.д. ) и требований к порошковым композициям (их дисперсность, содержание, легирующие элементы, способы приготовления и укладки и т.д. ), при которых такие задачи будут решаться наиболее оптимально.
-- Собранный Data set (Big Data) и его многофакторная оптимизация процессов СЛП на лабораторной установке позволяет выявить основные (лидирующие) процессы и ускорить валидацию моделей CAD – CAM – CAE и новых материалов.
Гранты (курсив - текущие проекты):
- STRIP- Сколтех 2022-23 гг инновационный проект '3D-печать сверхэластичных интерметаллических нитиноловых деталей для эндодонтических инструментов' - Руководитель проекта Шишковский И.В. (ЦМТ, Сколтех);
- The Государственная корпорация РосАтом (ВНИИЭФ, Саров) индустриальный проект 2022-24 гг в рамках тематического Плана ЕОТП-МТ-098 '3D Виртуальный принтер 2.0' (создание цифрового двойника процесса DED). Соисполнитель проекта от ЦМТ (Сколтех) - Шишковский И.В.
- Грант РФФИ_Иран 2021-22 гг N- 20-51-56011 - 'Топологический дизайн и селективное лазерное плавление пористых нитиноловых имплантатов и скаффолдов для медицинских приложений' - Руководитель проекта - ШИшковский И.В. (ЦДиПТ, Сколтех);
- Грант РНФ -(БУ 2020) на 2020-22 гг N- 20-69-46070 'Разработка метода создания и оптимизация свойств высокоградиентных биметаллических материалов аэрокосмического назначения', СамГУ им. С.П.Королева, Отвест. исполнитель - Шишковский И.В.
- Грант РНФ (OHK 2020) на 2020-22 гг N- 2020-19-00780 'Поиск новых способов создания высокоэффективных бессвинцовых текстурированных пьезоматериалов с помощью аддитивных технологий' Руководитель проекта - Шишковский И.В. (ЦМиПТ, Сколтех);
- The Государственная корпорация РосАтом (ВНИИЭФ, Саров) индустриальный проект 2019-21 гг в рамках тематического Плана ЕОТП-МТ-097 '3D Виртуальный принтер 1.0' (создание цифрового двойника процесса LPBF). Соисполнитель проекта - Шишковский И.В. (ЦДиПТ, Сколтех);
- Оэрликон GmbH - Сколтех индустриальный исследовательский проект (2019-22), под-Задача 4 - 'Сбор данных и диагностика процесса СЛП'. Отвест. исполнитель - Шишковский И.В. (ЦДиПТ, Сколтех);
- ФЦП - БРИКС 2017-2019 N 14.583.21.0062 "Гибридный процесс изготовления деталей для аэрокосмической отрасли: моделирование, разработка программного обеспечения и верификация" , (ПНИПУ) Отвест. исполнитель - Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
- Грант РФФИ – 2018 (№ 17-32-50133 мол_нр) "Исследование процессов лазерной модификации нанокомпозитных материалов на основе золь-гель структур", Руководитель проекта - Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
- Грант РФФИ – 2017-2018 (№ 17-48-630290 р_а) "Влияние дополнительного подогрева на структуру и свойства жаропрочных никелевых сплавов для авиационной промышленности при селективном лазерном плавлении", Руководитель проекта - Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
Грант РНФ – 2015-2017 (№ 15-19-00208
) « Высокопроизводительная аддитивная струйно-лазерная 3D печать функциональных наноматериалов». (
ФИАН) Отвест. исполнитель -
Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
Грант РФФИ – 2014-2016 (№ 14-29-10193 офи_м) «Разработка основ СЛП перспективных металломатричных композитов для авиационной промышленности». Руководитель проекта -
Шишковский И.В. (
СФ ФИАН);
-
Грант РФФИ – 2014-2016 (№ 13-03-12407 офи_м2) «Разработка и исследование новых материалов для ион-проводящих и электрокаталитических мембран, а также электродов и других структурных элементов керамических топливных ячеек», (
ИСТМАН) Отвест. исполнитель -
Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
- Грант РНФ – 2014-2015 (№ 14-19-00992) «Исследование условий послойного лазерного синтеза жаропрочных функционально-градиентных интерметаллидных структур методами аддитивных технологий». Руководитель проекта - Шишковский И.В. (МГТУ "СТАНКИН");
-
Проф. Шишковский И.В. (
СФ ФИАН) был отвественным исполнителем по второму потоку Мегагрантов, направление
«Аддитивное производство» в рамках договора № 11.G34.31.0077 между МОН РФ и ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН", Этап 2013-2015 гг: Ведущий ученый -
Смуров И.Ю. (
ENISE, France)
;
Грант РФФИ – 2013 (№ 13-08-97001р_Поволжье_а) «Управляемый послойный лазерный синтез пористых тканево-клеточных матриксов из порошков биополимеров с включениями из оксидной керамики», Руководитель проекта -
Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
Грант РФФИ – 2010-2012 (№ 10-08-00208-а) 'Численное моделирование и лазерное прототипирование микро- и нано- электро- механических устройств'. Руководитель проекта -
Шишковский И.В. (
СФ ФИАН);
Грант Президиума РАН по программе "Фундаментальные науки - медицине" на тему 'Лазерный синтез пористых тканево - инженерных конструкций для стволовых клеток из биорезистивных керамопластов' - Этап 2011 г. Руководитель проекта -
Шишковский И.В. (
СФ ФИАН);
-
Грант РФФИ – 2009- 2011 (№ 09-08-00149-а) «Синтез нанооксидов бестигельным аэрозольным методом и создание наноструктурированных композиций функционального назначения». (
ИСТМАН) Отвест. исполнитель -
Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
Грант Президиума РАН по программе "Фундаментальные науки - медицине" на тему "Лазерный синтез трехмерного пористого матрикса из никелида титана как репозитарий для своловых клеток" Этапы 2009 -2010 гг. Руководитель проекта -
Шишковский И.В. (
СФ ФИАН);
Грант РФФИ – 2008 (№ 08-08-07015) Издание монографии "Лазерный синтез функциональных мезоструктур и объемных изделий" . Руководитель проекта
Шишковский И.В. (
СФ ФИАН);
- Грант РФФИ – 2007- 2008 (№ 07-08-12048-офи)- «Управляемый послойный лазерный синтез пористых имплантатов и тканево-клеточных каркасов из титаносодержащих порошковых композиций». Руководитель проекта Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
Грант РФФИ – 2006- 2007 (№ 06-08-00102-а) «Численное моделирование и лазерный синтез градиентных фильтрующих элементов и мембран» Руководитель проекта
Шишковский И.В. (
СамГТУ);
-
Грант РФФИ – 2006- 2008 (№ 06-03-32119-а) «Создание научных основ и новых химико-технологических приемов получения сложных оксидных материалов и изделий на их основе» (
ИСТМАН) Отвест. исполнитель -
Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
-
Грант Президиума РАН по программе "Фундаментальные науки - медицине" на тему "Управляемый послойный синтез функциональных имплантатов" Этапы 2005-2006 гг. Руководитель проекта
Шишковский И.В. (
СФ ФИАН);
- Грант РФФИ – Поволжье 2004- 2006 (№ 04-03-96500) "Исследование условий инициирования и протекания экзотермической реакции горения порошковых композиций, строго контролируемое в пятне лазерного излучения". Руководитель проекта Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
-
Грант РФФИ – Наукограды 2004- 2006 (№ 04-03-97204) "Создание научных основ и новых химико-технологических приемов синтеза пьезо-, сегнетоэлектрических, пигментирующих и огнеупорных оксидных материалов" (
ИСТМАН) Отвест. исполнитель -
Шишковский И.В. (СФ ФИАН);
Грант 6-го конкурса (
1999 г) научных проектов молодых ученых РАН по фундаментальным и прикладным исследованиям (ПОСТАНОВЛЕНИЕ РАН от 24 апреля 2001 года № 123). "Синтез имплантатов на основе никелида титана методом селективного лазерного спекания". Руководитель проекта
Шишковский И.В. (
СФ ФИАН);
- Проект «Исследование физико-механических свойств имплантатов на основе никелида титана, синтезированных методом послойного селективного лазерного спекания» поддержан в программе: «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий» -1999 г., Раздел: «Лазерные технологии». Руководитель проекта Шишковский И.В. (СамГУ).
::СФ ФИАН версия 5.0 --> ::design by © Игорь В. Шишковский, 2024