Специальность «материаловедение и технологии материалов»

Содержание:

1. Цель, задачи и содержание курса
2. Основы металлургического производства
   1. Литейное производство
      1. Изготовление литейных форм и стержней
      2. Машины и механизмы, применяемые в литейном производстве
      3. Металлы и сплавы, применяемые для получения отливок
      4. Процесс изготовления отливок
   2. Схема доменного производства
      1. Основные продукты доменного производства
   1. Металлургия стали
      1. Конвертерное производство стали
      2. Мартеновский способ выплавки стали
      3. Выплавка стали в электропечах
      4. Раскисление стали (завершающая операция)
      5. Строение стального слитка
   2. Производство других металлов
      1. Металлургия меди
      2. Металлургия титана
      3. Процесс получения алюминия электролизом
   3. Основы порошковой металлургии
      1. Методы получения порошков
      2. Формование порошков
      3. Спекание и его разновидности
      4. Порошковые материалы и изделия
   4. Напыление материалов. Сущность, методы и оборудование
      1. Вакуумное напыление
      2. Газотермическое напыление (ГТН)
      3. Методы газотермического напыления
      4. Назначение металлических газотермических покрытий
3. Способы получения заготовок
   1. Методы изготовления деталей для машиностроения
      1. Классификация материалов, применяемых в современном машиностроении
      2. Пути повышения качества и эффективности использования композиционных материалов
   2. Получение заготовок литьем. Специальные способы литья
      1. Способы литья их преимущества и недостатки
      2. Кокильное литье или литье в металлические формы
      3. Центробежное литье
      4. Литье под давлением
      5. Литье в оболочковые формы
      6. Литье по выплавляемым моделям
   3. Обработка материалов давлением (ОМД)
      1. Явление возврата и рекристаллизации
      2. Прокатка
      3. Прессование
      4. Волочение
      5. Ковка
      6. Штамповка
4. Сварка металлов
   1. Сущность процесса сварки
      1. Сварка пластическим деформированием
      2. Сварка плавлением
      3. Структурно-фазовые превращения при сварке
   2. Электрическая дуговая сварка
      1. Сущность электродуговой сварки
      2. Классификация дуговой сварки
      3. Строение и свойства электрической дуги
      4. Условия устойчивого горения сварочной дуги
      5. Ручная дуговая сварка
      6. Полуавтоматическая дуговая сварка
   3. Автоматическая сварка
      1. Технологические особенности сварки закрытой дугой
      2. Флюсы применяемые для автоматической сварки
      3. Технология автоматической сварки под флюсом
      4. Электрошлаковая сварка
   4. Электрическая контактная сварка
      1. Точечная сварка
      2. Шовная сварка
   5. Специальные способы сварки
      1. Электронно-лучевая и лазерная сварка
      2. Сварка взрывом
      3. Сварка трением
   6. Источники тока для питания сварочной дуги
   7. Дефекты сварных соединений и причины их образования
   8. Пайка материалов
      1. Способы пайки
      2. Материалы для пайки
      3. Способы пайки в зависимости от источника энергии
      4. Типы паяных соединений
      5. Подготовка деталей к пайке
5. Обработка металлов резанием
   1. Общие сведения
      1. Движения в процессе обработки заготовки
      2. Приводы и передачи станков
      3. Элементы режима резания
      4. Геометрия инструмента
   2. Назначение и технологические возможности метода обработки точением
      1. Обработка заготовок на станках токарной группы
      2. Сверлильно-расточные работы
      3. Обработка заготовок на сверлильных и расточных станках
      4. Фрезерование
6. Электрофизические и электрохимические способы обработки конструкционных материалов
   1. Электроэрозионная обработка
   2. Электрохимическая обработка
   3. Анодно-механическая обработка
   4. Ультразвуковые методы обработки металлов и неметаллических материалов

Оплата труда

Компании, где можно работать материаловедом

Формирование заработной платы для людей этой профессии зависит от региона проживания, опыта работы, профиля и высшего учебного заведения, в котором специалист получил образование. 

Карьера 

Материаловед – это не только инженер, но и ученый, поэтому у него есть перспективы карьерного роста. Специалист такого уровня может получать ученые степени и шагать по карьерной лестнице от рядового специалиста до начальника отдела.

Для получения опыта специалисты, которые закончили высшее учебное заведение, могут проходить практику на профильных предприятиях.

Профессиональные знания 

Материаловед в своей работе использует качественно оборудование и разнообразные приборы, необходимые для анализа тех или иных материалов: 

• электрохимические приборы;
• спектроскопы;
• методы и приборы для анализа (оптические, туннельные микроскопы и другие);
• приборы для химического синтеза (автоклавы, прессы, печи и другие). 

Также широко применяется компьютерное моделирование и внедряемые новшества, поэтому людям этой профессии необходимо изучать научные работы, чтобы не пропустить появление новых технологий и методик анализа. 

Известные люди этой профессии 

1. Альтман Мориц Борисович – известный российский материаловед, специализировался на области авиации и металлургии.
2. Бурханов Геннадий Сергеевич – российский материаловед, лауреат Государственных премий, профессор.
3. Митин Борис Сергеевич – российский материаловед, профессор.

Чем занимаются выпускники

Различные вещества и материалы используются в любой отрасли промышленности. Металл, фанера, краска, пластмасса – это все необходимое для выпуска готовой продукции сырье. Магистры материаловедения и технологий моделируют, изготавливают, совершенствуют различные вещества, субстанции, сплавы. Промышленные предприятия заинтересованы в современных специалистах, которые могут создавать композиты и наноматериалы. Внедрение инновационных технологий помогает укрепить конструкции, повысить КПД, уменьшить силу трения и нагрев поверхностей, снизить риск экологического загрязнения. Направление не перестает развиваться и предлагает специалистам решать новые творческие задачи.

Навыки

Государственный стандарт определяет паспорт компетенций, в соответствии с которым студенты во время обучения овладевают общими и профессиональными навыками. Благодаря теоретическим и практическим занятиям магистры умеют:

• различать типы и марки материалов;
• совершенствовать технологические процессы получения и обработки материалов;
• обслуживать оборудование, используемое для изготовления материалов;
• создавать новые технологии и материалы, внедрять их в производство;
• подбирать материалы в соответствии с элементами конструкции и оборудованием;
• обеспечивать экологическую безопасность;
• читать и создавать чертежи;
• пользоваться стандартами;
• создавать техническую документацию.

Дисциплины

Теоретическая часть учебного плана включает изучение обязательных и профильных дисциплин. Студенты получают общие знания по философии, математическому моделированию, информационным технологиям, деловому иностранному языку, материаловедению. Чтобы знать свою область деятельности и правильно выполнять профессиональные обязанности, магистранты изучают узкоспециализированные дисциплины в соответствии с рабочей программой. Например:

• основы автоматического проектирования в изучаемой области;
• вопросы сварки плавлением;
• управление свойствами неразъемных соединений;
• технологии создания материалов;
• основы физики и химии полимеров;
• физические основы прочности и механика разрушения материала;
• технологическое оборудование и автоматизация на производстве;
• теория обработки полимерных материалов;
• модификация композитов;
• разрушение и усталость материалов;
• переработка полимеров и композитов;
• основы теории реологии.

Практика

Часть практических занятий (учебная) проходит в университете. Магистранты осваивают навыки написания научно-исследовательской работы, ставят опыты и эксперименты на базе студенческой лаборатории.

Вторая часть практики проходит на предприятии, где стажируются будущие специалисты. Прикладные навыки отрабатываются непосредственно в условиях профессиональной деятельности. Параллельно студенты проводят исследования и пишут научную работу, которая становится основой ВКР.

После успешного освоения теоретических и прикладных навыков магистранты допускаются к сдаче междисциплинарного государственного экзамена и защиты выпускной квалификационной работы. Пройдя испытания, студенты получают степень магистра.

Кем работать?

Основная специальность – материаловед, но есть и смежные вакансии, которые может занять выпускник профильного ВУЗа. Это:

• инженер по наноэлектронике;
• исследователь;
• композитчик;
• машиностроитель;
• металловед;
• конструктор новых сплавов.

Ежегодно перечень предложений расширяется, появляются новые перспективные профессии, которые эксперты рынка труда называют профессиями будущего.

Материаловед

Основная обязанность материаловеда – изучение структуры и свойств материалов и дальнейшее создание прочных, легких, экологически чистых модификаций на их основе.

В последнее десятилетие приоритетом является создание новых товарных упаковок, которые могут перерабатываться или быстро и без последствий разлагаются.

Второе не менее важное направление – поиск решений, которые существенно сократят образование бытовых отходов. Материаловеды также тщательно изучают возможности использования материалов в новых сферах и для реализации новых целей

Наноэлектроник

Специалист по наноэлектронике сосредоточен на создании микроэлектроники, нанотехники, микросхем из инновационного сырья, другими разработками в этом направлении.

Исследователь

Из названия понятно, что инженер-исследователь генерирует идеи, воплощает их в новое сырье, продукцию, изучает ее свойства и участвует в исследованиях.

Для такой работы необходим технический склад ума, усидчивость, хорошее знание математики и математического моделирования, умение составлять нормативно-техническую документацию.

Композитчик

Еще одна профессия, появление которой эксперты рынка труда прогнозируют в 2020 году. Композитчик будет заниматься преимущественно композитными материалами, подбирать наиболее оптимальные образцы для изготовления деталей, узлов, запчастей и других изделий.

Выбор базового материала во многом определяет способ производства. Акцент – на изготовление продукции методом 3D-печати.

Машиностроитель

У специалиста по материалам в сфере машиностроения узкая специализация – он сосредоточен на подборе и усовершенствовании материалов для изготовления деталей, кузова автомобилей, средств автоматики.

В его обязанности входит проведение расчетов, проектирование (если речь идет о выпуске новых станков и механизмов), осуществлении авторского надзора на всех стадиях реализации проекта.

Металловед

Основная задача инженера-металловеда – проектирование, создание, тестирование, доработка и модернизация сплавов металлов, дальнейшее внедрение их в производство.

Способы изготовления продукции из новых сплавов с учетом их структуры и других особенностей также подбирают металловеды.

Инженеры-металловеды работают в крупных металлургических концернах, а также в профильных НИИ.

Конструктор новых сплавов

В настоящее время известно порядка 100 элементов, образующих сплавы. Конструктор занимается изучением свойств каждого элемента и моделирует новые сплавы, прогнозируя их прочность, упругость, термические характеристики.

Возможных сочетаний и комбинаций могут быть сотни тысяч. Конструирование новых многокомпонентных сплавов позволяет получить материал с конкретными свойствами, наиболее полно соответствующими эксплуатационным параметрам готового изделия.

Общие сведения

Изучение любой специальности следует начинать с рассмотрения её основных характеристик. Эта информация поможет определить сильные и слабые стороны профессии, особенности выбора сотрудников и варианты обучения.

Направления исследований

Материаловедение — это наука, которая занимается изучением различных свойств материалов. Она разделена на 5 основных направлений, среди которых есть не только современные, но и немного устаревшие.

Перечень направлений:

• космическое;
• нанотехнологии;
• кристаллография;
• металлургия;
• биоматериалы.

Плюсы и минусы

Человек, который хочет связать свою жизнь с материаловедением, должен знать достоинства и недостатки специальности. Это даст возможность лучше понять особенности будущей профессии и заранее подготовиться к неприятным моментам. Главные преимущества:

• большое количество учебных заведений;
• престижность;
• простота трудоустройства;
• достойная заработная плата;
• возможность быстрого карьерного роста.

Отрицательные моменты:

• необходимость получения высшего образования;
• частые командировки;
• высокая ответственность.

Важные качества специалистов

Специалисты по материаловедению должны обладать определёнными личными качествами. Они помогут сотруднику полностью раскрыть способности и добиться успехов в работе. Необходимые качества:

• ответственность;
• педантичность;
• скрупулёзность;
• аналитический склад ума;
• склонность к изучению точных наук;
• любознательность;
• стремление помогать;
• коммуникабельность.

Требования и обязанности

Чтобы человек мог хорошо справляться с поставленными задачами, он должен отвечать всем требованиям, предъявляемым к представителям профессии. Их не слишком много, поэтому отбор кандидатов проходит большинство специалистов. Основные требования:

• высшее образование в профильном вузе;
• глубокие познания в математике, физике, химии, материаловедении и других науках;
• опыт работы со специальными приборами (спектроскопом, разными видами микроскопов, прессами, печами, электрохимическими аппаратами);
• умение работать в команде и перенимать опыт у коллег;
• постоянное повышение квалификации;
• хорошее состояние здоровья.

Общие обязанности:

• подготовка проектов по внедрению современных технологий в производственный процесс;
• применение, утилизация или изменение свойств различных материалов;
• проведение испытаний и тестирование образцов;
• анализ итоговых результатов;
• наладка специального оборудования и уход за ним;
• ведение документации и составление отчётов о проделанной работе.

Обучение профессии

Выпускники школ, которые хотят получить высшее образование, часто выбирают профессию инженер-материаловед. Такая особенность обусловлена универсальностью специальности, большим количеством бюджетных мест в вузах и относительной простотой поступления.

Выбирая учебное заведение, нужно заранее знать, какие экзамены придётся сдавать на ЕГЭ. Наиболее популярными предметами являются:

• русский язык;
• математика;
• физика;
• химия.

Некоторые вузы также требуют сдачу иностранного языка и информатики.

Чтобы стать материаловедом, нужно выбирать соответствующие специальности. Альтернативой может стать учёба на факультетах материалографии, машиностроения и металлообработки. Поступившие студенты могут выбирать очную, заочную или смешанную форму обучения. Для получения степени бакалавра придётся учиться 4—5 лет, магистра — 6—7 лет. Лучшие вузы России:

• Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (Москва);
• Челябинский государственный университет (Челябинск);
• Тольяттинский государственный университет (Тольятти);
• Оренбургский государственный университет (Оренбург);
• Уральский федеральный университет им. Б. Н. Ельцина (Екатеринбург).

Специфика обучения

Бакалавры в этом профиле обучаются следующим навыкам:

• подбирать информацию об имеющихся материалах, используя базы данных, а также разнообразные литературные источники;
• анализировать, отбирать, оценивать по эксплуатационным характеристикам материалы, выполняя при этом структурный комплексный анализ;
• коммуникативным навыкам, а также умению работать в команде;
• собирать информацию в сфере осуществляемых экспериментов, составлять отчеты, обзоры, определенные научные публикации;
• оформлять документы, записи, протоколы опытов.

Бакалавры имеют навыки проверки создаваемых проектов на полное соответствие всем законодательным нормативам. Они проектируют высокотехнологические процессы, предназначенные для начальных исследовательских и проектно-технологических структур, организуют и оснащают рабочие места необходимым оборудованием.

Особенности профессии

Работа материаловедов позволяет усовершенствовать многие существующие материалы, например: 

• экологичные упаковки для всех видов товаров, которые разлагаются в земле за короткое время;
• создание новейших материалов, благодаря которым происходит освоение космического пространства;
• материалы и топливо для автомобилей, позволяющие снизить выбросы выхлопных газов;
• безопасные материалы для стоматологических процедур;
• новейшие системы для компьютеров и прочих девайсов, которые повышают их функциональность.

Также люди этой профессии изучают уже существующие материалы, находя для них новые сферы применения. Их работа очень важна, ведь она направлена на улучшение экологической ситуации на планете. Можно выделить несколько направлений материаловедения: 

• космическое;
• нанотехнологии;
• кристаллография;
• изучение металлов или керамики;
• биоматериалы (изучение материалов, используемых в медицине).

Люди этой профессии занимаются анализом свойств (химических, физических) и изучением состава материала, разработкой новых материалов, технологий их изготовления и утилизации. За последние 10 лет люди этой специальности все более востребованы на рынке труда, ведь необходимо искать новые материалы для освоения космоса, создания экологичных автомобилей и других материалов, в которых так нуждается современный рынок. 

Плюсы и минусы профессии

Плюсы

• Профессия популярная, поэтому для получения высшего образования не придется переезжать в другой регион.
• Возможность получить бесплатное образование в своем регионе.
• Престижная профессия.
• При наличии опыта заработная плата может достигать 200 тыс. руб.
• Перспективы карьерного роста и получения ученой степени.
• Рабочие места есть всегда, ведь профессия достаточно редкая.
• Работа с лучшими технологиями и оборудованием.

Минусы

• Без высшего образования работать материаловедом нельзя.
• Работа может быть связана с командировками.
• Профессия требует усидчивости, ведь анализ материалов и некоторые эксперименты могут проводиться годами.
• Необходимо не только знать теорию, но и уметь применять знания во время практических исследований.
• Высокая ответственность.

Вычисления как сервис

Модель «вычисления как услуга/сервис» (CaaS — Calculation As A Service) или периферийные вычисления — глобальный тренд, наряду с программным обеспечением как услуга (SaaS — Software As A Service), инфраструктурой как услуга (IaaS — Infrastructure As A Service) и платформой как услуга (PaaS — Platform As A Service). Типичный пример такой модели — онлайн-игры или онлайн-кинотеатры. Вы оплачиваете подписку, но сам контент не хранится у вас, а запускается онлайн на сервере поставщика услуг.

Компании приобретают доступ к облачным сервисам, чтобы экономить на ИТ-инфраструктуре и поддержке, а также не перегружать локальную сеть. Это позволяет быстро развернуть и протестировать новый онлайн-сервис или ПО, разместить виртуальную АТС и объемные базы данных. Пандемия заставила многих изменить бизнес-модель и перераспределить ИТ-ресурсы в сторону облачных сервисов.

Индустрия 4.0

На все готовое: как PaaS делают разработку приложений быстрее и доступнее

По данным Grand View Research, в 2019 рынок периферийных вычислений оценивался в $3,5 млрд. К 2027 он вырастет до $43,4 млрд. В этом поможет, в том числе, широкое распространение 5G и сокращение задержки сигнала вплоть до 1 мс. Согласно опросу Analysys Mason, ведущие компании планируют тратить до 30% своего ИТ-бюджета на периферийные облачные вычисления в ближайшие годы. Gartner прогнозирует, что к 2025 году 75% корпоративных данных будет обрабатываться именно таким способом. Это в 7,5 раз больше, чем в 2018-м.

IDC прогнозирует, что 25% компаний к 2024 году сделают бизнес гибче и устойчивее за счет интеграции периферийных данных с облачными приложениями. Развитию вычислений как услуги будут способствовать машинное обучение и искусственный интеллект. Они помогают распределять и оптимизировать мощности, чтобы обеспечить стабильную скорость обработки данных.

Где работать?

Инженер по материаловедению и технологиям может работать в государственных и коммерческих структурах, которые занимаются:

• выпуском продукции оборонного значения;
• робототехникой;
• биотехнологиями;
• IT и нанопроизводством;
• разработкой и внедрением систем автоматизации;
• научными исследованиями;
• лабораторными испытаниями экспериментальных образцов.

Материаловед – это ученый, исследователь и инженер в одном лице, поэтому карьеру он может сделать в научной и производственной сфере. В первом случае карьерный рост будет заключаться в подготовке и защите диссертаций, получении ученых степеней, всероссийском и международном признании.

Во втором случае выпускник начнет работать рядовым специалистом и шаг за шагом дорастет до менеджера, начальника отдела, а затем и до руководителя филиала или предприятия.

Объекты деятельности магистров

Специальность «Материаловедение и технология материалов» связана со следующими объектами деятельности:

• с основными типами функциональных органических и неорганических материалов; гибридными и композитными материалами; нанопокрытиями и полимерными пленками;
• средствами и способами диагностики и испытаний, исследованиями и контролем качества пленок, материалов, покрытий, заготовок, полуфабрикатов, изделий, все разновидности испытательного и контрольного оборудования, аналитической аппаратуры, программного компьютерного обеспечения для обработки результатов, а также анализа данных;
• технологическими производственными процессами, обработкой и модификацией покрытий и материалов, оборудования, технологической оснасткой, системами управления производственными цепочками.

Специальность «Материаловедение и технология материалов» предполагает владение навыком анализа нормативно-технической документации, систем сертификации изделий и материалов, отчетной документацией. Магистр должен знать документацию по безопасности жизнедеятельности и по технике безопасности.

Конкурентные преимущества

 Выпускник программы «Materials Science (Материаловедение)» способен:

• осуществлять научно-исследовательскую работу в области современного материаловедения, создания новых материалов, исследования их свойств, разработки технологии их получения, конструирования материалов с заданными свойствами на базе компьютерных технологий;
• осуществлять производственно-технологическую деятельность, обеспечивающую внедрение и эксплуатацию новых наукоемких разработок, востребованных на мировом рынке в области производства, применения и диагностики наноматериалов и покрытий;
• осуществлять поиск и получение новой информации, необходимой для решения инженерных задач в области интеграции знаний применительно к своей сфере деятельности, к активному участию в инновационной деятельности предприятий и организаций, в том числе транснациональных компаний;
• обосновывать и отстаивать собственные заключения и выводы в аудиториях разной степени профессиональной ориентации, заниматься организационно-управленческой деятельностью в междисциплинарных областях производства, осознавать ответственность за принятие своих профессиональных решений, работать в интернациональной команде.

Выпускник программы «Материаловедение и технологии материалов» способен:

• осуществлять научно-исследовательскую работу в области современного материаловедения, создания новых материалов, исследования их свойств, разработки технологии их получения, конструирования материалов с заданными свойствами на базе компьютерных технологий;
• осуществлять производственно-технологическую деятельность, обеспечивающую внедрение и эксплуатацию новых наукоемких разработок, востребованных на мировом рынке в области производства, применения и диагностики наноматериалов и покрытий;
• разрабатывать наноматериалы и покрытия новых поколений;
• решать проблемы промышленных предприятий, включая управление проектами, обучение персонала, выбор и проведение исследовательских работ.

Выпускник программы «Производство изделий из наноструктурных материалов» способен:

• работать на современных технологических установках, приборах анализа и контроля наноструктур;
• применять специализированное и распространенное программное обеспечение;
• адаптироваться к динамике мирового развития производства разнообразных изделий из нанокерамики, нанокомпозитов, других материалов на основе нанопорошков;
• ориентироваться в океане информации о такой междисциплинарной сфере, как наноиндустрия, включающей огромный спектр разнообразных технологий;
• применять знания иностранного языка в сфере профессиональной коммуникации;
• работать в команде для решения комплексных задач;
• создать и организовать новое производство.

Перспективы

Наномедицина нуждается в современных высокотехнологичных веществах и компонентах для выращивания органов, суставов, костей, чтобы в дальнейшем можно было отказаться от трансплантации.

Авиационная промышленность – в легких и прочных сплавах, которые существенно улучшат аэродинамику и другие технические характеристики самолетов и других летательных аппаратов.

В строительной отрасли уже печатаются здания и сооружения из бетона на 3D-принтерах. Конструкционный бум переживает не только строительная отрасль. Инновационные технологии материаловедения позволили создать:

• экотопливо для транспортных средств;
• биоразлагаемые упаковочные материалы;
• современные композиты и полимеры для стоматологической отрасли;
• специальные материалы для космических кораблей – те, что еще 20-30 лет назад считались фантастикой;
• передовые системы для цифровой и компьютерной техники, повышающие ее функциональность.

Инженеры-материаловеды востребованы во многих отраслях, наибольший спрос на квалифицированные кадры отмечается в автомобилестроении, легкой промышленности, оборонном комплексе, энергетике, нефтедобыче, космонавтике.

Люди этой профессии досконально знают свойства, структуру и другие характеристики существующего сырья, модернизируют и находят дополнительные применения для него.

Задача инженера-материаловеда – создание экологически чистой продукции, в которой нуждается рынок. Так что без работы выпускники факультетов материаловедения и технологии не останутся.

Особенности направления

Инженеры, получившие подобную специализацию, занимаются подготовкой заданий на разработку проектной документации, проводят патентные исследования, направленные на создание инновационных направлений. Они ищут оптимальные варианты переработки и обработки различных материалов, устройств, установок, их технологического оснащения с помощью автоматических систем проектирования.

Дипломированные специалисты проводят оценку экономической рентабельности определенного технологического процесса, принимают участие в проведении анализа альтернативных способов производства, организуют обработку и переработку продукции, участвуют в процессе сертификации изделий, технологий.

Профессии будущего

Технический прогресс не замедляет обороты, рождая потребность в новых профессиях. Среди них – science-художники и дизайнеры носимых энергоустройств. Появление этих профессий прогнозируют в 2021-2023 годах.

Science-художник

Специалист, использующий в своем творчестве научные достижения и данные исследований. Эта деятельность взаимодополняющая, когда творец может предложить работу, в которой отображена окружающая действительность, грядущие изменения

Важно, чтобы готовый продукт вызывал у зрителя или пользователя яркие эмоции

Наглядный пример для иллюстрации – писатель Жюль Верн, придумавший и подробно описавший в своем романе подводную лодку задолго до ее появления. Иными словами, Science-art задает направление развития.

Дизайнера носимых энергоустройств

Носимые энергоустройства – товары и гаджеты, предназначенные для индивидуального использования. Все они генерируют энергию небольшой мощности. Дизайнер придумывает концепцию и форму, подбирает цвета и фактуры, с которыми пользователю будет комфортно взаимодействовать.

К носимым энергоустройствам относятся не только гаджеты, а и обувь, одежда, аксессуары. Появление профессии прогнозируют к 2025 году, но базовую подготовку можно получать уже сейчас.

Wi-Fi 6 и 5G

Новые стандарты связи и беспроводного интернета, с одной стороны, помогают работать удаленно из одной точки на высокой скорости, с другой — способствуют развитию интернета вещей и искусственного интеллекта, сделают передачу данных более безопасной.

Главные преимущества, которые обеспечивает 5G:

1. Улучшенная мобильная широкополосная связь: скоростная передача потокового видео в соцсетях и онлайн-сервисах с минимальными задержками в передаче сигнала (всего 1–2 мс);
2. Масштабный интернет вещей: по данным Accenture, с помощью 5G станет возможна поддержка до 1 млн устройств на кв км;
3. Критически важные сервисы. Новый стандарт связи обеспечит бесперебойную работу автономных беспилотников или удаленных отделений интенсивной терапии.

С помощью 5G многие сотрудники смогут окончательно перейти на удаленную работу, а компании — быстрее принимать решения, основываясь на аналитике потоковых данных. С 2021 по 2025 годы технология принесет экономике США до $2,7 трлн и до 16 млн рабочих мест.

Новый стандарт Wi-Fi 6 добавит новую частоту 6 ГГц к двум уже имеющимся — 2,4 и 5 ГГц. Он преследует те же цели, что и 5G: помогает ускорить интернет-соединение (до 2 Гб/сек для мобильных устройств), сделать его более стабильным и широкополосным — к одной точке можно будет подключить еще больше устройств. При этом сеть сама будет распределять интернет-трафик между устройствами, в зависимости от их мощности.

Специалисты Cisco называют главные :

• поддержка новых сервисов и приложений — включая высоконагруженные — в рамках локальной сети;
• более высокая скорость и уровень обслуживания уже имеющихся сервисов (например, потоковое видео в 8К);
• возможность обслуживать больше клиентов в высоконагруженных средах;
• удаленные и беспроводные офисы, включая устройства интернета вещей.

Согласно опросу Deloitte, 86% руководителей считают, что продвинутая беспроводная связь преобразит их организацию в течение трех лет, и 79% говорят то же самое о своей отрасли.

По данным The Verge, первые 316 млн мобильных устройств с поддержкой Wi-Fi 6E появятся уже в 2021 году. Ожидается, что 5G и Wi-Fi 6 будут не конкурировать, а взаимно дополнять друг друга — в зависимости от задач и типов устройств.

Как будет расти проникновение сетей 5G и Wi-Fi 6 в ближайшие три года

(Фото: Deloitte)

В России операторы потратят более 1,1 трлн руб. на развитие 5G с 2021 по 2027 год. Активное внедрение начнется с 2024 года, однако сроки могут быть сдвинуты из-за низкого спроса. А вот Wi-Fi 6 вряд ли заработает: частоты сети уже заняты фиксированной радиосвязью, а в будущем их могут передать под 5G.

3D-печать

Во время пандемии COVID-19 аддитивные технологии стали выгодной альтернативой традиционному производству, требующему огромных инвестиций и ресурсов. Еще одно весомое преимущество — значительно меньший уровень отходов.

По данным Grand View Research, объем мирового рынка 3D-печати в 2019 году оценивался в $11,58 млрд, а с 2020 по 2027 год его среднегодовой прирост составит более 14%. К 2027 году в мире будет 8 млн 3D-принтеров — почти в шесть раз больше, чем в 2018-м. 77% из них приходится на промышленные принтеры. С помощью 3D-печати уже создают одежду и обувь, предметы интерьера, механические детали и даже протезы. На 3D-принтерах печатают многие детали для двигателей Rutherford, устанавливаемых на ракете-носителе Electron.

Индустрия 4.0

Безопасно ли печатать двигатели самолетов на 3D-принтере

В медицине и здравоохранении на 3D-принтерах печатают кабели и другие детали для медицинского оборудования. Еще один удивительный эксперимент — 3D-печать фрагментов человеческих костей прямо в организме, вместо поврежденных или утраченных. Для этого используют специальные биосовместимые чернила.

Аддитивные технологии применяются в архитектуре: из отпечатанных деталей возводят целые каркасные дома, что делает их намного дешевле обычных аналогов. Как пишет The Guardian, в калифорнийской Коачелла Вэлли такими застроили целый микрорайон. Компания-застройщик Mighty Buildings утверждает, что это позволило сэкономить 95% рабочего времени строителей.

Выпуск YouTube-канала «Индустрии 4.0», посвященный строительству домов с помощью 3D-печати

Сейчас мы в шаге от того, чтобы использовать 3D-печать для создания необходимых объектов на поверхности Луны, используя для этого лунную пыль. Это позволит значительно упростить колонизацию спутника: не придется доставлять туда тяжелые грузы и технику.

Трудоустройство, зарплата и карьера

Специалист по материаловедению может проявить себя в различных сферах деятельности. Такая универсальность делает профессию одной из наиболее востребованных в России. Возможные места работы:

• военная промышленность;
• IT-компания;
• научно-исследовательский институт;
• заводская лаборатория;
• компания, занимающаяся робототехникой;
• фирма, разрабатывающая и внедряющая системы автоматизации.

В большинстве случаев материаловеды получают хорошую зарплату. Её размер у молодых специалистов составляет 25—30 тыс. рублей, у профессионалов — до 100 тыс. рублей. Величина оклада зависит от множества различных факторов, начиная со степени квалификации сотрудника и заканчивая местом работы.

Прекрасную карьеру может построить не только материаловед, который стал учёным и написал множество научных трудов, но и простой работник предприятия (инженер, материаловед-химик и т. д. ). В первом случае специалист имеет шанс получить различные учёные степени и занять руководящие должности в НИИ, во втором — пройти путь от рядового сотрудника до начальника отдела, подразделения или всего предприятия. В любом случае придётся много учиться и постоянно повышать свой профессиональный уровень.

Заключение

Получив специальность «Материаловедение и технологии материалов», у новоиспеченного специалиста не возникнет проблем с трудоустройством. Он может стать инженером на любом крупном заводе или комбинате. Те специалисты, которые имеют определенные познания в области обработки металлов и диплом о высшем образовании, могут рассчитывать на должности технолога-термиста и дефектоскописта.

Достаточное количество промышленных предприятий и организаций тяжелой промышленности нуждаются в металлургах и металлографах. Если изначально овладеть теоретическими знаниями в сфере обработки металлов, в таком случае можно сначала трудоустроиться на должность инженера, продолжить обучение, получив специализацию «инженер по химическому и спектральному анализу» либо «инженер-испытатель покрытий».

Специальность «Материаловедение и технологии материалов» настоящее время стала одной из основных дисциплин для тех студентов, которые занимаются машиностроением.

Студенты изучают ассортимент тех материалов, которые уже используются в тяжелой промышленности, а также прогнозируют создание новых веществ, предназначенных для металлургической отрасли.