Цифровой паспорт материала (ЦПМ) — набор данных о материале, гарантирующий его точное воспроизведение и достаточный для его применения в изделии.
Цифровой паспорт материала можно создать для любого материала, которому найдено полезное применение: для керамики, стекла, металлов, полимеров, композитных материалов и других классов материалов и веществ. Потенциальное количество цифровых паспортов ограничено только количеством материалов, применяемых в промышленности, а их тысячи.
ЦПМ нужны для стандартизации хранения и представления данных о материалах на государственном уровне в России. В этом заключается основная идея и основное отличие от уже существующих в мире баз данных материалов. Подобная стандартизация позволит инженерам и конструкторам в разных организациях применять ЦПМ с минимальными требованиями к испытаниям материалов и с максимальной уверенностью в надежности данных. Также у ЦПМ может быть применение в разработке и поиске новых материалов – стандартизация поможет в анализе баз данных с помощью различных алгоритмов для предсказания свойств материалов.
В цифровом паспорте материала должна отражаться известная точная технология изготовления материала. Она может содержаться в ЦПМ явно или находиться в собственности компании производителя, который предоставляет гарантии. За материалом, получившим ЦПМ, должен производиться контроль – должно быть известно состояние поставки материала, произведены проверки с помощью телеметрии на производстве, тестирование, неразрушающий контроль. Кроме того, в ЦПМ необходимо обозначить область применения и четко определить те свойства материала, которые необходимо знать, чтобы применить его в выбранной области. Например, для авиационных композитов важным требованием является наличие специальной квалификации материала – проверки различных видов укладок на прочность при разных условиях эксплуатации.
— Цифровой паспорт материала необходим, в первую очередь, для промышленных отраслей, где встречается дублирование дорогостоящих и затратных по времени испытаний, где важна уверенность в повторяемости данных и в свойствах материала. Это наиболее критично для композиционных материалов в авиационной отрасли. Поэтому первые материалы, для которых разрабатываются цифровые паспорта, — это именно авиационные композиты. Критерии для стандартизации здесь — полнота данных и согласование достаточности этих данных со стороны авиационных конструкторских бюро. Нужно определять область применения ЦПМ и, исходя из нее, назначать критерии для стандартизации. Критериями могут служить наличие данных о производителях, гарантирующих повторяемость свойств материала или наличие полных данных о технологии изготовления и составе материала; наличие полных данных о физико-механических или физико-химических свойствах; наличие полных данных об эксплуатационных характеристиках; наличие данных для неразрушающего контроля; наличие информации о способах утилизации материала и другое, — объяснил руководитель проекта Дмитрий Глуздов.
Время, необходимое на разработку ЦПМ для разных областей, может различаться. Например, для специальной квалификации композитных материалов в области авиации необходимы длительные проверки на усталостную долговечность. В таком случае процесс создания цифрового паспорта на один материал может растянуться на многие месяцы и годы. Но во многих сферах нет требований к усталостным испытаниям материалов, и создание ЦПМ для материала с уже известными свойствами может занять считанные дни или недели, а в отдельных случаях проходить автоматизировано.