Ученые Пермского Политеха разработали 3D-модель с точностью 98% для расчета качества поверхности медицинских имплантов

Цифровизация

19 Июня 2026 10:54 19 Июн 2026 10:54

| Поделиться

Ученые Пермского Политеха разработали 3D-модель с точностью 98% для расчета качества поверхности медицинских имплантов

Ученые Пермского Политеха разработали принципиально новую компьютерную 3D-модель, которая с точностью 98% предсказывает, как именно электрическая искра изменит поверхность импланта. Это позволит производителям заранее, еще до запуска станка, за секунды рассчитать нужный режим обработки и получить идеальную поверхность изделия.

В ее основе — два параметра: энергия удара и свойства металла. Программа подставляет их в формулу и за секунды выдает готовый результат — глубину ямки, форму кратера, шероховатость поверхности. Это отличается от существующих подходов, которые требуют суперкомпьютерных мощностей и детального моделирования физики каждой искры. Об этом CNews сообщили представители ПНИПУ.

Чтобы проверить, как работает модель, ученые выполнили серию вычислительных экспериментов. Задали в программе параметры одной искры, а потом начали «бить» ею по виртуальной детали из стали. Расчет показал: за один разряд удаляется микроскопическое количество металла. Его не разглядеть невооруженным глазом. Но когда таких ударов тысячи, из этих крошечных частиц складывается заметная ямка.

«После 10 тыс. искр на поверхности образовался кратер глубиной 0,05 мм — примерно как толщина человеческого волоса. При 50 тыс. разрядов ямка углубилась до 0,25 мм. А после 100 тыс. искр — до 0,5 мм. Мы обнаружили четкую закономерность: во сколько раз больше разрядов — во столько раз глубже ямка. Этот вывод подтвердил, что модель работает логично и предсказуемо. При сравнении расчетов с реальными экспериментами точность прогноза достигла 98%, а вычисление занимает несколько секунд», — сказал Даниил Курушин, доцент кафедры «Информационные технологии и автоматизированные системы» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Кроме того, ученые сделали свою модель наглядной. Они написали программу, которая не просто выдает цифры, а сразу показывает результат в виде трехмерной картинки. Инженер загружает в нее чертеж изделия, задает параметры обработки — и на экране появляется готовая 3D-модель поверхности. Видно, где будут ямки, какой глубины и насколько шероховатой получится деталь.

Как ИИ влияет на процесс разработки ПО
ЦифровизацияНа практике это будет работать следующим образом. Например, производитель медицинских имплантов загружает в программу модель тазобедренного эндопротеза. Затем задает в ней параметры обработки — силу тока, напряжение и длительность импульса. Система просчитывает, как будет формироваться поверхность, и выдает цветную карту глубин эрозионных кратеров. Если в какой-то зоне шероховатость получается недостаточной или избыточной, технолог корректирует режимы обработки еще до запуска реального станка. Это позволяет добиться идеальной поверхности для остеоинтеграции — врастания костной ткани в имплант. В конечном итоге пациенты получат более качественные и предсказуемые эндопротезы с идеально подобранным микрорельефом, что повысит успех приживления и сократит риск повторных операций.

Разработка ученых Пермского Политеха открывает дорогу для создания доступных компьютерных симуляторов. Вместо того чтобы учиться на дорогих заготовках и рисковать испортить деталь, операторы смогут «набивать руку» в виртуальной среде. А производители — заранее прогнозировать качество поверхности, снижая процент брака и себестоимость изделий.

• Подобрать оптимальный виртуальный сервер VPS/VDS на ИТ-маркетплейсе CNewsMarket

Поделиться

Подписаться на новости

Короткая ссылка