Vedci sa zaoberali nekonvenčnými výrobnými technológiami

07. sep. 2016 • Technické vedy

Vedci sa zaoberali nekonvenčnými výrobnými technológiami

Online monitorovanie delenia vodným prúdom a pulzujúcim vodným prúdom je predmetom práce, ktorá bola predstavená v rámci medzinárodnej vedeckej konferencie ICMEM 2016 (International Conference on Manufacturing Engineering and Materials) v Novom Smokovci.

Konferenciu ICMEM 2016, zachytávajúcu rôzne aspekty pokroku v oblasti (ne)konvenčných výrobných technológií, v dňoch 6 – 10. júna 2016 zorganizovala Fakulta výrobných technológií TUKE so sídlom v Prešove, pod záštitou dekana fakulty prof. Ing. Jozefa Zajaca, CSc., v spolupráci s Ústavom geoniky AV ČR, v. v. i Ostrava – Poruba pod záštitou riaditeľa prof. RNDr. Radima Blahetu, CSc.

Práve (ne)konvenčné výrobné technológie sú podľa organizátorov konferencie ICMEM 2016 potrebné pre zvýšenie konkurencieschopnosti priemyslu s ohľadom na udržateľný rozvoj, zachovanie životného prostredia a prírodných zdrojov.

Nemecko-slovenská spolupráca

Ďalšími možnosťami online monitorovania delaminácie kompozitných materiálov v procese abrazívneho delenia vodným prúdom sa zaoberal tím v zložení: Fabian Lissek, prof. Michael Kaufelda Jacqueline Tegas z Ústavu výrobného inžinierstva a materiálového skúšobníctva, Univerzity aplikovaných vied v nemeckom Ulme. Slovensko reprezentoval prof. Ing. Sergej Hloch, PhD. Z Fakulty výrobných technológií Technickej univerzity v Košiciach so sídlom v Prešove.

Autori vo svojej práci uvádzajú, že vystužený polymér uhlíkových vlákien M21 / T800S bol podrobený viacerým variáciám obrábania s rôznymi parametrami (tlak, hmotnostný tok abraziva, rýchlosť posuvu). V rámci série pokusov lineárnych rezov boli odmerané zvuky pevných materiálov spôsobené procesom obrábania. Na vyhodnotenie signálov akustických emisií a analýzu prasknutia slúžil akustický senzor iMPact XS spoločnosti iNDtact.

Výskum počtu trhlín a energie plynúcej z prasknutia bol v korelácii s procesom obrábania alebo skôr s kvalitou rezu. Výsledky podľa vedeckého tímu ukazujú, že obrábacie parametre majú vplyv na signály akustických emisií výrazne charakteristickým spôsobom. „Na záver je možné konštatovať, že trhliny umožňujú vyhodnotenie kvality rezu počas obrábacieho procesu.“

Pokus delenie kompozitu vodným prúdom s rôznymi technologickými nastaveniami

Využitie v automobilovom priemysle, ale aj v letectve a kozmonautike

Vedci sú presvedčení, že použitie ľahkých materiálov, najmä z vystužených polymérov uhlíkových vlákien (carbon fibre reinforced polymers, CFRP), výrazne získavajú v posledných desaťročiach na význame. „Najmä automobilový a letecký priemysel ťaží z výhod týchto materiálov.“ Čo sa týka rôznych priemyselných odvetví, želané požiadavky na kvalitu sú podľa riešiteľského tímu silne kolísavé, čo vedie k rozdielnym procesom obrábania vedúcim k finalizácii štruktúr s čistými tvarmi. „Napríklad v automobilovom priemysle už existujú výrobné linky používajúce rezanie vodným prúdom, zatiaľ čo v leteckom priemysle je obrábanie s definovaným rezom preferovaný výrobný postup.“

Štandardne sa hodnotenie kvality podľa odborníkov vykonáva vždy po ukončení pracovného kusu. Nevýhodou tohto postupu hodnotenia je, že sa nepozná vplyv technologických parametrov, a vzniká stochastický priestor nedefinovaných príčin a dôsledkov (opotrebovanie nástroja, technologické parametre a degradácia materiálu – delaminácia).

Existujú aj nevýhody

Ako vysvetlil prof. Ing. Sergej Hloch, PhD., nevýhodou takéhoto postupu hodnotenia kvality je, že sa nepozná vplyv technologických parametrov, a vzniká stochastický priestor nedefinovaných príčin a dôsledkov (opotrebovanie nástroja, technologické parametre a degradácia materiálu – delaminácia). „Jednou z možností ako eliminovať tento problém degradácie materiálu je online detekcia a analýza prostredníctvom akustickej emisie. Ak je obrobok mechanicky namáhaný, alebo prijíma variáciu pôsobiacich zaťažení počas deštrukcie, sprievodným fyzikálne merateľným znakom sú zvuky. Tieto zvuky sú generované trhlinami vo vnútorných a vonkajších vrstvách kompozitu. Prostredníctvom inteligentného hodnotenia týchto signálov, akustické charakteristiky môžu byť v korelácii s parametrami delenia vs. delaminačné procesy.“

Ďalšie postupy budú podľa neho publikované, kde obsah bude zameraný na výrobu dier pomocou technológie vodného prúdu a konvenčného vŕtania. „Predbežnými šetreniami bola identifikovaná distribúcia trhlín vs. frekvencií, ktoré môžu naznačovať súvislosť medzi typom kompozitu.“

Slovensko-česko-švajčiarsko-nemecko-chorvátska spolupráca a Technická diagnostika v Prešove

Prof. Ing. Sergej Hloch, PhD. pripomenul ďalšie využitie v rámci medicínskych aplikácií, kde cieľom skúmania je možnosť zhodnodenia pozitívnych aspektov technologickej modifikácie vodného prúdu (akusticky budeného vodného prúdu), atermické delenie materiálu a selektivita (dezintegrácia materiálu v smere najnižšej hodnoty mechanického parametra materiálu). „Substitúciou vody za fyziologický roztok je možné túto metódu využiť pri reoperáciách totálnych náhrad (kolenných a bedrových), pre dezintegráciu kostného cementu, tvoriaceho rozhranie medzi endoprotézou a kostným tkanivom. Vzhľadom k fyzikálnym výhodám procesu sa predpokladá v budúcnosti zjednodušenie operačného procesu, zníženie operačných a postoperačných komplikácií, skrátenie doby hojenia a komplexného riešenia tzv. javu „Silver Economy“.“

Problémom ešte podľa neho ostáva kontrola dezintegračného procesu v medzere o šírke 3 mm a hĺbke niekoľko cm. „Ako vhodná sa ukazuje práve identifikácia delenia procesu pomocou signálov získaných pomocou vibračnej a akustickej emisie. Experimenty týkajúce sa titan-kostného cementu dobre korelujú so zistenými závermi. Navyše sa ukázala – potvrdila zmenená dynamická vlastnosť fyziologického roztoku oproti deleniu čistou vodou.“

Táto práca bola podporená Slovenskou agentúrou pre výskum a vývoj na základe zmluvy č. APVV-207-12.

 

Spracovala: Slávka Habrmanová, NCP VaT pri CVTI SR

Autorizoval: prof. Ing. Sergej Hloch, PhD., TUKE

Ilustračné foto: Pixabay.com

Zdroj: ICMEM 2016, sciencedirect.com

Uverejnila: ZVČ

Súvisiace:

Hore
Aurelium - centrum vedy
Veda v Centre
Prechod VK na VND - jeseň
kúpa časopisov jún 2016
Publikácie Veda v CENTRE
TVT 2019
QUARK
Bratislavská vedecká cukráreň
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
Probiotiká sú živé mikroorganizmy prospešné pre zdravie hostiteľa užívané v primeranom množstve.
Zistite viac