Projekti / Programi
Novi kompozitni materiali s kovinsko matrico, ojačano z nanodelci ter izdelani s selektivnim laserskim taljenjem za aplikacije v orodjarstvu
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.02 |
Tehnika |
Materiali |
Kovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Nano kompozit s kovinsko matrico, selektivno lasersko taljenje, nanodelci za ojačitev, nizkotemperaturno nitriranje v plazmi, dodajalna tehnologija, celična struktura, dislokacijske celice, oksidni nanodelci, TiC, TiB2, oksidi redkih zemelj, nerjavno jeklo 316L, maraging jeklo M300, orodno jeklo H13
Raziskovalci (20)
Organizacije (3)
Povzetek
V predlaganem projektu želimo razviti nove kompozitne materiale s kovinsko matrico na osnovi jekla ter ojačane z nanodelci (MMNC) z mehanskimi, korozijskimi in obrabnimi lastnostmi, ki bodo presegale najsodobnejše materiale za orodjarske aplikacije, ki so trenutno na voljo na trgu. Takšno izboljšavo je možno doseči s kombinacijo dveh ali več materialov z bistveno različnimi lastnostmi. Za razvoj takega materiala bomo uporabili sinergijo inovativnih pristopov izdelave in post-obdelave. Široko uporabni postopki konvencionalne metalurgije sicer omogočajo izboljšanje lastnosti MMNC, po drugi strani pa dodajalne izdelovalne tehnologije (AM) odpirajo povsem nove perspektive pri izdelavi MMNC. Prednosti teh tehnologij so v svobodi mešanja prahov (vhodnega materiala), izbiri oblike in prihranku materiala. Manjše število proizvodnih korakov pomeni manjšo porabo energije za proizvodnjo, kar ima neposreden vpliv na emisijo toplogrednih plinov. Z ekonomskega vidika pa je pomembna predvsem krajša pot od izdelave do plasiranja novih izdelkov na trg. Za uresničitev ambicioznih ciljev predlaganega projekta bomo uporabili skrbno načrtovane korake, kjer bomo poleg konvencionalnih metod uporabili tudi inovativne procesne in post-procesne tehnologije izdelave in obdelave materiala. V prvem koraku bomo uporabili štiri različne postopke mešanja komercialno dostopnih prahov nerjavnega jekla 316L, maraging jekla M300 in orodnega jekla H13 z nanodelci za ojačanje. V drugem koraku bo ta mešanica uporabljena kot vhodni material za izdelavo MMNC materiala s selektivnim laserskim taljenjem (SLM). Pri tem postopku bomo spreminjali procesne parametre, kot so moč laserja, ogrevanje podlage, plinska atmosfera. Eden od inovativnih postopkov v tem koraku bo vpeljava kisika v talino preko oksidativne atmosfere in posledično ojačanje materiala z nanooksidi. Naslednji inovativni pristop bo vpeljava atomarnega dušika v atmosfero komore z namenom delnega nitriranja materiala med SLM procesom izdelave materiala. V tretjem koraku bomo obravnavali post-procesno obdelavo SLM MMNC, to je optimizacija toplotne obdelave in nizkotemperaturnega nitriranja v plazmi. Ta korak je izrednega aplikativnega pomena za proizvodnjo orodjarskih komponent, saj trenutno ti postopki še niso prilagojeni oziroma optimizirani za SLM materiale. V zadnjem koraku bosta najobetavnejša MMNC mešanica in SLM postopek prenesena na industrijsko opremo, s katero razpolaga sofinancer projekta MARSI. Le-ta predstavlja vodilno slovensko podjetje na področju dodajalnih izdelovalnih tehnologij za proizvodnjo komponent za orodjarstvo. Na širši ravni bodo dosežki projekta utrdili konkurenčnost in rast slovenskih visokotehnoloških podjetij s področja avtomobilske industrije, orodjarstva ter ostalih sektorjev, kar jim bo omogočalo zadovoljevanje potreb evropskega in svetovnega trga. Kljub aplikativni naravnanosti projekta pa bo intenzivno interdisciplinarno sodelovanje povezalo raziskovalce s področij metalurgije, fizike, kemije in strojništva. Pričakovati je, da bodo rezultati temeljnih znanstvenih raziskav, vključenih v projekt, odprli pot novim raziskovalnim področjem na področju SLM tehnologij izdelave.
