Projekti / Programi
01. januar 2009
- 31. december 2014
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.11.00 |
Tehnika |
Konstruiranje |
|
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| 2.10.00 |
Tehnika |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.11 |
Tehniške in tehnološke vede |
Druge tehniške in tehnološke vede |
Trenje, obraba, mazanje, maziva, bio-maziva, kontaktni problemi, sodobni materiali, trde prevleke, kompoziti, bio-keramika, tehnična diagnostika, inženiring površin, površinski filmi, tribokemija, nanotribologija, nanotehnologija, konstruiranje, razvoj izdelkov, vzdrževanje, ekologija.
Raziskovalci (26)
Organizacije (1)
Povzetek
Tribologija je interdisciplinarna veda, ki se ukvarja s trenjem, obrabo in mazanjem elementov, ki so v medsebojnem tribološkem kontaktu in se relativno gibljejo. Kontaktne površine elementov v tribološkem kontaktu imajo lahko različno obliko, topografijo in materialne lastnosti. Vmesni prostor med kontaktnima površinama pa zapolnjujejo mazivo, zrak ali kakšna druga snov. Zato, poleg kontaktnih površin, tudi vmesna snov s svojimi fizikalno - kemičnimi lastnostmi predstavlja nosilni konstrukcijski element tribološkega sistema. Študij problemov v tribološkem sistemu tako zahteva znanje s področja fizike, mehanike, materialov, kemije in konstruiranja.
Progresivna obraba kontaktnih površin vodi do zmanjšanja trajnosti in obratovalne zanesljivosti naprav. Ob tem se povečajo materialne izgube, večji so stroški vzdrževanja ter poraba energije. V skrajnem primeru lahko pride do nenadnega ali trajnega loma elementa naprave, kar privede do zastojev v proizvodnji in s tem do velikih stroškov. V večini strojev in naprav so prisotna tudi maziva na osnovi nafte, ki imajo omejeno dobo trajanja in ekološko obremenjujejo okolje. Neprimerna uporaba in skladiščenje maziv ter nenadna izguba maziva zaradi poškodbe elementov naprav pa posredno ali neposredno ogroža življenje ljudi, živali in rastlin.
Uspešno zmanjševanje trenja in obrabe ter preprečevanje ekoloških posledic na okolje tako temelji na raziskovalnem delu na vseh segmentih tribološkega sistema. Na področju materialov bodo v skladu s trendi v svetu raziskave usmerjene na nove sodobne materiale. Tako v svetu napreduje razvoj kompozitnih materialov odpornih na visoke temperature, obrabno obstojne inženirske keramike ter biološko kompatibilne bio-keramike, postopkov oplemenitenja površine in nanosa trdih zaščitnih prevlek, predvsem nano-kompozitnih in nano-plastnih prevlek, ter inertnih, biološko kompatibilnih prevlek trdega ogljika. Mazanje kontaktnih površin naj bi bilo v bodoče izvedeno ekološko, s čim manjšim vplivom na okolje, hkrati pa učinkovito in prilagojeno novorazvijajočim se materialom (keramika, prevleke na osnovi trdega ogljika,...). To pomeni uporabo vode v primeru keramike ter razvoj novih biološko-razgradljivih maziv in estrov, prilagojenih sodobnim nekovinskim materialom in površinam.
Za razumevanje obrabnih in mazalnih mehanizmov pri uporabi novih sodobnih materialov je potrebno raziskave mehanskih in triboloških lastnosti materialov razširiti z makro in mikro nivoja na nivo površinskih plasti reda nanometra, torej v področje nanotribologije. Izboljšanje lastnosti same površine pa temelji na uporabi površinsko aktivnih snovi, prevlek in filmov, kar naj bi omogočilo funkcionalno obnašanje novih materialov v realnih aplikacijah. Ti izsledki, v skladu z najnovejšimi svetovnimi trendi, nakazujejo razvoj t.i. "inteligentnih" površin, ki naj bi se bile sposobne prilagajati različnim delovnim pogojem in okolju.
Pomen za razvoj znanosti
V Programski skupini smo stremeli k raziskovanju in reševanju številnih sodobnih in pomembnih znanstvenih problemov ter k zadovoljevanju določenih ključnih industrijskih potreb na svojem področju. Uporabili smo številne inovativne metode, ki so izjemno pomembne za razvoj znanosti in tehnologije in so dandanes nujno potrebne. Veliko rešitev je popolnoma novih in predstavljajo preboj na številnih znanstvenih področjih. Zelo smo bili aktivni na področju nanotribologije (in splošne tribologije). Naš glavni cilj je bilo povečanje učinkovitost drsnih sistemov z raziskavami in razvojem zelenih, okolju prijaznih tehnologij mazanja, ki predstavljajo eno izmed glavnih smernic sodobne tehnologije. V zvezi s tem smo bili osredotočeni na nano-strukturirane materiale, trenje na nano nivoju in nano mazalne filme, ki so bistvenega pomena za razvoj številnih mehanskih komponent in sistemov. Kot prvi smo uporabili nevtronsko reflektometrijo za natančno karakterizacijo organskih površinskih nanofilmov na DLC površinah. Na podlagi tega znanja bomo lahko kot prvi v objekt za nevtronsko reflektometrijo namestili poseben tribotester, za sub-nanometrsko ločljivost pri raziskavah adsorpcije ob sočasni pristnosti tribološkega kontakta in s tem prvi nesporno potrdili obstoj te nove inovativne zelene tehnologije mazanja. Dodatno smo s preučevanjem interakcij med površino in tekočino razložili precej nasprotij iz preteklosti in prvič razkrili neizpodbitno povezavo med površinsko energijo, omočljivostjo, zdrsom in trenjem. Drugo raziskovalno področje je inženiring kontaktov in površin. V veliki meri smo bili tu usmerjeni v razvoj površinskih prevlek z veliko nosilnostjo in zanesljivostjo ter v pripravo takih mazalnih snovi, ki bodo ekološko sprejemljive in obenem omogočale nastanek nano-mikro mazalnega filma v kontaktu. Tu smo postali ena vodilnih skupin v svetovnem merilu. Dokaz za to je konferenca v Španiji leta 2009, kjer smo bili nosilci in organizatorji strokovnega programa konference. Poleg tega smo kot prvi pokazali, da je DLC prevleke mogoče zelo učinkovito mazati z uporabo nanodelcev trdnih maziv. Aktivni smo bili tudi pri teksturiranju površin z namenom zmanjšanja porabe maziv. Na tem področju smo ena nosilnih raziskovalnih inštitucij poleg Izraelcev. Izdelali smo model pretoka fluida in hidrodinamičnega mazanja na teksturiranih površinah in optimirali parametre teksturiranja za povečanje zanesljivosti delovanja sistemov pri zmanjšani količini maziva v kontaktu. Pridobili smo dobre znanstvene in aplikativne rezultate, še posebej na račun sodelovanja z drugimi raziskovalnimi skupinami s Fakultete za strojništvo. Zelo pomembne so bile tudi naše aktivnosti povezane z raziskavami polimernih materialov za tribološke aplikacije – razložili smo več topografskih pojavov in obrabnih mehanizmov. Da bi opozorili na pomembnost znanstvenega raziskovanja polimerov, smo v letu 2014 organizirali tudi konferenco Polytrib, prvo mednarodno konferenco o tribologiji polimerov, kjer je več kot 70 predstavnikov mednarodnih raziskovalnih inštitutov in industrije izmenjalo znanje in izkušnje. Na področju hidravlike smo nadaljevali z izboljšavami vodnih hidravličnih komponent in tako še naprej narekovali smernice sodobne znanosti k okolju prijaznim tehnologijam. Razvijamo napravo za avtomatsko diagnosticiranje hidravličnih motorjev ter univerzalni analizator in odstranjevalec vode iz hidravličnega olja, kar izhaja iz potreb slovenske in mednarodne industrije. Četrto področje je diagnostika, predvsem spremljanje dogajanja v tribološkem kontaktu med delovanjem pogonskih in delovnih sistemov. V preteklem programskem obdobju smo dosegli na znanstvenem in predvsem na aplikativnem področju rezultate, ki jih od nas zahteva industrija. V okviru razvijamo tudi model za vzdrževanje po stanju, ki ga bomo nato uveljavljali v slovenski industriji. Po našem mnenju so našteta področja izjemno zanimiva za razvoj znanosti in predvsem za aplikacijo tega znanja v neposredni praksi.
Pomen za razvoj Slovenije
Načrt Programske skupine Tribologija za obdobje med 2009 in 2014 je bil, z vidika varčevanja energije in surovin, uvajanja čistih in obnovljivih energij, zmanjševanja odpadnih snovi in nastanka toplogrednih emisij ter odpadnih materialov, v skladu z državnimi in mednarodnimi strategijami, zakonodajami in mednarodnimi protokoli. S svojimi aktivnostmi smo se osredotočili na zmanjševanje porabe energije zaradi izgub, ki so posledica trenja, zmanjšanje obrabe, povečevanje zanesljivosti in posledično povečevanje učinkovitosti industrijskih sredstev. Vsebina načrta je bila tako sama po sebi zelo pomembna za gospodarstvo in družbo. 1. Načrt Programske skupine je bil v skladu s Kyotskim protokolom in EC zakonodajo o emisijah in je zadeval vse industrijske panoge. Jasno je, da ima onesnaževanje s toplogrednimi plini in nevarnimi snovmi velik vpliv na globalno segrevanje, klimatske spremembe, zdravje in posledično na celotno družbo. Omenjeni dejavniki tako predstavljajo enega najpomembnejših področij, ki ga je potrebno spremeniti v globalnem merilu. 2. Programska skupina je v obdobju 2009-2014 tesno sodelovala s številnimi (državnimi in mednarodnimi) akademskimi in industrijskimi partnerji, kar je v skladu z državnimi prioritetami in Lizbonsko strategijo. 3. Skupina je bila aktivno vključena v pedagoško delo na dodiplomskem in podiplomskem študiju. Širjenje interdisciplinarnega znanja na najvišji ravni pozitivno vpliva na prenos tega znanja študentom in nato na širšo javnost in industrijo. 4. Vsi novi sistemi, ki se jih je raziskovalo in razvijalo predstavljajo pomembne novosti na različnih področjih ter imajo velik tržni potencial in uporabnost v aplikacijah. To ima posledično velik vpliv na konkurenčno prednost sodelujočih industrijskih partnerjev. 5. V Sloveniji je nekaj visoko razvitih industrijskih sektorjev, kjer deluje tudi več uspešnih mednarodnih podjetij s področja avtomobilske industrije in bele tehnike (Kolektor, Hidria, Cimos, Iskra Mehanizmi, Iskra Avtoelektrika, Gorenje, Domel,…). Naše tesno sodelovanje z večino teh podjetij in njihovo močno medsebojno sodelovanje pomenita, da uspeh enega podjetja vpliva tudi na uspeh ostalih in imata zato veliko širši in pomemben družbeni vpliv v Sloveniji. 6. Predhodno omenjene prednosti niso bile samo finančne ampak tudi neposredne, saj so prispevale k izboljšanju ugleda imena znamke. S pomembnim prispevkom teh podjetij k stalnemu razvoju, sta njihov vodilni položaj v svetu in ugled postala izrazitejša in še pomembnejša, kar omogoča nove projekte, nove stranke, novi razvoj in posledično stalno rast in dolgoročno delovanje. To je zelo pomembno za zagotavljanje globalne konkurenčnosti, kjer majhna podjetja izginjajo in samo veliki proizvajalci z močnimi partnerji preživijo ogromno konkurenčnost azijskih podjetij. Za razvoj slovenskih in evropskih podjetij je tako ključnega pomena vlaganje v razvoj. Kot je razvidno, je bil načrt Programske skupine široko zastavljen iz vidika družbenih in gospodarskih vplivov. Najpomembnejše socialno-gospodarske koristi pa so bile: a) Zmanjšanje energijskih izgub in onesnaževanja; b) Zmanjšanje obrabe in posledično surovin in ostalih virov; c) Povečanje zanesljivosti, kvalitete in vzdržljivosti mehanskih sistemov; d) Povečanje produktivnosti; e) Dolgoročna konkurenčnost in rast, stabilnost zaposlovanja; f) Zmanjšanje vzdrževanja in podaljševanje življenjske dobe strojev; g) Zmanjšanje emisij v življenjski dobi naprav; h) Visoko-kakovostni izdelki in nove tehnologije; i) Zadovoljstvo kupcev.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
