Projekti / Programi
Razvoj modela sistema za inteligentno podporo izbire ustreznega preaškastega materiala v procesu razvoja sintranih izdelkov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.11.02 |
Tehnika |
Konstruiranje |
Specialna konstrukcijska znanja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T120 |
Tehnološke vede |
Sistemsko inženirstvo, računalniška tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.11 |
Tehniške in tehnološke vede |
Druge tehniške in tehnološke vede |
Razvoj novih izdelkov, proces konstruiranja, praškasti materiali, konstruiranje za proizvodnjo, z znanjem podprt inženiring, sistem za podporo odločanju, ekspertno znanje, trajnostni razvoj
Raziskovalci (19)
Organizacije (5)
Povzetek
Snovanje tehničnih sistemov je razmeroma natančno opredeljeno in relativno dobro
podprto s sodobnimi računalniškimi orodji. Podpora, ki jo nudijo številna komercialna
in tudi namensko razvita računalniška orodja, se nanaša predvsem na grafično
upodobitev, simulacije, inženirske analize (npr. metoda končnih elementov) in
animacije delovanja bodočega tehničnega sistema v navideznem svetu.
Konstrukter/oblikovalec mora v procesu snovanja, na podlagi podatkov, ki jih ima na
voljo sprejemati odločitve, na katere vplivajo različni parametri. Ena izmed
pomembnih odločitev je tudi izbira ustreznega materiala. Ta je pogojena z več
kriteriji, med katerimi bomo izpostavili funkcijo, tehniške lastnosti in obliko
razvijajočega izdelka oz. tehničnega sistema. Ob teh kriterijih pa bomo upoštevali še
uporabnost, tehnično izvedljivost in ekonomsko upravičenost. Kljub možnostim, ki jih
konstrukterju nudijo že omenjena računalniška orodja, mora konstrukter sam
ovrednotiti informacije, ki mu jih ta orodja posredujejo, poiskati medsebojne
odvisnosti ter na koncu s širokega seznama materialov izbrati optimalnega. Pri tem
bomo posebej izpostavili praškaste materiale, ki se v tehnični praksi vedno bolj uporabljajo, relevantnih podatkov in
znanja za njihovo izbiro pa ni dovolj. V ta namen mora konstrukter poznati vsa
vplivna področja, njihova morebitna prekrivanja oziroma izključevanja in seveda tudi
vse razpoložljive materiale. S svojo pravilno/napačno odločitvijo usodno vpliva na
uporabnost izdelka v praksi, kot tudi na tehnično izvedljivost, življenjsko dobo,
ekonomsko upravičenost, možnost recikliranja in preko tega tudi na varovanje okolja.
Pri takih odločitvah zato običajno sodeluje več strokovnjakov z različnih vplivnih
področij, pri čemer pa se velikokrat pojavijo težave pri usklajevanju odločitev, ki pa
morajo biti v skladu s trajnostnim razvojem.
Cilj aplikativnega projekta je razvoj modela sistema za inteligentno
podporo izbire ustreznega praškastega materiala na podlagi funkcijskih,
tehniških in oblikovnih kriterijev, ki bo konstrukterju sposoben nuditi podporo v
procesu sprejemanja odločitev o izbiri najustreznejšega materiala za določen izdelek
oz. tehnični sistem. Model bo vključeval/upošteval tudi tehnično izvedljivost,
porabo energije in ekonomsko upravičenost, kot tudi spoznanja s področja
recikliranja oziroma ponovne uporabe in s tem povezane vplive na okolje.
Pomen za razvoj znanosti
Pridobljeni rezultati in osvojena znanja tekom projekta dajejo pomemben vpogled na proizvodne trende po Evropi in po svetu. Proizvodni proces metalurgije prahov zaradi cenovne ugodnosti, nizkega odpada med izdelavo, dobrimi tolerancami in vedno boljšimi mehanskimi lastnostmi končnega izdelka postaja vse bolj zanimiva tehnologija masovne proizvodnje za prihodnost. Predvsem avtomobilska industrija že nekaj časa posega po sintranih izdelkih, ko gre za manj obremenjene dele. Raziskava literature na tem področju pa je pokazala, da se obeta prodor sintranih izdelkov tudi v bolj obremenjene avtomobilske dele, npr. zobnike in ojnice. Poglobljena kemijska analiza, diferenčna dinamična kalorimetrija in termogravimetrična analiza so dale pomemben vpogled pogoje med sintranjem in potek difuzije v aluminijastih kovinskih prahovih. Rezultati analiz so bili predstavljeni na »Mednarodni konferenci o materialih in tehnologijah« v Portorožu in objavljani v znanstveni reviji »Materiali in tehnologije«, ki jo izdaja Inštitut za materiale in tehnologijo v Ljubljani. Doseženi rezultati so tudi vzbudili zanimanje podjetij v tujini, s katerimi je bilo vzpostavljeno uspešno sodelovanje. Obsežno testiranje sintranega jekla pri različnih toplotnih obdelavah je prispevalo k poglobljenemu razumevanju odziva sintranega jekla na zunanjo obremenitev. Rezultati raziskav mehanskih lastnosti ob statični in dinamični obremenitvi so bili predstavljeni na mednarodni konferenci »21st International Conference on Materials and Technology« v Portorožu in na mednarodni konferenci »Materials Structure & Micromechanics of Fracture« v Brnu na Češkem in objavljeni v reviji »Materiali in tehnologije« in v reviji »Key Engineering Materials«. Rezultati lomno-mehanskih preizkusov so bili predstavljeni na mednarodni konferenci na tematiko metalurgije prahov »Euro PM 2014« v Salzburgu v Avstriji in bodo poslani v objavo v eno izmed priznanih mednarodnih znanstvenih revij na tem področju. Razvit računski model za preračun sintranih zobnikov je bil predstavljen na konferenci »International Conference on Gears« v Lyonu v Franciji in objavljen v reviji »Strojniški vestnik«.
Pomen za razvoj Slovenije
Ker je v industriji vedno bolj pomembno izkazovanje znanja in seznanjenost s sodobnimi trendi je izvedba projekta ključno izboljšala znanstvene kompetence znotraj podjetij Talum in Unior, saj je sodelovanje s fakulteto za strojništvo na skupnem projektu omogočilo učinkovitejši prenos akademskih znanj v slovensko industrijo. Pregled znanstvenih prispevkov s vsega sveta in udeležba na mednarodnih znanstvenih konferencah sta slovenskim podjetjem Talum in Unior omogočila implementacijo vrhunske znanosti v industrijo v Sloveniji, saj slovenska podjetja običajno nimajo dostopa do vrhunskih znanstvenih prispevkov in se ne udeležujejo mednarodnih znanstvenih konferenc. Zraven tega so tekom projekta pridobljeni rezultati omogočili boljše razumevanje materialov, s katerimi se ukvarjata Talum in Unior. Primerjava lastnosti odpadnega aluminijevega prahu in lastnosti komercialnega aluminijevega prahu namenjenega za stiskanje in sintranje je omogočila korak k rešitvi industrijskega problema v podjetju Talum. Kljub neustreznosti odpadnega prahu so bile predlagane alternativne rešitve, ki omogočajo učinkovitejšo porabo sicer odpadnega materiala. Obsežna analiza mehanskih lastnosti sintranega jekla je omogočila boljše razumevanje pomena preprečevanja nastanka plastnih razpok med procesom stiskanja kovinskih prahov v podjetju Unior. Prav tako je analiza mehanskih lastnosti po različnih toplotnih obdelavah pokazala, da so pogoji med sintranjem in med naknadnimi toplotnimi obdelavami bistvenega pomena za mehanske lastnosti končnega izdelka, zato je redno vzdrževanje in stroga kontrola peči za sintranje in kaljenje izredno pomembna.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
