Projekty archiwalne

DOTACJE NA INNOWACJE
Technologie wytwarzania narzędzi do obróbki skrawaniem wyrobów o złożonej geometrii z trudnoobrabialnych materiałów – “ToolMach”

Nazwa beneficjenta: P.P.U.H BRYK WITOLD BRYK
Członek konsorcjum: WSK “PZL-Rzeszów” S.A
Okres realizacji: 2013-2017

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY ZE ŚRODKÓW NARODOWEGO 
CENTRUM BADAŃ I ROZWOJU ORAZ UNII EUROPEJSKIEJ W RAMACH 
EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

DOTACJE NA INNOWACJE

Zaawansowane techniki wytwarzania przekładni lotniczych – “INNOGEAR”
Nazwa beneficjenta: WSK “PZL-Rzeszów” S.A.
Okres realizacji: 2013-2018

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY ZE ŚRODKÓW NARODOWEGO 
CENTRUM BADAŃ I ROZWOJU ORAZ UNII EUROPEJSKIEJ W RAMACH 
EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

DOTACJE NA INNOWACJE
Technologie wytwarzania narzędzi do obróbki skrawaniem wyrobów o złożonej geometrii z trudnoobrabialnych materiałów – “ToolMach”

Nazwa beneficjenta: P.P.U.H BRYK WITOLD BRYK
Członek konsorcjum: WSK “PZL-Rzeszów” S.A
Okres realizacji: 2013-2017

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY ZE ŚRODKÓW NARODOWEGO 
CENTRUM BADAŃ I ROZWOJU ORAZ UNII EUROPEJSKIEJ W RAMACH 
EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

DOTACJE NA INNOWACJE

Zaawansowane techniki wytwarzania przekładni lotniczych – “INNOGEAR”
Nazwa beneficjenta: WSK “PZL-Rzeszów” S.A.
Okres realizacji: 2013-2018

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY ZE ŚRODKÓW NARODOWEGO 
CENTRUM BADAŃ I ROZWOJU ORAZ UNII EUROPEJSKIEJ W RAMACH 
EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

Mechanizm zużywania oraz towarzyszące temu generowanie produktów zużycia stanowią istotną przyczynę ograniczenia trwałości implantu (endoprotezy – sztucznego stawu biodrowego) oraz powikłań zabiegu alloplastyki.

Utrata pierwotnych właściwości elementów węzła tarcia, czyli tzw. zużycie (destrukcja) tribologiczne, powinno być dokładnie analizowane zarówno pod kątem ich cech materiałowych, cech geometrycznych jak też cech dynamicznych (warunków współpracy) 

Niestety zauważono, że w literaturze przedmiotu (książki, artykuły, raporty, materiały konferencyjne) brakuje informacji na temat kompleksowych badań stanu warstwy wierzchniej (technologicznej oraz eksploatacyjnej), które łączyłyby różne techniki pomiaru, dając komplementarne informacje. W związku z tym brak jest również kompleksowych badań analitycznych mechanizmu zużywania elementów węzła tarcia, 
w tym elementów implantu stawu biodrowego (endoprotezy) w odniesieniu zarówno do ich cech materiałowych, cech geometrycznych oraz warunków panujących w strefie styku.

Celem naukowym projektu jest określenie zależności pomiędzy własnościami warstwy wierzchniej (cechami materiałowymi i cechami geometrycznymi) ukonstytuowanymi w procesie wytwarzania (technologiczna warstwa wierzchnia TWW) a własnościami warstwy wierzchniej ukonstytuowanej podczas współpracy (eksploatacyjna warstwa wierzchnia EWW), przy uwzględnieniu warunków współpracy (cech dynamicznych) węzła tarcia.

Korelacja pomiędzy stanem technologicznej warstwy wierzchniej (TWW) a stanem eksploatacyjnej warstwy wierzchniej (EWW) zostanie wyznaczona na podstawie analizy (a) cech materiałowych współpracujących elementów węzła tarcia: trzpień – płytka (badania modelowe) oraz panewka – główka (badania symulacyjne), badanych w skojarzeniach materiałowych: ceramika monokrystaliczna-polimer, ceramika polikrystaliczna-polimer, stop tytanu-polimer; (b) cech geometrycznych (ukształtowania powierzchni roboczych) elementów węzła tarcia: trzpień – płytka (badania modelowe) oraz panewka – główka (badania symulacyjne); (c) cech dynamicznych, w tym rodzaju styku.

Wskazane zostaną te cechy materiałowe, cechy geometryczne oraz cechy dynamiczne, które odgrywają istotną rolę w mechanizmie zużywania polimerowych elementów węzła tarcia.

Osiągnięcie celu naukowego projektu jest możliwe wyłącznie przy kompleksowym podejściu do badań tribologicznych (dwuetapowe badania tribologiczne: modelowe oraz symulacyjne) – Rysunek 2 oraz analitycznych (łączone techniki pomiarowe: AFM, SEM, EDS, WLI, OM, CMM)

Tematyka projektu łączy zagadnienia z obszaru takich dziedzin, jak:

• Inżynieria biomedyczna (biomateriały, implant stawu biodrowego – endoproteza, alloplastyka),
• Materiałoznawstwo (cechy materiałowe),
• Technologia obróbki (rodzaj i parametry obróbki -> TWW),
• Metrologia (cechy geometryczne TWW oraz EWW),
• Tribologia (cechy dynamiczne, charakterystyki tribologiczne, EWW, produkty zużycia oraz mechanizmy zużywania).

W związku z tak szerokim zakresem tematyki projektu, w jego realizacji biorą udział następujące jednostki:

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. A. Krupkowskiego Polskiej Akademii Nauk w Krakowie,
• Instytut Supertwardych Materiałów im. V.N. Bakula Ukraińskiej Akademii Nauk w Kijowie,
• Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy w Radomiu,
• Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, Politechnika Krakowska
• Laboratorium Metrologii Współrzędnościowej, Politechnika Krakowska

Celem projektu jest opracowanie podstaw systemu ciągłego monitorowania krytycznych konstrukcji, za pomocą pomiaru sygnałów emisji akustycznej (AE). Termin krytyczne konstrukcje odnosi się do konstrukcji inżynierskich, których awarie wiążą się zagrożeniem zdrowia i życia ludzkiego oraz ryzykiem dużych strat finansowych oraz środowiskowych. 
Konstrukcjami takimi są np.: konstrukcje lotnicze, kolejowe i drogowe, konstrukcje w energetyce (w tym nuklearnej), w przemyśle chemicznym, rafineryjno-petrochemicznym oraz wydobywczym. Wśród urządzeń dla których przydatny może być opracowany system należy wymienić przede wszystkim urządzenia przemysłowe zawierające substancje łatwopalne, wybuchowe oraz trujące. Drugim ważnym obszarem zastosowania systemu są urządzenia transportu lotniczego gdzie coraz częściej stosuje się ciągłe monitorowanie stanu konstrukcji (Structural Health Monitoring). 
Wymienione konstrukcje wymagają obecnie monitorowania stanu technicznego poprzez okresowe przeglądy. Periodyczne inspekcje wykonywane są zgodnie z odpowiednim programem kontroli dla oceny i monitorowania stanu technicznego konstrukcji, jak również dla celów dozorowych – konstrukcje te podlegają odpowiednim organom dozorowym. 

Podstawowymi badaniami w ramach takich kontroli są badania wykonywane metodami nieniszczącymi takimi jak: VT – badania wizualne, PT – badania penetracyjne, ET – badanie prądami wirowymi, MT – badania magnetyczno-proszkowe, UT – badania ultradźwiękowe RT – badanie radiograficzne, LT – badania szczelności. W przemyśle lotniczym szeroko stosowane są ponadto metody MOI – Magneto-Optics Imager, Shearography. Program i zakres tych badań uzależniony jest od wielu czynników, w tym od rodzaju konstrukcji, warunków i czasu jej eksploatacji. 
W projekcie założono, że opracowany system wykorzystujący technikę AE, będzie spełniać szereg warunków które nie są spełniane przez obecnie stosowane systemy bazujące na metodzie AE oraz większość tradycyjnych technik badań nieniszczących. Są to możliwości dokonania analizy ewolucji uszkodzeń “in situ” w czasie użytkowania obiektu, możliwości kompleksowości badania, co oznacza, że system analizuje całą objętość elementu obiektu i nie ogranicza się tylko do uszkodzeń występujących na powierzchni czy tylko do uszkodzeń znajdujących się w zasięgu wiązki (przykładowo fal ultradźwiękowych), oraz uwzględnienie interakcji różnych procesów destrukcyjnych występujących podczas eksploatacji obiektu. Powyższe warunki powodują, że wyniki analizy wykonanej z użyciem proponowanego systemu będą mogły być podstawą oceny technicznej obiektu umożliwiającej podjęcie odpowiednich decyzji w celu zapobieżenia awariom. System pozwoli również na lepsze poznanie przyczyn wywołujących uszkodzenia oraz dokładniej zaplanować czas i zakres napraw. 
Niezmiernie istotną cechą systemu będzie możliwość zastosowania do monitorowania ciągłego co w znacznej mierze podniesie bezpieczeństwo analizowanych obiektów oraz przyczyni się do lepszego poznania kinetyki rozwoju uszkodzeń. 
Działania podjęte w ramach projektu mają na celu rozwój metody AE poprzez zastosowanie modelowania numerycznego oraz niekonwencjonalnych metod przetwarzania sygnałów, a w konsekwencji zaproponowanie nowych, nieznanych do tej pory technik diagnostycznych. W projekcie planuje się osiągnięcie trzech głównych celów: 

• opracowanie modeli numerycznych uszkodzeń konstrukcji metalicznych, pozwalających na symulację zjawisk emisji akustycznej (modele wieloskalowe) oraz wykorzystanie symulacji do korelacji cech sygnałów z cechami charakterystycznymi uszkodzeń,
• zastosowanie nieklasycznych metod przetwarzania sygnałów, przede wszystkim teorii fraktali, do wykrywania, lokalizacji i oceny uszkodzenia, oraz porównaniu wyników osiągniętych metodami klasycznymi i nieklasycznymi,
• opracowanie bazy sygnałów oraz ich zastosowanie do realizacji stanowiska badawczego systemu ciągłego monitorowania opartego o zjawisko AE. 

Partnerzy biorący udział w projekcie: 

• Katedra Robotyki i Mechatroniki, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica -> (LEADER – Koordynator projektu w Konsorcjum)
• Laboratorium Badań Stosowanych Instytutu Technologii Maszyn
  i Automatyzacji Produkcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska
  im. Tadeusz Kościuszki
• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska