Projekti / Programi
Materiali s funkcionalno porazdeljenimi lastnostmi
01. januar 2017
- 31. december 2019
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T450 |
Tehnološke vede |
Kovinska tehnologija, metalurgija, kovinski izdelki |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Materiali s funkcionalno porazdeljenimi lastnostmi, termomehanske obremenitve, termomehansko procesiranje, livarstvo, modeliranje in simulacije, visokotehnološki materiali
Raziskovalci (17)
Organizacije (3)
Povzetek
V predlaganem nadaljevanju programa za naslednje obdobje se želimo intenzivneje osredotočiti k poglobljenemu študiju nastanka in razvoja mikrostrukture kovinskih in polimernih materialov kot funkcija zunanjih natančno kontroliranih termomehanskih obremenitev, ki so lahko homogene ali nehomogene in jih lahko izkoristimo za natančen inžinering mikrostrukturnih vzorcev, ki vodijo do predpisane gradiacije posameznih izbranih lastnosti. Raziskati želimo kaj se dogaja z gradienti lastnosti pri prehodu med prostorskimi skalami in kako le-ti vplivajo na končne lastnosti. Predlagane raziskave pokrivajo medsebojno tesno povezane cilje, ki so po eni strani usmerjeni v poglobitev znanj o kinetiki elementarnih procesov, ki med razvojem mikrostrukture potekajo na različnih prostorskih in časovnih skalah v kovinskih in polimernih materialih, po drugi strani pa v študij tehnologij njihove izdelave, karakterizacije in testiranja iz katerih sledijo nato tudi aplikativni cilji. Predlagana raziskovalna metodologija temelji na modeliranju, numeričnih simulacijah, inverznih pristopih ter eksperimentalnem delu, kar vodi do celostne obravnave problemov na posameznih področjih. V raziskovalni program Materiali s funkcionalno porazdeljenimi lastnostmi so vključeni trije partnerji in sicer TECOS, C3M in Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta, Oddelek za materiale in metalurgijo s katedrami za livarstvo, za metalurško procesno tehniko in za preoblikovanje materialov. Ti partnerji tvorijo interdisciplinarno skupino, ki na tem področju dela znanstveni in tehnološki preboj. V nadaljevanju raziskovalnega programa bodo dejavnosti razdeljene na naslednja področja: teoretične študije in razvoj modelov za simulacije procesov na različnih prostorsko-časovnih skalah in njihova uporaba pri študiju elementarnih procesov in v aplikativne namene, razvoj in uporaba optimizacijskih metod, umetne inteligence ter razvoj ustreznih eksperimentalnih pristopov. Nadalje na razvoj numeričnih metod na osnovi razvojnih okolij AceFEM in AceGen ter razvoj procesnih tehnik ter tehnoloških postopkov za izdelavo materialov s posebnim poudarkom na prašni metalurgiji centrifugalnem litju, litju pod vplivom zunanjega magnetnega polja ter nadaljnjem procesiranju s pomočjo preoblikovanja ter toplotnih obdelav. Na področju polimerov pa predvsem razvoj inovativnih tehnologij brizganja. Za diseminacijo dosežkov programske skupine načrtujemo organizacijo znastvenih konferenc, saminarjev, predavanj v podjetjih ter objavah v znanstveni periodiki.
Pomen za razvoj znanosti
Materiali z visoko dodano vrednostjo in večjo vsebnostjo znanja, ki so zmogljivejši in imajo zato veliko širšo uporabno vrednost postajajo vse bolj pomembni za konkurenčnost industrije in trajnostni razvoj. V zvezi z novimi modeli proizvodne industrije so materiali ključ za dandanašnji tehnološki napredek in predstavljajo začetni korak pri dvigu dodane vrednosti izdelkov in njihovih uporabnih lastnosti. Predlagani raziskovalni program je usmerjen v razvoj nujnih tehnologij za izdelavo MFPL, kot tudi procesov, ki potekajo v materialih med procesom gradiacije njihovih lastnosti. Rezultati bodo tako pripomogli h boljšemu razumevanju mehanizmov, ki povzročajo gradiacijo. Po drugi strani pa bodo pripomogli tudi h boljšemu razumevanju vplivov različnih procesnih parametrov na lokalni razvoj mikrostrukture, kar ima velik teoretični in tudi praktični pomen. Modeliranje razvoja mikrostrukture med procesiranje MFPL bo omogočilo globlje razumevanje sinergijskih učinkov mnogih tehnoloških parametrov, ki vplivajo na razvoj mikrostruktura. Pričakujemo, da bodo predlagane raziskave prispevale v svetovno zakladnico znanja na mnogih tehnoloških področjih kot so strukturni elementi za vesoljske aplikacije, preoblikovanje materialov, livarstvo, procesna tehnika, jeklarstvo, proizvodnja polimerov in plastičnih izdelkov, po drugi strani pa je predlagan program zasnovan tako, da bo gotovo prišlo do novih odkritij in spoznanj na področju kovinskih in polimernih materialov in sicer na področju modeliranja, numeričnih simulacij, termodinamike, razvoja novih testov in eksperimentalnih metod ter razvoja novih kovinskih materialov.
Pomen za razvoj Slovenije
Razvoj visokotehnoloških materialv, ki temeljijo na naprednih znanjih, za zahtevne aplikacije v različnih verigah vrednosti od avtomobilske, letalske, vesoljske, strojne, transportne industrije, izdelkov široke potrošnje, energetike, gradbeništva, proizvodnja električne energije, itd. ima izreden tržni potencial, saj ni področja, kjer materiali ne bi igrali odločilne vloge. V Sloveniji je imamo velik delež kovinske, kovinsko- predelovalne, in livarske (71 livarn) industrije ter industrije plastike (več kot 2000 podjetij), ki dobavlja material in dele tako za domač kot tudi za tuje trge. Zaradi hitrega razvoja se pred mnoge postavljajo novi tehnološki izzivi in tudi problemi. Ker se morajo neprestano prilagajati novim zahtevam je zelo pomembno, da se fundamentalno razumevanje procesov združi s tehnološkim znanjem. Da bi zadostili tem potrebam smo člani programske skupine aktivni na več področjih, ki so vsa zelo pomembna za razvoj Slovenije: (i) Slovenski industriji nudimo mnoge raziskovalne storitve: celovit razvoj izdelkov in naprav, konstruiranje tehnoloških izdelkov na podlagi idejne zasnove, optimizacijo izdelkov in izdelavo konstrukcije prilagojene postopku izdelave izdelka, razvoj novih modelov za opis procesov materialih in za vodenje procesov, simulacije na različnih prostorsko-časovnih skalah, precizne meritve in testiranje na naši opremi, napredne računalniško podprte analize, strukturne analize, precizne analize po metodi končnih elementov, analize procesov, simulacije procesov litja kovin (gravitacijsko, nizko- in visokotlačno litje, litje v pesek, itd.), simulacije masivnega preoblikovanja (kovanje, iztiskovanje, valjanje, itd.), hitro izdelavo natančnih CAD-modelov fizičnih izdelkov, digitalizacijo velikih objektov na terenu, tudi v proizvodnji, natančno obnovo orodij, tudi kadar ni na voljo ustreznih CAD podatkov, možnost hitre reprodukcije izdelkov na osnovi digitaliziranih podatkov, precizne 3D optične meritve, prototipno in maloserijsko proizvodnjo, izdelavo prototipov iz končnih materialov, brizganje zahtevnih 2k in mikro izdelkov s kompleksno geometrijo iz plastičnih mas,brizganje izdelkov iz tekoče silikonske gume, kalibracijo simulacij brizganja plastike, itd. (ii) Člani programske skupine sodelujemo s tujimi univerzami in raziskovalnimi institucijami ter smo sodelovali in še vedno sodelujemo v mnogih evropskih projektih, vključno z FP7 in imamo tako stik z vrhunskimi tujimi raziskovalci in s podjetji z obravnavanega in sorodnih področij, s tem pa prinašamo to znanje tudi v Slovenijo. (iii) Člani programske skupine organizirajmo specialistična usposabljanja in ekskurzije za industrijo, kar je izrednega pomena za razvoj stroke in inženirske prakse. (iv) Člani programske skupine smo vključeni v pedagoški proces na Naravoslovnotehniški fakulteti, kjer smo nosilci na prvi bolonjski stopnji nosilci pri 22 obveznih in 19 izbirnih predmetih, na drugi stopnji pri 8 predmetih in pri 4 na doktorskem študiju.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2017,
2018,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2017,
2018,
zaključno poročilo
