Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Razvoj in implementacija kriogenega odrezavanja v serijsko proizvodno za povečanje produktivnosti procesov vrtanja in frezanja

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.10.00  Tehnika  Proizvodne tehnologije in sistemi   

Koda Veda Področje
T130  Tehnološke vede  Produkcijska tehnologija 

Koda Veda Področje
2.03  Tehniške in tehnološke vede  Mehanika 
Ključne besede
Implementacija, Kriogeno odrezavanje, Vrtanje, Frezanje, Serijska proizvodnja
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  34843  Jana Čebašek  Ekonomija  Raziskovalec  2017 
2.  38903  Jaka Dugar  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2017 - 2020  43 
3.  36195  dr. Pero Gatarić  Energetika  Raziskovalec  2019  81 
4.  39528  dr. Jurij Gostiša  Procesno strojništvo  Raziskovalec  2019  72 
5.  27923  Matjaž Hafner  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2017 - 2020 
6.  35396  dr. David Homar  Proizvodne tehnologije in sistemi  Mladi raziskovalec  2017  54 
7.  30322  Marjan Hudoklin  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2017 - 2020 
8.  50688  dr. Awais Ikram  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2019 - 2020  30 
9.  37944  Marija Jeretina    Tehnični sodelavec  2017 - 2020 
10.  50820  Matjaž Kern  Proizvodne tehnologije in sistemi  Mladi raziskovalec  2018 - 2020  37 
11.  05657  Ivan Kralj  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2017 - 2020 
12.  17076  dr. Davorin Kramar  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2017 - 2020  447 
13.  26559  dr. Franci Pušavec  Proizvodne tehnologije in sistemi  Vodja  2017 - 2020  610 
14.  18047  Vinko Rotar    Tehnični sodelavec  2017  38 
15.  22942  Boštjan Šifrar  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2017 - 2020 
16.  30110  Miha Štucin  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2017 - 2020 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0782  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo  Ljubljana  1627031  29.205 
2.  1558  Arex proizvodnja orodij, naprav in storitve, d.o.o. Šentjernej  Šentjernej  5383510000 
3.  1713  SIBO G. Razvoj in proizvodnja embalaže, d.o.o. v angleškem jeziku: SIBO GROUP Packaging Development and Production LTD  Škofja Loka  5316804 
Povzetek
EU spodbuja raziskave in vpeljave raznih aplikacij na področju trajnostnega razvoja in trajnostne proizvodnje, in si prizadeva k zmanjšanju onesnaževanja okolja. Skladno s tem so bili določeni tudi cilji za leto 2020, ki so znani kot "20-20-20": (1) 20% zmanjšanje emisij toplogrednih plinov v EU iz leta 1990, (2) povečanje deleža EU porabe energije, proizvedene iz obnovljivih virov na 20%, (3) 20% izboljšanje energetske učinkovitosti. Eden od načinov za dosego teh ciljev je uporaba načel trajnosti v proizvodnji, kar pri odrezovalnih tehnologijah lahko dosežemo z manjšanjem porabe energije, manjšim onesnaževanjem okolja, večjo učinkovitostjo in boljšo kakovostjo končnih izdelkov oz. z aplikativno vpeljavo kriogenega odrezavanja.   Medicinska, farmacevtska in vojaška industrija, so osrednje aktivnosti podjetij SIBO G. Razvoj in proizvodnja embalaže in AREX proizvodnja orodij, naprav in storitve, kjer njihovi izdelki predstavljajo plod slovenskega znanja in visok nivo inovativnosti na posameznih področjih. Trenutno se obe podjetji, srečujeta s podobno problematiko, ki je posledica konvencionalnega načina odrezavanja (gre za procese frezanja in vrtanja) ob uporabi emulzij na bazi olj. Pri konvencionalnem odrezavanju, kjer ima emulzija na bazi olj mazalni in hladilni učinek in pusti na površini obdelovanca ostanke olja, je emulzija uporabljena v zaprtem tokokrogu/sistemu. V tem primeru mora sistem poleg dovajanja emulzije, skrbeti tudi za čiščenje obdelovanca po odrezavanju, njegovo sušenje in zaščito pred korozijo. Splošni centralni sistem za dovod pa vključuje separatorje za odstranjevanje odrezkov in enoto za fino čiščenje (filtri, itd.). Poleg tega je takšne emulzije potrebno nadzorovati in vzdrževat, a kljub temu je njihova obstojnost omejena. Vsebnost nečistoč se postopno povečuje in lahko se pojavi mikrobiološka razgradnja emulzij na bazi olj, kar povzroči neprijeten vonj in sedimentacijo usedlin v cevovodih, itd.   Podjetji se želita izogniti omenjenim težavam z monitoringom emulzij na bazi olj, ter z implementacijo LCO2 kriogenega odrezavanja v proizvodnjo, doseči čiste in okolju ter naravi prijazne procese odrezavanja. Poleg suhega in čistega procesa, želijo oba podjetja izkoristiti tudi številne druge benefite. Povečana obstojnost orodja, izboljšanje lomljivost in evakuacija odrezkov, izboljšanje kakovosti integritete površine, povečanje rezalnih hitrosti in s tem hitrejše odrezavanje, itd. so le delček prednosti kriogenega odrezavanja pred konvencionalnim ob uporabi emulzij na bazi olj. Tako, da z uvedbo kriogenega odrezavanje, ne doprinesemo le k čistosti samega procesa, ampak pridemo tudi do cenejše proizvodnje in povečanja produktivnosti.   Skozi projekt želimo v obeh podjetjih z implementacijo kriogenega LCO2 odrezavanja v proizvodnjo doseči zastavljene cilje in benefite, ki jih takšen način odrezavanja prinaša. To bomo dosegli skozi izvedbo 6ih zaporednih delovnih sklopov (DS), ki si sledijo v premišljenem zaporedju. Za lažje planiranje in vodenje projekta so DS razvrščeni v tri zaporedne faze: 1. faza: začetek projekta – priprava: priprava in nabava opreme za kriogeno LCO2 frezanje in vrtanje: - DS1: Izdelava specifikacij za opremljanje/nadgraditev obstoječih strojev s tehnologijo kriogenega LCO2 frezanja in vrtanja -      DS2: Izdelava in nabava opreme za nadgradnjo strojev za kriogeno LCO2 frezanje in vrtanje 2. faza: temeljna umestitev in optimizacija kriogene LCO2 tehnologije v proizvodnji obeh podjetij: - DS3: Nadgradnja strojev, zagon in testiranje delovanja kriogenega LCO2 frezanja in vrtanja -      DS4: Optimizacija in prilagoditev rezalnih parametrov za kriogeno LCO2 frezanje in vrtanje za dosego najučinkovitejše proizvodnje 3. faza: zaključna analiza - spremljanje ekonomskih, okoljevarstvenih in drugih benefitov aplicirane kriogene tehnologije: - DS5: Ekonomska in okoljevarstvena analiza - DS6: Spremljanje vpliva na obdelovalne stroje, delovno okolje, delavce
Pomen za razvoj znanosti
V Sloveniji je veliko podjetij čigar izdelki ali polizdelki predstavljajo plod slovenskega znanja in visok nivo inovativnosti. Med takšna podjetja zagotovo sodita tudi podjetji SIBO in AREX. V obeh podjetjih je, poleg razvoja novih izdelkov, fokus usmerjen v postavitev izdelovalnih tehnologij in zagon serijske proizvodnje oz. stalna izboljšava obstoječe serijske proizvodnje. Tako je poleg določitev rešitev in razvoja alternativnih tehnologij, za njihove ključne izdelke, cilj poiskati/določiti optimalnejše/učinkovitejše tehnologije izdelave teh izdelkov s povečanjem produktivnosti, kakovosti izdelka in okoljske varnosti ter varnosti delavcev. Rešitev za nadgradnjo obstoječih tehnologij je v obeh primerih tako pričakovana preko vpeljave kriogene tehnologije, na bazi utekočinjenega ogljikovega dioksida LCO2 (ang. Liquid Carbon Dioxide), v strateško slovensko industrijo.   V obdelovalni industriji, v Sloveniji in drugod po Evropi (in svetu), se trenutno še vedno največkrat uporablja konvencionalni dovod emulzij na bazi olj, ki je z vidika vpliva na naravo in zdravje več kot problematičen, ter tako ne predstavlja bodočnost v luči trajnostnega razvoja. Trend razvoja je orientiran v suhe in čiste obdelave s povečano produktivnostjo in kakovostjo obdelanih površin. Zato ima v tej fazi, predlagana tehnologija kriogenega LCO2 odrezavanja z učinkovitim hlajenjem, veliko relevantnost in potencial, k doseganju zastavljenih ciljev.   Preko analize obnašanja in možnosti apliciranja tehnologije v serijsko proizvodnjo, bi rezultati tega projekta doprinesli k boljšemu poznavanju kriogenega LCO2 odrezavanja, kar bi omogočilo realizacijo implementacije te tehnologije v serijsko proizvodnjo. S tem bi, ne samo podjetji SIBO in AREX, temveč tudi druga slovenska podjetja (tudi SME-ji), ki se ukvarjajo z odrezavanjem, imela možnost povečati produktivnost in v končni fazi konkurenčnost na globalnem trgu. Razvidno in pričakovano je, da je potenciali vpliv rezultatov velik in da imajo, dolgoročno gledano, lahko rezultati velik pomen za slovensko gospodarstvo.
Pomen za razvoj Slovenije
Za najbolj natančno izdelavo se še vedno v večini primerov uporablja konvencionalno odrezavanje z emulzijami na bazi olj, ki pa ima veliko negativnih vplivov, tako na okolje, kot tudi na človeka.   Pri konvencionalnem odrezavanju, kjer ima emulzija na bazi olj mazalni in hladilni učinek in pusti na površini obdelovanca ostanke olja, je emulzija uporabljena v zaprtem tokokrogu/sistemu. V tem primeru mora sistem poleg dovajanja emulzije, skrbeti tudi za čiščenje obdelovanca po odrezavanju, njegovo sušenje in zaščito pred korozijo. Poleg tega je takšne emulzije potrebno nadzorovati in vzdrževat, a kljub temu je njihova obstojnost omejena. Vsebnost nečistoč se postopno povečuje in lahko se pojavi mikrobiološka razgradnja emulzij na bazi olj, kar povzroči neprijeten vonj, sedimentacijo usedlin v cevovodih, zdravstveno škodljivost (dermatitisi, itd.), itd.   Podjetji se želita izogniti omenjenim težavam z monitoringom emulzij na bazi olj, ter z vpeljavo LCO2 kriogenega odrezavanja, doseči čiste in okolju ter naravi prijazne procese odrezavanja, ob povečanih performancah procesa.   Glavni gospodarski in družbeni doprinos tega projekta je implementacija kriogenga LCO2 odrezavanja v slovensko industrijo. S tem bomo dosegli čiste in okolju prijazne ter trajnostne odrezovalne procese, obenem pa bomo izkoristili temeljne prednosti takšnega načina odrezavanja v smislu povečanja produktivnosti in posledično konkurenčnosti na zahtevnem globalnem trgu. Vse to bomo usvoji preko dosega specifičnih ciljev: -  implementacija kriogenega LCO2 odrezavanja, ter tako uspešna zamenjava dosedanjega konvencionalnega načina odrezavanja z emulzijami na osnovi olj z odrezavanjem, ki predstavlja alternativo v luči trajnostnega razvoja: + zmanjšati ekološki odtis odrezovalnih procesov, + povečati produktivnost, preko povečanja rezalnih hitrosti, kot posledica manjše obrabe in daljše obstojnosti orodij, + zmanjšati stroške v redni proizvodnji, zaradi podaljšanje obstojnosti orodja, suhega in čistega procesa ter tako brez potrebe po dodatni operaciji čiščenja stroja, obdelovanca in delovnega okolja ter nepotrebne reciklaže emulzije, -  z uspešnim prehodom v serijsko proizvodnjo, je dodatni cilj proces narediti fleksibilen za uporabo na širokem spektru obdelovalnih centrov, kar pa bi v prihodnje omogočalo aplikacijo na širše področje SME industrije, tudi za obdelavo manj zahtevnih izdelkov ob zagotavljanju povečane produktivnosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Vmesno poročilo, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Vmesno poročilo, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno