Projekti / Programi
Hitra karakterizacija dinamične korenske trdnosti polimernih zobnikov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.11.00 |
Tehnika |
Konstruiranje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
polimeri, zobniki, utrujanje, korenska trdnost, dinamična trdnost, temperatura, testiranje, upogibni preizkus, napetost, lom
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
36764 |
dr. Damijan Zorko |
Konstruiranje |
Vodja |
2021 - 2023 |
77 |
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskave v projektu bodo osredotočene na korensko trdnost polimernih zobnikov. Pri vrednotenju korenske trdnosti polimernega zobnika je potrebno izračunano korensko napetost primerjati z dopustno napetostjo za izbrani material. To se določi kot kvocient med dinamično trdnostjo materiala in faktorjem varnosti. Pri tem se pojavi problem, saj je za polimerne materiale na voljo le malo podatkov o dinamičnih trdnostih, predvsem v območju zelo velikega števila ciklov (nad 107). Obstoječi modeli vrednotenja korenske trdnosti polimernih zobnikov ne ločijo med fazo nukleacije razpoke in fazo rasti razpoke do končnega trenutnega loma zoba. Število ciklov potrebno za nukleacijo razpoke in cikli potrebni za rast razpoke do končnega loma zoba tako niso posebej okarakterizirani. Dinamično trdnost polimernih materialov, se za namen vrednotenja korenske trdnosti zobnikov, določa s testiranjem referenčnih zobniških dvojic ali z obremenjevanjem zobnikov na pulzatorju. Pri obeh metodah lahko zraven same obremenitve na napetostno stanje v zobniku vplivajo tudi drugi dejavniki, kot npr. tolerance ozobja, obraba zob in deformacija zob. Zahtevna in nezanesljiva je tudi meritev napetosti v preizkušanem zobniku. Obe obstoječi metodi določanja dinamične trdnosti predpisujeta izvajanje preizkusa do popolne odpovedi zobnika. Na dinamično trdnost polimernega materiala močno vpliva temperatura. Pri določevanju dinamične trdnosti materiala s testiranjem zobniške dvojice, je tako potrebno temperaturo zobniške dvojice ustrezno kontrolirati na željenem temperaturnem nivoju. Karakterizacija enega samega polimernega materiala lahko traja več kot pol leta, kar precej omejuje uporabo novih polimernih materialov v zobniških aplikacijah. Za izdelavo polimernih zobnikov se večinoma uporabljajo delnokristalinični termoplasti. Na dinamično trdnost teh materialov vpliva tudi stopnja kristaliničnosti. Pri izdelavi z injekcijskim brizganjem je stopnja kristaliničnosti odvisna od procesnih parametrov brizganja. Večja stopnja kristaliničnosti ima tudi pozitiven vpliv na doseganje zahtevane natančnosti geometrije zobnikov. Cilj raziskovalnega projekta bo razvoj novih metodologij za karakterizacijo dinamične trdnosti polimernih materialov, da bo ta uporabna za vrednotenje korenske trdnosti polimernih zobnikov. Raziskava bo razdeljena na štiri dele. V prvem bomo ugotavljali primernost določanja dinamične trdnosti s cikličnim upogibnim preizkusom. V drugem delu bomo raziskali možnosti za hitrejšo karakterizacijo dinamične trdnosti polimernih in kompozitnih materialov v območju zelo velikega števila ciklov. Tretji del raziskav bo namenjen ugotavljanju vpliva kristaliničnosti na dinamično trdnost polimernega materiala in posledično na korensko trdnost polimernega zobnika. Četrti del bo namenjen formulaciji novega modela za napovedovanje življenjske dobe polimernih zobnikov glede na kriterij korenske trdnosti. Model bo posebej obravnaval fazo nukleacije razpoke in fazo rasti razpoke in bo omogočal natančnejše napovedovanje odpovedi zaradi loma v korenu zoba. Pričakovani rezultat projekta bo nova hitrejša, enostavnejša, cenejša in energijsko učinkovitejša metoda za karakterizacijo dinamične trdnosti polimernega materiala, ki se jo bo lahko uporabilo za vrednotenje korenske trdnosti polimernega zobnika. Tako bo omogočena hitra karakterizacija novih modernejših polimernih materialov. Rezultat projekta bo tudi nov natančnejši model za napovedovanje odpovedi polimernih zobnikov zaradi loma v korenu zob. Z boljšim poznavanjem zmogljivosti materiala in natančnejšim modelom za napovedovanje odpovedi bo mogoča boljša izkoriščenost materiala. Pričakovani rezultati bodo tako imeli pomemben doprinos k okoljski in ekonomski vzdržnosti. Rezultate projekta bo možno aplicirati kot dopolnitev priporočila VDI 2736 ali kasnejšega standarda pod okriljem ISO organizacije.
