Projekti / Programi
RAZISKAVE IN RAZVOJ INOVATIVNE KRIOGENE ASISTENCE ZA POVEČANJE ENERGETSKE UČINKOVITOSTI IN TRAJNOSTI ODREZOVALNIH PROCESOV
| 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 |
Odrezavanje, Kriogenika, Trajnost, Suh proces, Innovativnost, Performance, Učinkovitost
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
26559 |
dr. Franci Pušavec |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Vodja |
2014 - 2016 |
610 |
Organizacije (1)
Povzetek
Akronim projekta: Cryo4IMPORVES
Okoljski problemi, ki jih povzroča poraba naravnih virov in onesnaževanje v proizvodnji ter uporabi izdelkov, vodijo do povečanih potreb po strožjih ukrepih/predpisih na področju proizvodnje izdelkov. Trajnostni razvoj je tako postal globalno najpomembnejša skrb, ki mu je treba slediti za doseganje dejanskega in dolgotrajnega razvoja na vseh področjih. Ta ideja je dobro opredeljena in izvajana na nekaterih področjih, vendar obstaja veliko pomanjkanje izvaja teh načel v proizvodnih sistemih in tehnologijah. Proizvodna industrija je poleg nacionalnih in globalnih predpisov/zakonodaje dodatno pod ekonomskim pritiskom zaradi skušanja nadomestitve povečanja stroškov ter na drugi strani ustvarjanja dodane vrednosti pri svojih izdelkih. Zato se povečuje pomembnost potrebe po tehnoloških inovacijah, z razvojem trajnostnih proizvodnih sistemov in tehnologij, ki so v skladu z EU in globalnimi strategijami trajnostnega razvoja. Obdelovalna industrija v proizvodnji za hlajenje/mazanje (CL) odrezovalnih procesov še vedno uporablja hladilno mazalna sredstva na osnovi olj, čeprav so ta poznana kot eden najbolj netrajnostnih elementov. Zato je v tem okviru, cilj projekta vpeljati prednosti odličnih lastnosti inovativnega kriogenega odrezavanja (CRYO), ter jih/ga razviti ter razširiti v novo generacijo asistenčnih medijev za odrezovalne tehnologije.
CRYO predstavlja čist odrezovalni proces, kjer je namesto oljnih emulzij uporabljen eden od kriogenih medijev (utekočinjeni dušik). Dušik je znan kot hladen (-196°C) in inertni plin, ki je v 78% prisoten v zraku, ki ga dihamo in je zato iz zdravstvenega in okoljskega vidika neproblematičen. Prednosti CRYOa so povečanje performanc procesa odrezavanja in izboljšanje kakovosti obdelanih površin. Kljub temu, CRYO še vedno ni uporabljan v realnem industrijskem okolju, kar potrjuje nujnost nadaljnjega razvoja. Razlog za to je še vedno nizka raven razvitih rešitev in na drugi strani visoka kompleksnost procesa.
Kljub veliki konkurenci na področju CL fluidov, je zelo aktualna potreba po razvoju inovativnih hladilno/mazalnih principov, ki so ekološko prijaznejši, zdravstveno ugodnejši in z vidika odrezovalnih procesov performančno boljši. Dodatno, to pomeni ne le dobrih hladilnih lastnosti (temperatura, obraba, itd.), ampak tudi mazalne karakteristike (trenje, obraba, itd.), suhost obdelave, energetske učinkovitosti, produktivnosti (cikli obdelave), obstojnosti proizvodov, okoljske prednosti, ter vplivnosti na zdravje in varnost (EHS). Na kratko je to opredeljeno z zagotavljanjem REACH zakonodaje in ciljev EU SDS, EU Lisbon agenda, itd.
Ključen cilj projekta (Cryo4IMPROVES) so inovacije za razvoj popolnoma nove modularne konstrukcije sistema za kriogeno odrezavanje, zasnovane v smeri industrijskih potreb na različnih odrezovalnih procesih (struženje, frezanje, vrtanje). Koncept sistema bo razvit in prototipno izdelan preko dveh inovacij (ZAUPNO): (1) razvoj diagnostike/senzorja za karakterizacijo dovedenega kriogenega fluida in (2) nadgradnjo superiornega hladilnega efekta kriogenega fluida za zagotavljanje signifikantnega mazalnega vpliva. Prvo bo doseženo s posebno konceptualno idejo optičnega senzorja. Druga pa predstavlja novo idejo homogene suspenzije inženirskih nano delcev (ENP), MoS2 koaksialnih nanocevk (patent, 2010) z odličnimi mazalnimi lastnostmi, in utekočinjenega dušika
Za potrditev in napovedovanje sposobnosti razvitega sistema/tehnologije, bodo razviti FEM modeli napovedovanja odrezovalnih performanc. Rezultati bodo v končni fazi eksperimentalno verificirani na realni industrijski aplikaciji/problematiki.
Nov sistem/tehnologija kriogenega odrezavanja bo tako predstavljala kombinacijo izboljšane robustnosti CRYO sistem in novo generacijo asistenčnih medijev za odrezovalne tehnologije, z izboljšanimi hladilno-mazalnimi lastnosti. Tako bo rezultat izboljšanje trajnosti procesa dosežen z vidika zmanjšanja energetske potratnosti, zmanjšanja onesnaževa
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati projekta kažejo velik potencial za razvoj oz. doprinos k znanosti preko prispevanja k boljšemu razumevanju novih zahtevnih materialov in njihovih obdelovalnih/odrezovalnih možnosti. Dodatno je bil z dvigom dela in področja na znanstveni nivo izveden korak k razvoju novih smeri in področij raziskav znanosti pri iskanju načinov za povečanje tehnološke produktivnosti, učinkovitosti in trajnosti proizvodnih postopkov na industrijskih, izobraževalnih in znanstvenih področjih. Kljub aktualnosti razvoja inovativnih trajnostnih rešitev, je ostajalo veliko pomanjkanje raziskav na področju organiziranosti akademske kulture pri učinkovitosti prenosa tehnologij in pri zagotovitvi kritične meje inovativnosti. Projekt z rezultati kaže doprinos k področju preko razvitih inovativnih rešitev, ki jih je mogoče v aplikativni luči industrializirati. Tako se bodo lahko ideja in vse rešitve/inovacije/rezultati tega dela raziskovalnega projekta uporabljala na high-tech tehnologijah, ki so aktualne v industrijskem in znanstvenem okolju. Laboratorij za odrezavanje na Fakulteti za strojništvo je s tem projektom še bolj utrdil svoj raziskovalni položaj med inštitucij v Evropi in globalno, ki se z obravnavano tematiko ukvarja. Dodatno so s tem potrebe in možnosti za objavo rezultatov v uglednih, mednarodno priznanih revijah z visokim faktorjem vpliva povečale, kar vodi v povečanje ugleda in promocije znanosti, raziskovalne inštitucije in države v tujini. Povezovanje projektne ideje in vodjeve raziskovalne skupine z drugimi mednarodnimi raziskovalnimi partnerji/projekti, ki delajo na podobnem področju, je pripomoglo k izboljšanju EU znanosti na področju teoretičnih in aktualnih dilem, ter reševanju njihovih implementacijskih možnostih za doseganje koristi naše prihodnosti. Program je prispeval k zapolnitvi vrzeli na področju raziskav in strateškega položaja znanosti proizvodnih tehnologij, zlasti z vidika ekonomske mreže, okoljskih ter družbenih segmentov, za njihovo splošno integriteto. Z vidika znanosti v EU, je projekt prispeval tudi k izboljšanju R&D okoliščin ter današnje stabilnosti znanosti. Poleg tega je analiza in uporaba načela trajnosti na procesih ter njihov položaj pomembno okrepila znanje s področja trajnosti in njenega celostnega položaja v znanosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Vlada je v razvojnih strategijah opredelila med drugim tudi trajnost/vzdržnost kot eno od ključnih področij razvoja Slovenije. To dejstvo prinaša dodatno težo izvedenega projekta, ki ponuja razširitev uporabe načel trajnostnega razvoja na področja proizvodnje in proizvodnih procesov/tehnologij slovenske industrije. Na podlagi predstavljenih rezultatov, je prencipielno raziskovalno paradigmo Evrope možno zagotovi, neposredno z raziskovalnimi stimulacijami in sledenju kazalnikov trajnosti na znanstveni ravni. Pokazano je, da uporaba trajnostnih načel v proizvodnih tehnologijah EU industrije lahko igra pomembno vlogo pri spodbujanju doslednega nacionalnega in gospodarskega/ekonomskega razvoja, preko preureditve socialnih vrednot, predvsem pri prenosu delovnih mest in dohodka (akumulacije) iz ekonomskih uspešnih mest na ekonomsko šibka področja, z revno ali izčrpano industrijsko infrastrukturo, ter ustvarjanjem novih delovnih mest. Poleg tega lahko prispeva k ohranjanju prebivalstva na manj razvitih območjih, k ohranjanju kulturne dediščine in kulture regije, ter revitalizacije ustreznih industrij. Vendar pa je za vse to nujno zagotoviti potrebne pogoje, da prepričajo zanimanje investitorjev in partnerjev v teh regijah. Rezultati projekta v celoti sledijo nacionalni politiki. Med drugim je projekt preko rezultatov pripomogel k demostraciji kriogene tehnologije odrezavanja, kar ima za posledico dogovore slovensko industrijo po implementaciji tehnologije v slovenski prostor/podjetja. Področja pogovorov so predvsem povezana s kompleksnimi sistemi in inovativnimi tehnologijami, obdelave state-of-the-art kovinskih in nekovinskih materialov ter tehnologij, ki so okolju bolj prijazni in so osnova za trajnostno ekonomijo. Raziskava je tako podala nekatere odgovore na izzive ekonomskega mreženja in prispevka k boljšemu konkurenčnemu položaju slovenskih podjetij. Dodatno rezultati kažejo možnosti po oživiti gospodarski sektor z novimi podjetji, ki bodo temeljili na inovativnem znanju. Rezultati programa so usmerjeni v povečanje ekonomskega položaja in zmogljivosti/produktivnosti slovenskih podjetij, medtem ko je predlagana smer razvoja tehnologije usmerjena predvsem v proizvodnjo visoko zahtevnih izdelkov iz state-of-the-art materialov (medicina, prototipna proizvodnja, vojaška industrija, letalska industrija, avtomobilska industrija, itd.). Poleg tega lahko pričakujemo, da bodo rezultati projekta, ki nakazujejo da je razvojna skupina projekta ena vodilnih na področju, preko družbenih in gospodarskih iniciativ, v naslednji fazi implementacije, pritegnili tuje partnerje za sodelovanje z našo industrijo in znanstvenimi inštitucijami.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
