Teksturowanie laserowe zwiększa odporność na zużycie części mechanicznych smarowanych olejem
Jednym z głównych powodów awarii maszyn wykorzystujących ruchome części smarowane olejem (łożyska, koła zębate, wałki rozrządu itp.) jest „głód olejowy”. Dzieje się tak, gdy smar nie pokrywa całej mechanicznej powierzchni ciernej lub gdy grubość powłoki hydrodynamicznej nie jest wystarczająca do odpowiedniego nasmarowania. Zjawisko to występuje szczególnie często w określonych warunkach, takich jak zimny rozruch, drgania czy wysoka prędkość obrotowa. Powszechnie stosowane metody, na przykład dodatki do olejów, natryski cieplne czy powlekanie sposobem fizycznego osadzania z fazy gazowej mają na celu poprawę ogólnej odporności na zużycie, ale nie są w stanie zapobiec samemu problemowi niedostatecznego nasmarowania. Ponadto technologie te są stosunkowo drogie, podnoszą poziom złożoności i zwiększają wpływ na środowisko. Przede wszystkim jednak są to jedynie obejścia, które nie rozwiązują podstawowego problemu. Firma zajmująca się transferem technologii, IfU Diagnostic Systems, przeprowadziła studium wykonalności nowej metody modelowania powierzchni elementów mechanicznych w skali mikro i nano, którą nazwała NGenMech. Środki UE (wsparcie pierwszej fazy Instrumentu dla MŚP) umożliwiły projektowi NGenMech przybliżenie technologii do gotowości do wprowadzenia na rynek poprzez przeprowadzenie bardziej szczegółowej analizy rynku, opracowanie biznesplanu oraz zakończenie analizy wykonalności technologicznej, walidacji technologii i oceny ryzyka, a także aktualizację prawa własności intelektualnej i strategii inwestycyjnych.
Lasery o ultrakrótkich impulsach
Lasery o ultrakrótkich impulsach emitują impulsy światła, które trwają zazwyczaj od kilku femtosekund do kilku pikosekund. Ponieważ gęstość energii osiągana w miejscu poddawania elementu obróbce może być bardzo wysoka (np. impuls 10-pikosekundowy o energii 100 mikrodżuli może mieć moc szczytową wynoszącą 10 megawatów), umożliwia ona mikroobróbkę powierzchni przez ablację na zimno. Ablacja na zimno to precyzyjny proces usuwania materiału poprzez odparowywanie lub sublimację – zamiast gotowania materiału – zapewniający wysokiej jakości teksturowanie bez konieczności podgrzewania danej strefy. „Problem z typowymi metodami radzenia sobie z »głodem olejowym« polega na tym, że dotyczą one ogólnej odporności na zużycie i wykorzystują statyczne podejście do dynamicznego problemu”, mówi Antje Wilhelms, koordynator projektu. Wykorzystanie takich precyzyjnie wycinanych laserowo części może zmniejszyć współczynnik tarcia od dwóch do trzech razy, poprawić wydajność i niezawodność oraz zmniejszyć potrzeby konserwacyjne. Ogólnie rzecz biorąc, może to podwoić żywotność całej maszyny.
Bardziej ekologiczna produkcja i użytkowanie
Technologia NGenMech umożliwiłaby ograniczenie ilości surowców wykorzystywanych przez producentów, zmniejszenie potrzeby wymiany smarów olejowych oraz obniżenie kosztów i przestojów w produkcji. Dla konsumentów oznaczałoby to bardziej trwałe produkty przy mniejszej ilości napraw i krótszych przestojach, a producenci skorzystaliby na aktywach o wyższej wartości dodanej przy mniejszym zużyciu surowców i energii. Aby można było wprowadzić technologię NGenMech na rynek, musi ona zostać zautomatyzowana i odpowiednio skalibrowana na demonstracyjnej linii produkcyjnej partnera przemysłowego. Obecnie firma IfU prowadzi rozmowy z kilkoma firmami przemysłowymi zainteresowanymi komercjalizacją technologii NGenMech. „Technicznie rzecz biorąc, kolejnym krokiem jest zaprojektowanie i przetestowanie optymalnych tekstur powierzchni dla różnych zastosowań, podobnie jak w przypadku projektowania i optymalizacji powierzchni opon samochodowych dla różnych warunkach pogodowych”, mówi Antje Wilhelms.
Słowa kluczowe
NGenMech, olej, smarowanie, maszyna, zużycie, laser, impuls