Nowe systemy pozwolą prześcignąć konkurencyjnych producentów
Skracanie cyklu produkcyjnego grozi pogorszeniem precyzji narzędzi i jakości wyrobów, co rodzi konieczność tworzenia nowych materiałów i technik. Rozwiązanie tego problemu może nadejść ze strony stosunkowo nowej dziedziny, jaką jest mechatronika. Mechatronika wykorzystuje zdobycze technologii mechanicznych, elektronicznych i komputerowych do projektowania i wytwarzania produktów o zwiększonej funkcjonalności. Europejscy naukowcy biorący udział w projekcie HYMM postanowili stworzyć nowe materiały inteligentne do wykorzystania w narzędziach produkcyjnych stosowanych w niedrogich hybrydowych strukturach mechatronicznych. Materiały inteligentne to takie materiały, które reagują na zmiany zachodzące w środowisku, podobnie jak organizmy żywe. Są one szeroko stosowane w czujnikach i siłownikach. Głównym celem było stworzenie inteligentnych, elastycznych i szybkich systemów obróbki pozwalających zdecydowanie skrócić czas produkcji przy jednoczesnym zwiększeniu precyzji. Naukowcy opracowali mechatroniczne narzędzia symulacyjne do oceny wydajności badanych koncepcji. Za pomocą oprogramowania zbadali, a następnie wyprodukowali hybrydowy kompozyt składający się z falistego rdzenia i matrycy wykonanej z polimerów wzmocnionych włóknami węglowymi (CFRP). Materiał kompozytowy wykorzystano następnie do wyprodukowania części bijaka, o połowę lżejszej od konwencjonalnego odpowiednika. Większa zdolność tłumienia drgań, jaką wykazuje ten element, ma kluczowe znaczenie dla przyspieszenia osiowego, a tym samym dla możliwości zwiększenia szybkości obróbki bez uszczerbku dla precyzji. Stworzenie sprzętu i oprogramowania do inteligentnej kontroli struktur mechatronicznych było ostatnim elementem prac, który umożliwił skonstruowanie prototypowego bijaka testowego wykonanego z CFRP i wykorzystującego inteligentne czujniki ze światłowodową siatką Bragga (FBG). Komputerowy model pozwolił przewidzieć odchylenia końcówki narzędzia w warunkach obciążenia statycznego i termicznego w oparciu o dane dostarczane w czasie rzeczywistym z czujnika, a tym samym uzyskać inteligentne funkcje adaptacyjne. Struktury mechatroniczne stworzone przez uczestników projektu HYMM charakteryzują się mniejszą masą i wyższą wydajnością w porównaniu z konwencjonalnymi narzędziami do obróbki. W dłuższej perspektywie, dalsze ulepszanie materiałów, procesów i oprogramowania sterującego może znacząco obniżyć koszty produkcji, z korzyścią dla europejskich producentów zmagających się z coraz silniejszą światową konkurencją.
