Suvremene metode oblikovanja

Voditelj grupe

prof. dr. sc. Dražen Bajić

Suradnici

izv. prof. dr. sc. Branimir Lela
doc. dr. sc. Sonja Jozić
Mario Veić, asistent
Jure Krolo, asistent

Opis područja istraživanja i specifičnih aktivnosti

  1. obrada odvajanjem čestica
  2. oblikovanje deformacijom
  3. aditivne tehnologije
  4. CAD/CAM,
  5. upravljanje i nadzor postupaka deformiranja i obrade odvajanjem,
  6. recikliranje materijala
  7. mikrooblikovanje
  8. reverzibilno inženjerstvo.

Opis laboratorija i opreme

Istraživačke aktivnosti grupe odvijaju se unutar tri laboratorija:

  1. Laboratorij za CAD/CAM opremljen sa 6 radnih jedinica, s instaliranim softverima za
    CAD/CAM tehnologiju (CATIA i CIMCO) i CNC tokarilicom EMCO PC Turn 50.
  2. Laboratorij za alatne strojeve – opremljen konvencionalnim alatnim strojevima (tokarilica, glodalica, bušilice, pile, brusilice, blanjalica, stroj za izradu zupčanika, provlačilica, itd.), CNC obradnim centrom SPINNER VC560, sustavom za hlađenje komprimiranim hladnim zrakom (HKHZ) – Cold Air Gun 610 BSP Vortec, sustavom za hlađenje minimalnim količinama ulja (MQL), 3D printerom Z250 ZCorp, mjernom opremom (sustav za mjerenje sile i momenta rezanja, uređaj za mjerenje hrapavosti, USB mikrokamera za mjernje trošenja alata, uređaj za mjerenje snage, itd.).
  3. Laboratorij za deformiranje opremljen s dvije hidrauličke preše kapaciteta 70 t i 100 t s pripadajućim alatima, sustavom za mjerenje dinamičkih i statičkih sila deformiranja, linearnim inkrementalnim enkoderom itd.

Kontakti s akademskim i drugim institucijama:

-Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet,
-Sveučilište u Osijeku, Strojarski fakultet u Slavonskom Brodu,
-Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje,
-Gospodarski subjekti: (DrLuigi d.o.o., Simulatori Roso d.o.o., Neir d.o.o., DTD d.o.o., Logistika
-Violeta d.o.o., AD Plastik d.o.o., Brodosplit – brodograđevna industrija Split d.d.)

Opis dosadašnje suradnje s akademskim i drugim institucijama

Suradnja s akademskim institucijama obuhvaća razmjenu iskustava, zajednička istraživanja i objavljivanje istraživačkih postignuća u časopisima i na međunarodnim znanstvenim skupovima.
Suradnja s privredom obuhvaća konstruiranje proizvoda u 3D CAD paketu CATIA i izradu prototipa aditivnom tehnologijom 3D printanja ili CNC obradom na obradnom centru, istraživanje obradivosti zahtjevnih materijala, izrada završnih i diplomskih radova, itd.

opis istraživanja

Modeliranje i optimiranje postupaka obrade materijala (MOPOM)

Opis istraživanja za razdoblje od 5 godina

Zelena proizvodnja predstavlja modernu održivu strategiju proizvodnje, te kao takva uzima u obzir želje i potrebe  ekonomije, društva  i okoliša. Istraživanjem je obuhvaćena  provedba interdisciplinarnog  sagledavanja implementacije  i nadzora zelene proizvodnje. Naglasak je stavljen na postupke obrade odvajanjem čestica i obrade deformiranjem.

Učinkovitost obrade  odvajanjem čestica osigurana je primjenom sredstava  za hlađenje, ispiranje i podmazivanje (SHIP). Međutim, teško obradivi materijali te veća pozornost usmjerena  na negativne učinke SHIP-a doveli  su do nužnosti pronalaska novih tehnološki i ekonomski konkurentnih rješenja koja nisu prijetnja održivosti. Okosnicu istraživanja predstavlja primjena alternativnih tehnika hlađenja i podmazivanja kao što su upotreba minimalnih količina SHIP-a, hlađenje komprimiranim hladnim zrakom, kriogeno hlađenje te kombinacija hladnog zraka i minimalnih količina SHIP-a. Planiraju se eksperimentalna istraživanja različitih postupaka  obrade  odvajanjem čestica uz primjenu konvencionalnih  i alternativnih tehnika hlađenja te usporedba rezultata.

Ideja istraživanja je i izraditi inovativni proces direktnog recikliranja metalnih i/ili nemetalnih materijala kojima je istekao eksploatacijski vijek ili su nastali kao otpad u proizvodnji. Danas se uglavnom recikliranje metala  odvija ponovnim taljenjem, a u ovom radu bi se osmislio proces direktnog recikliranja bez taljenja koristeći se principima velike plastične deformacije te postupcima toplog i hladnog valjanja i/ili istiskivanja. Planiraju se eksperimentalna istraživanja recikliranja metala  te  razvijanje matematičkih  modela  koji opisuju ponašanje svojstava poluproizvoda dobivenih novim procesom te njihova analiza, testiranje i verifikacija na eksperimentalnim podacima. Osmišljena oprema koristila bi se za proizvodnju materijala sa sitnozrnatom tj. nanokristalnom strukturom u svrhu poboljšanja mehaničkih svojstava materijala. Miješanjem metalnog otpada i nemetalnih materijala bi se istraživala mogućnost izrade kompozita.

Primjenom alternativnih vrsta hlađenja  i  recikliranjem odvojene  čestice te  njenim pretvaranjem u sirovinu grupa je svoju aktivnost usmjerila ka istraživanjima koja se odnose na održivu proizvodnju.

Program rada za razdoblje od 5 godina

  1. U prvoj godini će se nakon  izrade uređaja  prilagoditi svi potrebni  parametri  inovativnog procesa recikliranja. Konstrukcija uređaja će se projektirati korištenjem računalnih programa za 3D modeliranje te analizu metodom  konačnih elemenata.  Nakon provedene  simulacije izvršit će se pravilan odabir materijala za uređaj  te će se provesti  odgovarajuća toplinska obrada.   Napravit  će  se  više  faza  istraživanja  gdje  će  se  prilagoditi  sustav  regulacije temperature procesa, podmazivanja pod visokim tlakovima i temperaturama, te mjerenja sila tokom procesa. Izvest će se preliminarni eksperimenti kako bi se uspostavila ponovljivost i izvedivost procesa recikliranja.U području obrade odvajanjem čestica provest će se opsežna istraživanja u literaturi, a vezano za mogućnosti primjene alternativnih tehnika hlađenja u postupcima tokarenja  i glodanja. Poseban naglasak bit će na teorijskoj analizi utjecaja ulaznih veličina procesa na sile rezanja, integritet obrađene  površine, trošenje alata, itd. Preliminarnim istraživanjima definirat će se dopustivo područje ulaznih veličina procesa obrade za obradive i teškoobradive materijale.
  2. U drugoj godini bit će napravljeno eksperimentalno  istraživanje svojstava recikliranih materijala  i  usporedba  s konvencionalnim postupkom  recikliranja. Provest će se detaljno određivanje fizikalnih  i mehaničkih svojstava recikliranih materijala. Isto tako u području obrade odvajanjem čestica provest će se opsežna eksperimentalna istraživanja  primjene  hlađenja  komprimiranim  hladnim  zrakom  i  usporedba   dobivenih rezultata s obradom uz primjenu konvencionalne tehnike hlađenja emulzijom ulja i vode.
  3. U trećoj godini, u svrhu razvoja matematičkih modela, izvest će se određen broj eksperimenta prema eksperimentalnom planu. Za razvoj matematičkih modela koristit će se u najvećoj mjeri statistička analiza. Isto tako provest će se verifikacija, obrada i analiza rezultata modeliranja te sama optimizacija procesa.
  4. U četvrtoj godini bi se istraživala mogućnost proizvodnje materijala s finom  sitnozrnatom strukturom u svrhu unapređenja mehaničkim svojstava materijala. Isto tako bila bi istražena mogućnost miješanja metala i nemetala u svrhu dobivanja kompozitnih materijala s poboljšanim mehaničkim svojstvima. Nakon dobivanja spomenutih materijala, testirala bi se njihova fizikalna  i mehnička svojstva. U području obrade  odvajanjem čestica eksperimentima  će biti obuhvaćena primjena minimalnih količina sredstva za hlađenje, ispiranje i podmazivanje. Istražit će se i mogućnost kombinacije dvaju alternativnih tehnika hlađenja. Planirana je konstrukcija i izrada naprave kojom bi se  spojile  struje  hladnog  komprimiranog zraka i minimalnih   količina SHIPa,  te testiranje naprave s različitim tlakovima komprimiranog zraka i minimalnih količina SHIPa.
  5. U petoj godini prema eksperimentalnom  planu bi se izveo veći broj eksperimenta  s ciljem razvoja matematičkih  modela. Isti  modeli bi se koristili za uspješno predviđanje  svojstava proizvoda i poluproizvoda u odnosu na početne postavke procesa.