Suvremene metode obrade

Voditelj grupe

prof. dr. sc. Dražen Bajić

Suradnici

prof. dr. sc. Sonja Jozić
prof. dr. sc. Branimir Lela
doc. dr. sc. Jure Krolo
dr. sc. Ivana Dumanić Labetić
mag. ing. Igor Ćulum
mag. ing. Marijana Kalajžić

Opis područja istraživanja i specifičnih aktivnosti

  1. Obrada odvajanjem čestica
  2. Oblikovanje deformacijom
  3. Aditivne tehnologije
  4. Robotizirano MIG/MAG zavarivanje
  5. Matematičko modeliranje zavarivanja i srodnih procesa
  6. Zavarivanje i metalurgija suvremenih materijala
  7. Toplinsko naštrcavanje, elektrootporno zavarivanje
  8. Laki i korozijski postojani metali
  9. CAD/CAM
  10. Upravljanje i nadzor postupaka deformiranja i obrade odvajanjem
  11. Recikliranje materijala
  12. Obrada materijala velikom plastičnom deformacijom
  13. Mikrooblikovanje
  14. Reverzibilno inženjerstvo

Opis laboratorija i opreme

Istraživačke aktivnosti grupe odvijaju se unutar četiri laboratorija:

  1. Laboratorij za CAD/CAM opremljen sa 8 radnih jedinica, s instaliranim softverima za CAD/CAM tehnologiju (CATIA, CIMCO, NOVACast, Matlab, WinNC, 3DEXPERIENCE), s dvije upravljačke naprave Sinumerik 840 i CNC tokarilicom EMCO PC Turn 50.
  2. Laboratorij za alatne strojeve – opremljen konvencionalnim alatnim strojevima (tokarilica, glodalica, bušilice, pile, brusilice, blanjalica, 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, KISTLER, sustav za mjerenje vibracija DEWESOFT, uređaj za mjerenje hrapavosti MITUTOYO, 3D profilometar za mjerenje integriteta obrađene površine (dimenzijska točnost i hrapavost) te za mjerenje istrošenja alata pri strojnoj obradi, (Profilm 3D optical profiler – Filmetrics/KLA company, USA), 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.
  4. Laboratorij za zavarivanje za planirane aktivnosti istraživanja raspolaže s uređajem za zavarivanje netaljivom elektrodom u zaštiti inertnog plina i uređajem za kontrolirani uzdužni posmak. Nadalje, robotska stanica omogućava MIG/MAG mrežno ili izvan mrežno zavarivanje. Moguća je priprema i stereo makroskopska analiza metalografskih uzoraka. U tu svrhu moguće je koristiti stereo mikroskop Olympus SZ61, metalografsku rezalicu Buehler Delta Abrasimet te metalografsku polirku Struers LabPol2. Elektrootporno zavarivanje moguće je raditi na uređaju „CEA“ KP 48 uparenim sa WS 3000AC. Toplinsko naštrcavanje moguće je izvoditi pomoću RotoTec uređaja za plinsko naštrcavanje.

Kontakti s akademskim i drugim institucijama

  • Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet (RiTeh), Hrvatska
  • Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Strojarski fakultet u Slavonskom Brodu (SFSB), Hrvatska
  • Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje (FSB), Hrvatska
  • Sveučilište u Zagrebu, Metalurški fakultet u Sisku, Hrvatska
  • Sveučilište u Splitu, Kemijsko-tehnološki fakultet (KTF), Hrvatska
  • 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.
    • Bontech d.o.o. Split
    • EMC Precision d.o.o. Poličnik
  • Razvojno inovacijski centar AluTech, Šibenik, Hrvatska
  • Centar za istraživanje METRIS, Pula, Hrvatska
opis istraživanja

Modeliranje i optimiranje postupaka obrade materijala (MOPOM)

Opis istraživanja za razdoblje od 5 godina

Zelena proizvodnja predstavlja modernu, održivu strategiju proizvodnje te podrazumijeva obnovu i uspostavu ekološki prihvatljivih proizvodnih procesa. To je proizvodnja u kojoj se koriste minimalni prirodni resursa, smanjuju zagađenje i otpad, recikliraju i ponovno koriste materijali uz umjerene emisije u svojim procesima. U istraživanju Grupe za suvremene metode obrade obuhvaćena je provedba interdisciplinarnog sagledavanja implementacije i nadzora zelene proizvodnje. Naglasak je stavljen na postupke obrade odvajanjem čestica, obrade deformiranjem i zavarivanja.

U dijelu istraživanja koji se odnosi na obradu odvajanjem čestica aktivnosti su usmjerene na nastavak ispitivanja obradivosti metalnih pjena proizvedenih od aluminijske odvojene čestice. Istraživačka grupa je provela preliminarna ispitivanja bušenja aluminijskih pjena (A380) zatvorenih ćelija s fokusom na ispitivanje utjecaja parametara obrade na silu bušenja, trošenje alata te dimenzijsku točnost obrađene površine. Dodatno, ispitat će se utjecaj homogenosti  metalnih pjena te parametara obrade na sile rezanja u procesu tokarenja, glodanja i bušenja s fokusom na A380 i EN AW 7075 metalne pjene. Planirana su daljnja istraživanja vezana za utjecaj rashladnih sredstava na korozijsku postojanost te pojavu vibracija prilikom strojne obrade aluminijskih metalnih pjena. Ispitat će se modalne karakteristike za različite alate na stroju Spinner VC 560 te na univerzalnoj tokarilici. Izradit će se toplinsko-mehanički numerički model ortogonalnog rezanja aluminijeve legure primjenom spregnute Euler-Lagrangeove formulacije. Optimizacija veličine konačnih elemenata kojim se diskretizira volumen obratka je već provedena. Iz preliminarnih istraživanja doneseni su zaključci i smjernice za buduća istraživanja: za razvoj numeričkog modela koji će previđati izlazne veličine s dovoljnom točnošću (u odnosu na eksperimentalna rezultate) potrebno će biti razviti te primijeniti vlastite zakone očvršćivanja te uvjete dodira između alata i obratka.

Istraživanja povezana s tehnologijama zavarivanja imala bi za cilj produbiti spoznaje o djelovanju različitih procesa zavarivanja na inženjerske metale. Naglasak bi bio na lakim, ali i suvremenim metalima poput aluminija i njegovih legura, te aluminija recikliranog inovativnim metodama bez pretaljivanja metala. Napravila bi se usporedba zavarljivosti recikliranog aluminija i konvencionalnih legura aluminija, s obzirom da reciklirani aluminij ima nešto viši postotak aluminijevog oksida i poroznosti u mikrostrukturi. Isto tako istražili bi se metali koje karakterizira izvrsna otpornost na koroziju poput nehrđajućeg čelika, te titana i njegovih legura, zatim visoko entropijskih legura, materijala obrađenih intenzivnom plastičnom deformacijom i sl. Planirana istraživanja produbila bi spoznaje o dinamici formiranja zone taljenja tijekom procesa zavarivanja kombinirajući eksperimentalnu metodu sa znanstvenom metodom modeliranja. Istraživanjima bi se obuhvatili elektrolučni procesi zavarivanja (primarno TIG ali i MIG/MAG), elektrootporno zavarivanje, te srodni postupci poput toplinskog naštrcavanja. Jedan od glavnih ciljeva budućih istraživanja bilo bi utvrđivanje utjecaja odabranih zavarivačkih parametara na oblik i dimenzije zone taljenja, mehanička i fizikalna svojstava, metalografske i površinske karakteristike zavarenih spojeva. Jednim dijelom ovi ciljevi bi bili ostvareni koristeći matematičko modeliranje i optimizacijske tehnike. Istražila bi se i mogućnost robotiziranog zavarivanja i primjene modernih aditivnih tehnologija proizvodnje koje koriste zavarivačke procese i iskazuju veliki potencijal za industrijsku primjenu. Unatoč velikom napretku na području tehnologije zavarivanja, još uvijek postoji potreba za boljim razumijevanjem elektrolučnih procesa zavarivanja te njihove interakcije s osnovnim metalom. Složenost elektrolučnih procesa proizlazi iz velikog broja procesnih parametara, odnosno njihovog utjecaja na složena fizikalna zbivanja u električnom luku i osnovnom metalu. Nova saznanja na ovome polju mogu imati pozitivan utjecaj na energetski i ekološki utjecaj zavarivačkih tehnologija budući da imaju potencijal povećati produktivnost promatranih procesa zavarivanja..

Osnovna ideja istraživanja koje se odnosi na obradu deformiranjem je osmisliti inovativne procese direktnog recikliranja bez taljenja koristeći se principima velike plastične deformacije te postupcima toplog i/ili hladnog sabijanja te istiskivanja. S obzirom na ekološku i ekonomsku opravdanost procesa detaljno bi se istražila mehanička i fizikalna svojstva poluproizvoda dobivenih novim procesom recikliranja. Tehnologijom velike plastične deformacije te izrađenim uređajima bi se izradili materijali sa sitnozrnatom strukturom u svrhu poboljšanja mehaničkih svojstava te primjene u raznim tehnološkim procesima. S ciljem opisivanja inovativnih procesa radilo bi se na razvoju matematičkih modela. Napravit će se preliminarna istraživanja pripreme materijala tehnikama velike plastične deformacije za proces lijevanje u polukrutom stanju (Thixocasting) te izrade metalnih pjena direktno iz otpadnog materijala.