IKARUS – projekt koji bi mogao dovesti do revolucije u hrvatskoj industrijskoj proizvodnji

IKARUS – projekt koji bi mogao dovesti do revolucije u hrvatskoj industrijskoj proizvodnji

(Foto:  dr.sc. Marko Katić uz CT uređaj)

Znanstvenici na FSB-u nastoje uspostaviti vezu između CT-a, 2D rendgena i optičkih vizijskih sustava u ispitivanju raznih materijala. No ciljeva projekta, koji će trajati 16 mjeseci, je puno – vezani su uglavnom za CT kojeg koriste kao mjerno sredstvo, dok je drugi dio planova vezan za znanstveni rad te transfer znanja prema partneru na području optičkih vizijskih sustava

Ivona Conjar

U laboratoriju na zagrebačkom Fakultetu strojarstva i brodogradnje, 20 suradnika od prosinca 2014. godine provodi projekt IKARUS čiji bi rezultati mogli poboljšati i ubrzati industrijsku proizvodnju.

Radi se projektu koji je financiran iz strukturnih fondova Europske unije, a usmjeren je na istraživanje kontrole kvalitete u proizvodnji na temelju moderne mjerne metode zasnovane na vizijskim i radiografskim sustavima, a ključni instrument mjerenja je CT uređaj, čija je nabava trajala čak devet mjeseci.

»Ono što je u industrijskoj serijskoj proizvodnji interesantno je 2D rendgen zato što je brz, a koristi se primjerice kod lijevanja aluminija ili čelika. Tada se često želi provjeriti da li se unutar materijala pojavljuju uključine (»mjehurići«) ako su krivo podešeni tehnološki parametri, a čime se slabi struktura tog materijala, objašnjava dr. sc. Katić

Ukratko, želi se uspostaviti veza između CT-a, 2D rendgena i optičkih vizijskih sustava u ispitivanju raznih materijala. No ciljeva projekta, koji će trajati 16 mjeseci, je puno – vezani su uglavnom za CT kojeg koriste kao mjerno sredstvo, dok je drugi dio planova vezan za znanstveni rad te transfer znanja prema partneru na području optičkih vizijskih sustava.

Pored fakulteta, u projekt, čija je vrijednost oko 8 milijuna kuna, uključena je i tvrtka HSTec d.d. iz Zadra, a radi se o firmi koja je svoje poslove na području izrade preciznih komponenti pogona alatnih strojeva, u jeku krize proširila i na primjenu optičkih vizijskih sustava u kontroli kvalitete.

ikarus_zupcanik1

Usporedba CT mjerenja zupčanika prije i poslije trošenja, na kojoj je vidljivo gdje je i u kojem iznosu došlo do trošenja materijala

»U priču s mjeriteljskim CT-om krenuli smo zbog čestih upita iz tvrtki za mjerenjem unutrašnjih dimenzija, što nismo mogli obaviti. On je sličan medicinskom CT-u, dakle radi se o rendgenu koji daje trodimenzionalnu sliku, pa na sličan način funkcionira i u industriji, ali naravno s većom snagom i znatno većom razlučivošću«, objasnio nam je dr. sc. Marko Katić, koordinator projekta, pritom dodavši kako nešto slično ne postoji u široj regiji.

Ispitivanje materijala

Rezultati istraživanja trebali bi i skratiti vrijeme ispitivanja jer CT skeniranje u industrijskoj primjeni traje između jednog i pet sati. Tada se može dobiti jako dobra rezolucija te vidjeti detalje koji su manji od mikrometra u materijalu, međutim pet je sati za industriju gubitak vremena.

»Ono što je u industrijskoj serijskoj proizvodnji interesantno je 2D rendgen zato što je brz, a koristi se primjerice kod lijevanja aluminija ili čelika. Tada se često želi provjeriti da li se unutar materijala pojavljuju uključine (»mjehurići«) ako su krivo podešeni tehnološki parametri, a čime se slabi struktura tog materijala. Izvana sve izgleda u redu, a razlike u čvrstoći odljevaka mogu značajno varirati – dogodi se da je 50 komada ispravno dok 51. pukne. Kada se ovakvi uzorci snime 2D rendgenom dobije se određena informacija o stanju u samom predmetu, ali je iznimno teško utvrditi koliko točno ima rupa i koliko su one velike. Ako isti taj element izmjerimo na CT-u dobijemo jako detaljnu 3D mapu pa se može uspostaviti veza – ako je na 2D snimci ovo, onda možemo pretpostaviti da to u prostoru izgleda ovako. Znači, nova znanja možemo primijeniti na snimke 2D rendgena, odnosno u serijskoj kontroli proizvoda u samim pogonima«, objašnjava Katić.

Lijevo: fotografija konektora, tipičnog za automobilsku industriju / Desno: 2D rendgenska snimka konektora na kojoj je vidljiv raspored i geometrija pinova unutar plastičnog tijela konektora

Lijevo: fotografija konektora, tipičnog za automobilsku industriju / Desno: 2D rendgenska snimka konektora na kojoj je vidljiv raspored i geometrija pinova unutar plastičnog tijela konektora

No njihov je osnovni posao dimenzionalna mjerenja pa između ostalog žele saznati i duljinu značajki koje su »skrivene« te se ne mogu izmjeriti klasičnim mjernim tehnikama.

»Ako korisnik u tvornici ima rendgenski sustav onda ga može iskoristiti da izmjeri koliko je nešto dugačko, a najčešći pristup je da se pored uzorka postavi predmet poznate duljine. Međutim većina njih već ima u primjeni optičke vizijske sustave, a ono što ćemo pokušati izvesti je ta veza – da se vanjske dimenzije uzorka izmjere optički, a potom te mjere iskoristiti da se umjeri rendgenska snimka. Znači, da unutarnji dio predmeta možemo izmjeriti na temelju karakteristika izvana«, nastavlja Katić.

Jedinstveni laboratorij

No čime se bavi Nacionalni laboratorij za duljinu, koji provodi projekt?

Nacionalni laboratorij za neku fizikalnu veličinu je odgovoran za posjedovanje državnog etalona za tu veličinu i odgovorni su za diseminaciju, odnosno ako nekoga zanima koliko je nešto dugačko onda će, ovisno o željenoj točnosti, završiti kod njih.

»Naš zadatak nije samo reći da je nešto dugačko 115 milimetara, nego i kolika je nesigurnost tog podatka i tu nesigurnost smanjivati na najmanju moguću mjeru, što je prilično teško utvrditi jer moramo znati što sve utječe u tom procesu mjerenja na moguće greške. CT se kao alat za dimenzionalno mjerenje tek nedavno počeo koristiti i još nije utvrđeno kako se izračunava njegova nesigurnost. To je vruća tema koja se sada počinje istraživati u svjetskoj znanosti, što je naravno i nama interesantno«, navodi koordinator projekta.

Laboratorij na zagrebačkom fakultetu među rijetkima je u Europi jer se slični laboratoriji uglavnom nalaze u znanstvenim institutima. Ponosni na interakciju između znanstvenog istraživanja i održavanja nastave, koja proizlazi iz te činjenice, kao i na doprinos studenata radu laboratorija kroz izradu diplomskih radova.

Ono što ih posebno zanima je 3D tiskanje metala te činjenica koliko se ono do sada razvilo. Tako mnogi ne znaju da kompanija Airbus već otiskuje dijelove stajnog trapa za svoje zrakoplove, dakle neke od najopterećenijih dijelova na avionu.

»Tiskanje metala postaje sve značajnije, a na taj se način već izrađuju potrošački dijelovi koji se masovno ugrađuju u proizvode. Zbog toga postoji ogroman interes za mjerenjem i ispitivanjem takvih dijelova jer ako se ne mogu mjeriti onda se ne mogu ni poboljšati«, kazao je naš sugovornik dodavši kako će uređaj pružiti pomoć i u medicini gdje već imamo velik broj CT-a, no oni često svojim softverom ne mogu podržati kompleksna mjerenja, a moguća je i suradnja na području provjere točnosti usporedbom sa FSB-ovim CT-om.

Velika zainteresiranost hrvatskih tvrtki

CT može pružati vrijednost na dva načina – može se koristiti kao mjerni instrument, no puno je veća vrijednost istraživanje.

»Imamo prilično velik broj hrvatskih tvrtki, u ovoj fazi projekta od 10 do 15, koje zanima priča oko istraživanja i koje su iskazale interes. Veseli nas što se često radi o problemima koji nadilaze samo mjerenje, već traže odgovor na pitanje kako primijeniti rezultate mjerenja da se poboljša funkcionalnost predmeta, zbog čega u istraživanje možemo uključiti i kolege s drugih katedri FSB-a. Na primjer, na području reverzibilnog inženjerstva vidimo veliki potencijal«, dodaje Katić.

U Hrvatskoj imamo iznimno vrijedne tvrtke za koje javnost jako rijetko čuje, a priznate su na globalnom tržištu; primjeri sežu od tvrtke koja konstruira konektore za autoindustriju do tvrtke koja radi inspekciju nuklearnih reaktora. Osim uspješnosti, s aspekta ovog projekta zajednička im je i potreba za CT uređajem.

CT snimka kompozitnog uzorka; provedena je analiza uključina kako bi se izmjerio volumen šupljina unutar uzorka

CT snimka kompozitnog uzorka; provedena je analiza uključina kako bi se izmjerio volumen šupljina unutar uzorka

CT tvrtke Nikon je isporučen u rujnu, a njegova je komercijalna vrijednost 3,5 milijuna kuna, a financiran je u sklopu strukturnih fondova Europske unije. Pošto je fondovima upravljala država, dosta su vremena potrošili na već standardnu birokraciju, pogotovo zato jer se tako nešto na našim prostorima odvija prvi put.

Državni zavod ne priznaje funkcioniranje ovakvog CT uređaja

Državni zavod za radiološku i nuklearnu sigurnost formalno ne poznaje funkcioniranje takvog CT uređaja, s obzirom da se prvi tek sada pojavio u Hrvatskoj. Važno je naglasiti da uređaj ima svoje zatvoreno zaštitno kućište te se radi o potpuno bezopasnom izvoru zračenja koji ne može ni početi sa radom ukoliko se ne provede cijeli niz automatskih sigurnosnih provjera.

»Zbog našeg zakonodavstva studenti za sada za njim ne mogu raditi, a nakon završetka projekta željeli bismo pomoći u izradi pravilnika jer se trenutačno industrijski CT tretira kao i medicinski kojim se može služiti samo posebno certificirano osoblje. To za nas kao Fakultet i nije posebno velik problem, ali implementacija ovakvih tehnologija u industriji bi zbog takvih stvari mogla biti zaustavljena«, napominje Katić.

CT snimka mliječnog zuba; vidljivo je trošenje gornjeg brida

CT snimka mliječnog zuba; vidljivo je trošenje gornjeg brida

Poduzetnici u Hrvatskoj su još skeptični u vezi nabave 2D rendgena, no svojim djelovanjem ih žele potaknuti i pomoći u njihovom radu, dok se sve više CT uređaji pokazuju kao vrijedni alat kvalitetne proizvodnje, čije mnogobrojne prednosti još nisu sasvim poznate. Upravo ovakva suradnja znanstvene i akademske zajednice s proizvođačima pruža savršenu bazu za poboljšanje točnosti, brzine izrade i kvalitete svakog proizvoda, a uvjereni smo da će rezultati ovog istraživanja postati relevantni u industrijskoj primjeni diljem svijeta.

*Objava članka je sufinacirana sredstvima Fonda za poticanje pluralizma i raznovrsnosti elektroničkih medija.

Komentari su zatvoreni