KTU mokslininkai sukūrė naują precizinio šlifavimo technologiją

Grupė Kauno technologijos universiteto (KTU) tyrėjų sukūrė kietų ir trapių medžiagų precizinio šlifavimo būdą – industrinėmis sąlygomis pasiekiamas beprecedentis efektyvumas. Eksperimentuodami su volframo karbidu, jie sukūrė inovatyvią technologiją, kuri leidžia išgauti norimą formą itin kietoje ir trapioje medžiagoje.

Aukštųjų technologijų pramonėje kokybiškų optinių komponentų paklausa vis didėja – nuo bendrojo vartojimo skaitmeninių prietaisų optikos, tokių kaip skaitmeniniai fotoaparatai, iki aukštųjų technologijų, tokių kaip optikos taikymas medicininėms sistemoms. Precizinės optikos elementai formuojami liejant stiklą; liejimo formos gaminamos iš kietų ir aukštai temperatūrai atsparių konstrukcinių medžiagų, tokių kaip volframo karbidas.

„Liejimo formų gamybai, kurios yra naudojamos optinių elementų formavimui, reikia apdoroti volframo karbidą, o tai – sudėtinga. Visų pirma, tai labai kieta medžiaga, todėl bet koks su ja besiliečiantis įrankis susidėvi beveik akimirksniu. Antra, jei įrankis per giliai įsiterpia į šlifuojamos detalės paviršių, ji sulūžta. Norint apdirbti kietą ir trapią medžiagą, ji turi pasiekti deformacijos būseną – tokiu būdu ją galima formuoti nesuardant“, – aiškina KTU Mechatronikos instituto tyrėjas Gytautas Balevičius.

Vienas iš būdų pasiekti ruošinio plastinę deformaciją yra ultragarsinis įrankio sužadinimas. Kitaip tariant, įrankis pradeda virpėti, ir tie virpesiai perduodami į ruošinį. Kuo didesnis sužadinimo dažnis, tuo didesnė tikimybė pasiekti šlifuojamos medžiagos plastinės deformacijos būseną. Laboratorijose naudojant nanometrų gylio įpjovas galima pasiekti sužadinimo dažnį, kuris yra reikalingas plastinei deformacijai, tačiau tai pasiekti pramoninėmis sąlygomis iki šiol buvo neįmanoma.

Nors kietųjų medžiagų, tokių kaip volframo karbidas, apdirbimui naudojami deimantiniai įrankiai, jie nusidėvi labai greitai. Turint omenyje, kad pjovimo gylis – minimalus, šlifavimas yra ilgas ir brangus procesas.

„Mes pasiūlėme naują ultragarso naudojimo trapių ir kietų medžiagų šlifavimo procese būdą. Daugiau dėmesio skyrėme ruošinio, o ne įrankio sužadinimui. Taip pasiekėme 80–100 kHz dažnį, kurį šiuo metu pramonėje yra labai sunku pasiekti“, – sako KTU Mechanikos inžinerijos ir dizaino fakulteto doktorantas G. Balevičius, vienas iš išradimo autorių.

Aukštas sužadinimo dažnis leidžia pasiekti volframo karbido plastinę ruošinio deformaciją, o tai reiškia, kad įrankį galima įterpti giliau į paviršių. Taip šlifavimo procesas tampa efektyvesnis.

„Precizinė optika reikalinga įvairiausiems gaminiams, pradedant išmaniaisiais telefonais ir baigiant sudėtingais įrankiais, naudojamais medicinoje ar astrofizikoje. Tobulindami precizinės optikos gamybos procesą, mes prisidedame prie aukštųjų technologijų pramonės vystymo, taip įtraukdami Lietuvą į precizinės pramonės, kuriančios didesnę pridedamąją vertę, žemėlapį“, – sako profesorius Vytautas Ostaševičius, KTU Mechatronikos instituto direktorius, tyrimų grupės vadovas.

Šio projekto metu KTU mokslininkai sukūrė 3 inovatyvias technologijas. Lietuvos valstybiniam patentų biurui pateikta inovatyvaus įrenginio, integruojančio šias technologijas, patentinė paraiška.

KTU tyrėjų sukurtų technologijų ir produktų komercializavimą palengvina KTU Nacionalinis inovacijų ir verslo centras, kuris teikia kokybiškų tyrimų paslaugas verslo įmonėms „vieno langelio“ principu, efektyvina mokslo ir verslo bendradarbiavimą.