Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka
Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii
Działanie 1.1. Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy
Poddziałanie 1.1.2. Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych

Celem projektu jest ukierunkowanie realizowanych prac badawczych w branży lotniczej na dziedziny, które mają lub będą miały decydujący wpływ na poprawę pozycji konkurencyjnej polskiej gospodarki ze szczególnym uwzględnieniem przedsiębiorstw z SGPPL "Dolina Lotnicza". Cel ten jest zgodny z celem głównym POIG "Rozwój polskiej gospodarki w oparciu o innowacyjne przedsiębiorstwa". Rozwiązania technologiczne, które powstaną w wyniku realizacji projektu wpłyną na rozwój polskich firm lotniczych, podniesienie poziomu ich innowacyjności a poprzez to rozwój gospodarki zarówno w skali regionalnej, jak i w skali kraju. Implementacja uzyskanych w projekcie wyników będzie służyć wzrostowi zatrudnienia wysoko wykwalifikowanej kadry technicznej zarówno w sferze B+R jak i w sferze produkcji. Szybki wzrost technicznego zaplecza naukowego (w tym infrastruktury naukowo-badawczej) na najwyższym poziomie światowym umożliwia podejmowanie realizacji badań naukowych bardzo zaawansowanych służących transferowi wiedzy do przemysłu lotniczego.

Realizacja zadań we wspólnym projekcie z wykorzystaniem indywidualnych osiągnięć i kompetencji partnerów daje podstawę do wypracowywania rozwiązań innowacyjnych, ich wdrożenia, modernizacji istniejącego stanu technicznego, służących konkurencyjności przedsiębiorstw przemysłowych jak też jednostek naukowo - badawczych. Program i rezultaty projektu dzięki unikalnemu sprzężeniu z przemysłem pozwolą na racjonalizację i zwiększoną efektywność wykorzystania środków publicznych przeznaczanych na naukę. Projekt jest wspólnym przedsięwzięciem Centrum Zaawansowanych Technologii AERONET „Dolina Lotnicza”.

Koordynatorem projektu jest Politechnika Rzeszowska a partnerami konsorcjum projektowego są: Politechnika Lubelska, Politechnika Śląska, Politechnika Częstochowska, Politechnika Łódzka, Politechnika Warszawska, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Instytut Lotnictwa, Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Uniwersytet Rzeszowski, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych.

Politechnika Śląska współuczestniczy w realizacji następujących zadań badawczych:

Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka 2007-2013
Priorytet: 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii.
Działanie: 1.1. Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy.
Poddziałanie: 1.1.2 "Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych„

Celem projektu jest wykorzystanie najnowszych osiągnięć współczesnej inżynierii materiałowej dla stworzenia bazy i zarazem oferty
nowoczesnych rozwiązań materiałowych i technologicznych dla przemysłów działających w obszarze metali nieżelaznych. Obszar ten obejmuje ścisły przemysł metali nieżelaznych lecz także szereg związanych z nim nowoczesnych branż gospodarczych jak elektronika, fotonika, transport, energetyka i źródła energii. Opracowanie wspomnianej bazy i zarazem oferty nowoczesnych rozwiązań materiałowych i technologicznych stanowić będzie stymulator zmian społeczno - gospodarczych, ukierunkowanych na przyspieszony i zrównoważony rozwój gospodarczy kraju oraz na poprawę jakości życia społeczeństwa. Kierunki te stanowią zarazem istotę działań I priorytetu POIG "Badania i rozwój nowoczesnych technologii" oraz działań Krajowego Programu Badań Naukowych i Prac Rozwojowych, szczególnie w ramach priorytetu "Nowoczesne technologie dla gospodarki".

Kierownik projektu: dr inż. Magdalena Jabłońska, członek Komitetu sterującego z ramienia Politechniki Śląskiej: prof. dr hab. inż. Marek Hetmańczyk. Koordynator projektu: Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice.

Zadania realizowane w ramach projektu:

Streszczenie tematyki projektu: Projektowanie procesu produkcji nowego elementu tłoczonego, w tym projekt jego geometrii oraz dobór właściwych operacji technologicznych w celu wytworzenia wyrobu końcowego o zadanych właściwościach wymaga kompleksowego podejścia do problemu oraz uwzględnienia wymogów kształtowania trudnoodkształcalnych materiałów żaroodpornych i żarowytrzymałaych. Wytłoczki z tego typu materiałów znajdują główne zastosowanie w konstrukcjach przemysłu lotniczego. Projekty dotyczy opracowania metod komputerowego wspomagania projektowania procesu tłoczenia wyrobów dla przemysłu lotniczego. Proponowane zastosowanie techniki modelowania fizycznego i numerycznego oraz symulacji komputerowej, w połączeniu z wykorzystaniem baz charakterystyk materiałów, umożliwi rozwiązywanie tego typu problemu. Zastosowanie zaproponowanych metod w tłoczniach przemysłu lotniczego usprawni proces wdrażania do produkcji nowego elementu tłoczonego.

Wykonawcy projektu:
dr inż. Monika Hyrcza-Michalska – kierownik
Katedra Technologii Materiałów (RM-2)
Monika.Hyrcza-Michalska(at)polsl.pl

prof. dr hab. inż. Franciszek Grosman
dr hab. inż. Eugeniusz Hadasik, prof. nzw. w Pol. Śl.
dr inż. Zdzisław Cyganek
dr inż. Magdalena Jabłońska
dr inż. Marek Tkocz
mgr inż. Szymon Sikorski
mgr inż. Tomasz Mrugała
mgr inż. Paweł Płonka

Pracownicy techniczni:
mgr inż. Joanna Gołębiewska-Kurzawska
mgr inż. Barbara Lipska
inż. Wiktor Szatka

Rozwój nowych produktów i usług zależy w znacznej mierze od stosowania kluczowych technologii bazujących na najnowszej wiedzy i wynikach prac badawczo-rozwojowych. Szybkie tempo rozwoju wielu nowoczesnych gałęzi przemysłu jest wyznaczane możliwościami technologii materiałowych.
Kompozyty o osnowie stopów aluminium (AlMMC) stanowią nową grupę materiałów inżynierskich, które pozwalają nie tylko na zastępowanie dotychczasowych materiałów, ale również na tworzenie nowych rozwiązań. Zapoczątkowane pod koniec lat osiemdziesiątych XX wieku badania pozwoliły na uzyskanie materiałów charakteryzujących się szeregiem właściwości fizyko-mechanicznych lepszych niż niezbrojony stop osnowy.
Obecnie na skalę przemysłową są wytwarzane elementy pracujące w warunkach dużych obciążeń ciernych, na przykład: tarcze i bębny hamulcowe oraz w skojarzeniach ślizgowych tłok-tuleja. Inny obszar zastosowań tych materiałów to elektrotechnika, gdzie wykorzystuje się przede wszystkim stabilność wymiarową w podwyższonych temperaturach. Główne technologie wytwarzania materiałów kompozytowych bazują na wysokociśnieniowych metodach infiltracji porowatych preform ceramicznych ciekłym stopem aluminium. Technologie wytwarzania kompozytów, bazujące na metodach ciekłofazowych i kształtowaniu wyrobów metodami odlewniczymi, należą do najtańszych metod wytwarzania. Niski koszt wytworzenia półproduktu w postaci odlewu ma znaczenie w przypadku krótkich serii produkcyjnych. Nakłady związane z uruchomieniem produkcji są zdecydowanie mniejsze niż w przypadku metod ciśnieniowych (squeeze casting, high pressure die-casting), które wymagają specjalnych form. Nadal jednak, istotnymi ograniczeniami hamującymi wzrost udziału kompozytów AlMMC w rynku nowych materiałów inżynierskich są koszty produkcji, przede wszystkim koszty obróbki mechanicznej. Wiele ośrodków badawczych, również w Polsce realizuje prace badawcze dotyczące opracowania tańszych, wydajniejszych i powtarzalnych metod wytwarzania, a także metod oceny jakości materiału kompozytowego oraz gotowego wyrobu.
W wyniku zrealizowanych prac rozwojowych i badań w skali laboratoryjnej oraz badań przemysłowych opracowano zalecenia technologiczne dla procesu wytwarzania zawiesiny kompozytowej i odlewania kokilowego tłoków kompozytowych.
Na podstawie długoletnich badań realizowanych przez zespół Profesora Józefa Śleziony w Laboratorium Kompozytów Metalowych zaprojektowano i zbudowano stanowisko piecowe umożliwiające wytworzenie 50 kg zawiesiny kompozytowej w jednym cyklu pracy. Wytworzono kompozyty AlSi7Mg/SiC i kompozyty heterofazowe AlSi7Mg/SiC+C w ilości, która umożliwiła odlanie serii prototypowej półfabrykatów tłoka o średnicy 65 mm z przeznaczeniem do pracy w sprężarce powietrza. Wykonane w warunkach przemysłowych odlewy do formy z rdzeniem wewnętrznym pięciodzielnym, zamontowanej w kokilarce GM110 potwierdziły możliwość formowania metodami odlewniczymi tłoków kompozytowych. Powierzchnie robocze tłoka ukształtowano na automatach tokarskich zgodnie z procedurami producenta. Zrealizowano również badania skojarzenia tłok kompozytowy tuleja w warunkach próby zatarciowej zgodnie z procedurą producenta sprężarki powietrza. Wytworzone tłoki kompozytowe pozytywnie przeszły te próby.
Jak wykazały wcześniejsze badania autorów projektu jedną z najważniejszych zalet wytworzonych materiałów jest wzrost właściwości tribologicznych w porównaniu z niezbrojonym materiałem osnowy.
Efektem zrealizowanego programu badań jest opracowanie procedury wytwarzania kompozytów o osnowie stopów aluminium zbrojonych cząstkami ceramicznymi na skalę półtechniczną. Badania przemysłowe potwierdziły dobre właściwości odlewnicze zawiesiny kompozytowej i możliwość kształtowania odlewów kompozytowych bez konieczności zmian procedur produkcyjnych odlewni.
Należy jednak zaznaczyć, że każdorazowo konieczny jest dobór rodzaju, udziału i wielkości faz zbrojących w zależności od warunków pracy materiału kompozytowego. Może to mieć wpływ na warunki wytwarzania zawiesiny, co będzie się wiązało z koniecznością optymalizacji procesu (przede wszystkim czasu wprowadzania cząstek ceramicznych do ciekłego metalu oraz warunków homogenizacji) dla konkretnego wyrobu. Zaproponowana koncepcja stanowiska do wytwarzania zawiesiny kompozytowej w pełni umożliwia takie zmiany.
Wdrożenie wyników projektu jest możliwe w przedsiębiorstwach i zakładach produkcyjnych specjalizujących się w produkcji odlewów, przede wszystkim ze stopów aluminium. Wykorzystanie nowych materiałów, jakimi są materiały kompozytowe może zaowocować powstaniem przedsiębiorstwa innowacyjnego produkującego niewielkie serie odlewów. Zaproponowana zawiesinowa metoda otrzymywania kompozytów heterofazowych umożliwia wykorzystanie zarówno metod odlewania grawitacyjnego, kokilowego oraz odlewania ciśnieniowego.

Praca realizowana w ramach dofinansowania przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach VI konkursu na projekty rozwojowe, projekt N RO7 001106

Jednostka realizująca projekt:

Politechnika Śląska
Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii
Katedra Technologii Materiałów (RM2)
ul. Krasińskiego 8
40-019 Katowice
tel. (32) 603 4368, fax. (32) 603 4469

Zespół badawczy:

dr inż. Maciej Dyzia – kierownik projektu
e-mail: maciej.dyzia(at)polsl.pl
prof. dr hab. inż. Józef Śleziona
dr inż. Anna Dolata-Grosz
dr inż. Jakub Wieczorek

Projekt europejski PR7
Typ: ERA-NET (Sieć Europejskiej Przestrzeni Badawczej)
Konkurs: MATERA 2010
Tytuł: Nanostructured Composite Materials and Reinforced Ductile Iron for High Wear Application: SiNACERDI
Koordynator projektu: Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, prof. dr hab. inż. Małgorzata Sopicka-Lizer

Cel projektu: Celem projektu jest otrzymanie prototypów kompozytów o osnowie metalowej (stopy Al) wzmacnianych nanocząstkami ceramicznymi (Si3N4, SiC) oraz powierzchniowo utwardzonego żeliwa jako współpracujących elementów układu trybologicznego przeznaczonych do pracy w warunkach wysokiej ścieralności: układy hamulcowe samochodów luksusowych bądź sportowych, windy szybkobieżne, pantografy lokomotyw szybkobieżnych, uszczelnienia itp. Celem potwierdzenia realnej użyteczności nowo opracowanych materiałów planuje się przetestowanie wykonanych prototypów jako okładzin ciernych tarcz i klocków w hamulcach samochodowych lub uszczelnień, co nie wyklucza możliwości innych zastosowań. Więcej na stronie www projektu.