Nacionalni projekti

arrs1.png

 

Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost.

  • Članica UL: UL Fakulteta za strojništvo
  • Šifra projekta: L2-8184
  • Naslov: Razvoj in implementacija kriogenega odrezavanja v serijsko proizvodno za povečanje produktivnosti procesov vrtanja in frezanja
  • Trajanje: 01.05.2017 - 30.04.2020
  • Letni obseg: 0,94 FTE
  • Vodja: izr. prof. dr. Franci Pušavec
  • Veda: Tehniške vede 
  • Sodelujoče RO: Povezava
  • Sestava projektne skupine: Povezava
  • Bibliografske reference: Povezava
Vsebinski opis projekta:

Kriogeno odrezavanje, kot suh in čist način odrezavanja, se tesno povezuje s trajnostnim razvojem. Koncept trajnostnega razvoja je dobro opredeljen in izvajan na nekaterih področjih (arhitektura, kmetijstvo, itd.), vendar obstaja veliko pomanjkanje izvajanja teh načel v proizvodnih sistemih in tehnologijah, ki predstavljajo enega ključnih sektorjev EU. Gospodarska pomembnost ohranjanja močnega proizvodnega sektorja v EU priča dejstvo, da daje zaposlitev 34 milijonom ljudem in ustvarja več kot 1.5 bilijona evrov dodane vrednosti. Na drugi strani, predelovalna industrija generira 40% celotnih EU odpadkov. Več kot 90% teh odpadkov je povezanih s proizvodnimi procesi (EUROSTAT), zato si predelovalna industrija prizadeva doseči trajnost tudi s spremembami in inovacijami na tem področju. Te spremembe omogoča tudi vpeljava kriogenega odrezavanja, kot zamenjava obstoječemu konvencionalnemu odrezavanju z oljnimi emulzijami, kar je tudi temeljni cilj tega projekta.

Medicinska, farmacevtska in vojaška industrija, so osrednje aktivnosti sodelujočih podjetij: A) SIBO G - razvoj  in proizvodnja embalaže in B) AREX - proizvodnja orodij, naprav in storitve, kjer njihovi izdelki predstavljajo plod slovenskega znanja in visok nivo inovativnosti na posameznih področjih. Obe sodelujoči podjetji sta vodilni podjetji na svojem področju in kljub različni industrijski orientiranosti, delujeta na sledečih skupnih področjih: i) razvoj manjših izdelkov iz plastike, kovine in kompozitov (v skladu s potrebami kupcev), ii) prototipna izdelava, testiranja in adaptacije lastnih orodij, iii) izdelava orodij za serijsko proizvodnjo in iv) serijska proizvodnja s fokusom na modernih CNC strojih (obdelovalnih procesih). Obe podjetji imata skupno, kljub različnemu trgu, lasten razvoj in (serijsko) proizvodnjo. V obeh podjetjih je, poleg razvoja novih izdelkov, fokus usmerjen v postavitev izdelovalnih tehnologij in zagon serijske proizvodnje oz. stalna izboljšava obstoječe serijske proizvodnje. Tako je poleg določitev rešitev in razvoja alternativnih tehnologij, za njihove ključne izdelke, cilj poiskati/določiti optimalnejše/učinkovitejše tehnologije izdelave teh izdelkov s povečanjem produktivnosti, kakovosti izdelka in okoljske varnosti ter varnosti delavcev. Rešitev za nadgradnjo obstoječih tehnologij je v obeh primerih tako pričakovana preko vpeljave kriogene tehnologije, na bazi utekočinjenega ogljikovega dioksida LCO2 (ang. Liquid Carbon Dioxide), v strateško slovensko industrijo. V enem primeru gre za vpeljavo tehnologije na individualne orodjarske izdelke z visoko dodano vrednostjo, s poudarkom na čistosti obdelovalne tehnologije. V drugem primeru pa gre za vpeljavo visoko performančne tehnologije na serijsko proizvodnjo izdelkov, prav tako z visoko dodano vrednostjo.

Izvirnost tega projekta se kaže v možnosti aplikativnega razvoja in prenosa tehnologije v serijsko proizvodnjo, ter doseganja: (1) povečane produktivnosti, (2) čistosti procesa in proizvodnje, (3) cenejše in konkurenčnejše proizvodnje ter (4) brez težavno vrtanje in frezanje z večjimi rezalnimi hitrostmi. Tako bi za slovenske razmere razvoj implementacije kriogenega odrezavanja v redno proizvodnjo predstavljal izviren rezultat. Ob uspešnosti projekta pa je pričakovati izvedbo prve slovenske industrijske aplikacije LCO2 kriogene tehnologije na procesih preciznega in visoko učinkovitega vrtanja in frezanja. Temeljni cilj projekta je tako implementacija trajnostnih načel na proizvodne procese, preko vpeljave tehnologije kriogenega LCO2 odrezavanja, v podjetjih SIBO in AREX.

Kot originalnost in cilji projekta lahko tako zaključimo naslednje:

  • > implementacija kriogenega LCO2 odrezavanja, ter tako uspešna zamenjava dosedanjega konvencionalnega načina odrezavanja z emulzijami na osnovi olj z odrezavanjem, ki predstavlja alternativo v luči trajnostnega razvoja:
    • - zmanjšati ekološki odtis odrezovalnih procesov,
    • - povečati produktivnost, preko povečanja rezalnih hitrosti, kot posledica manjše obrabe in daljše obstojnosti orodij,
    • - zmanjšati stroške v redni proizvodnji, zaradi podaljšanje obstojnosti orodja, suhega in čistega procesa ter tako brez potrebe po dodatni operaciji čiščenja stroja, obdelovanca in delovnega okolja ter nepotrebne reciklaže emulzije
  • > z uspešnim prehodom v serijsko proizvodnjo, je dodatni cilj proces narediti fleksibilen za uporabo na širokem spektru obdelovalnih centrov, kar pa bi v prihodnje omogočalo aplikacijo na širše področje SME industrije, tudi za obdelavo manj zahtevnih izdelkov ob zagotavljanju povečane produktivnosti.

 

Faze projekta in njihova realizacija:

Zgoraj predstavljene cilje bomo dosegli preko vpeljave in aplikacije kriogenega LCO2 odrezavanja v proizvodnjo obeh podjetij. To bomo dosegli z nadgradnjo obstoječih strojev in adaptacijo z ustreznim sistemom dovoda kriogenega LCO2 medija. Potrebno bo izdelati ustrezno specifikacijo za opremljanje in nadgradnjo že obstoječih CNC strojev, ki bo na teh strojih omogočala dovod kriogenega medija skozi glavno vreteno v rezalno cono. Oprema bo delno razdelana na FS, delo pa pri strateški partnerjih kot specialistih s področja (rotacijska enota, itd.). Ustrezno opremo bo potrebno vgraditi v CNC stroje, testirati ter aplicirati v proizvodnjo obeh podjetij. Izvesti bo potrebno optimizacijo ter prilagoditev do sedaj uporabljenih rezalnih parametrov kriogenemu načinu odrezavanja. Prav tako bo potrebno izvesti ekonomsko ter okoljevarstveno analizo ter spremljati vpliv aplicirane tehnologije na stoje, delovno okolje in delavce.

Zato je predlagan sledeč program dela, kateri je razdeljen na posamezne delovne sklope (DS):

  • > DS1: Izdelava specifikacij za opremljanje/nadgraditev obstoječih strojev s tehnologijo kriogenega LCO2 frezanja in vrtanja
  • > DS2: Izdelava in nabava opreme za nadgradnjo strojev za kriogeno LCO2 frezanje in vrtanje
  • > DS3: Nadgradnja strojev, zagon in testiranje delovanja kriogenega LCO2 frezanja in vrtanja
  • > DS4: Optimizacija in prilagoditev rezalnih parametrov za kriogeno LCO2 frezanje in vrtanje za dosego najučinkovitejše proizvodnje
  • > DS5: Ekonomska in okoljevarstvena analiza
  • > DS6: Spremljanje vpliva na obdelovalne stroje, delovno okolje, delavce

 

Delovni sklopi so za lažje vodenje in planiranje projekta deljeni v faze, in sicer je projekt za snovan v treh fazah:

  • > 1. faza: začetek projekta - priprava: priprava in nabava opreme za kriogeno LCO2 frezanje in vrtanje (DS1 in DS2)
  • > 2. faza: temeljna umestitev in optimizacija kriogene LCO2 tehnologije v proizvodnji obeh podjetij (DS3, DS4)
  • > 3. faza: zaključna analiza - spremljanje ekonomskih, okoljevarstvenih in drugih benefitov aplicirane kriogene tehnologije (DS4 in DS5)