Materiałoznawstwo

Analiza i modelowanie powierzchni wytwarzanych w obróbce ubytkowej

Publikacja Analiza i modelowanie powierzchni wytwarzanych w obróbce ubytkowej poświęcona jest zagadnieniom związanym z aktualną i istotną kwestią dotyczącą ubytkowej obróbki materiałów w różnej skali (tematyki wcześniej prezentowanej już w publikacjach np.: Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych czy Hybrydowe metody obróbki materiałów konstrukcyjnych).

Obecna propozycja kontynuuje i rozwija tę tematykę. Jest to kompendium wiedzy naukowej i praktycznej o KSZTAŁTOWANIU POWIERZCHNI W KONWENCJONALNYCH I NIEKONWENCJONALNYCH PROCESACH OBRÓBKI.

Celem autorów publikacji – prof. dra hab. inż. Wita Grzesika, dra hab. inż Krzysztofa Żaka (profesora Politechniki Opolskiej) oraz dr hab. inż. Anny Zawady-Tomkiewicz (profesor Politechniki Koszalińskiej) było przekazanie aktualnego stanu wiedzy na ten temat, by Czytelnik miał dostęp do NOWYCH TECHNOLOGII OBRÓBKI i OCENY ICH EFFEKTYWNOŚCI i mógł je wdrożyć w świecie PRZEMYSŁU 4.0 (*5.0).

W publikacji zawartych jest wiele interesujących treści związanych z nowoczesnymi sposobami modelowania i analizy powierzchni, w tym Czytelnik będzie mógł przeczytać np. na temat:

- trudności w kształtowaniu powierzchni, np. wskutek drgań i zużycia narzędzia w procesie obróbki,

- modeli obróbki konwencjonalnej i niekonwencjonalnej,

- przetwarzania sygnałów pomiarowych, np. technik filtracji,

- normalizacji charakterystyki profilu i topografii powierzchni,

- zastosowania pomiarów powierzchni w przemyśle,

- oprogramowania pomiarowego,

- modeli powierzchni obrobionej w obróbce wiórowej i ściernej,

- modeli powierzchni obrobionej w procesach mikro- i nanoobróbki,

- kształtowania powierzchni o zadanych właściwościach funkcjonalnych;

a także będzie mógł się zapoznać z:

- atlasem wybranych powierzchni kształtowanych w obróbce ubytkowej.

Książkę Analiza i modelowanie powierzchni wytwarzanych w obróbce ubytkowej kierujemy przede wszystkim do studentów mechaniki i budowy maszyn, inżynierii produkcji, słuchaczy studiów podyplomowych (np. zajęć z zakresu Systemów Wytwórczych, Nowoczesnych technik wytwarzania, Inżynierii Jakości/Metrologii Powierzchni), ale również do praktyków – konstruktorów i użytkowników obrabiarek, służb utrzymania ruchu, mechaników/technologów specjalizujących się w obróbce materiałów.

Obróbka ubytkowa (subtraktywna), która obejmuje liczną grupę konwencjonalnych i niekonwencjonalnych procesów obróbki, a obecnie także znaczącą grupę procesów hybrydowych, jest podstawową techniką wytwarzania w budowie maszyn i według prognoz jej udział w przyszłości będzie nadal znaczący, a nawet się zwiększy, jeśli uwzględni się szybki rozwój obróbki hybrydowej, mikro- i nanoobróbki. Od kilku dekad obserwuje się dynamiczny rozwój technologii i technik wytwarzania oparty na nowoczesnych badaniach doświadczalnych, zaawansowanych technikach modelowania i symulacji, cyfryzacji i wspomagania procesów wytwórczych technikami sztucznej inteligencji, do których zalicza się sztuczne sieci neuronowe i wirtualne odwzorowania procesów fizycznych za pomocą bliźniaka cyfrowego (DT). Cyfryzacja, wirtualizacja oraz biologizacja są obecnie traktowane jako ważne, a w pewnych przypadkach nawet nieodzowne elementy rozwoju strategii Produkcja 4.0 (nowy etap tych działań nazwany strategią Produkcja 5.0 sięga po nowe techniki w modelowaniu powierzchni wyrobów i prognozowania ich właściwości funkcjonalnych).

Ważną misją autorów, którzy podjęli się opracowania unikatowej i pierwszej w języku polskim książki, Metody analizy i modelowania powierzchni wytwarzanych w obróbki ubytkowej, jest przekazanie nagromadzonej wiedzy teoretycznej i praktycznej zarówno studentom wydziałów mechanicznych politechnik, jak i – a może przede wszystkim – inżynierom-konstruktorom i technologom z przemysłu wytwórczego.

Książka jest w zasadzie monografią naukową, ale także podręcznikiem akademickim dla studentów mechaniki i budowy maszyn oraz inżynierii produkcji, zasadniczo na II i III stopniu studiów, oraz poradnikiem dla inżynierów technologów/mechaników specjalizujących się w obróbce materiałów i projektowaniu procesów technologicznych. Publikacja ta w dużej mierze stanowi bogate kompendium wiedzy naukowej o kształtowaniu powierzchni w konwencjonalnych i niekonwencjonalnych procesach obróbki materiałów, prowadzonych badaniach naukowych w tym zakresie oraz praktycznych metodach wytwarzania powierzchni funkcjonalnych w nowoczesnym przemyśle wytwórczym. Misją autorów jest przekazanie aktualnego stanu wiedzy o wytwarzaniu powierzchni w procesów obróbki ubytkowej, tak aby studenci, doktoranci i inżynierowi mieli dostęp do nowych technologii obróbki, rozumieli ich zasady oraz znaczenie i sensownie wdrażali je do przemysłu wytwórczego, szczególnie w strategii Wytwarzanie/Przemysł 4.0/5.0

FRAGMENT ROZDZIAŁU „OD AUTORÓW”

Nanotechnologia w praktyce

Nanotechnologia to szybko rozwijająca się nauka, która odgrywa coraz większą rolę w różnych dziedzinach życia, między innymi w medycynie, farmacji, transporcie, budownictwie, przemyśle spożywczym czy elektronicznym.

Nanotechnologia w praktyce przedstawia praktyczne podejście do kluczowych metod syntezy i analizy stosowanych obecnie w nanotechnologii. Stanowi obszerny zbiór ćwiczeń laboratoryjnych, które pozwolą studentom na opanowanie praktycznych umiejętności uzupełniając wiedzę teoretyczną. Czytelnik znajdzie tu opis metod wytwarzania nanostruktur, badania ich właściwości wraz z dyskusją wyników oraz przykłady wykorzystania nanotechnologii w życiu codziennym.

Publikacja obejmuje szereg interdyscyplinarnych zagadnień. Będzie cennym źródłem, zarówno praktycznej, jak i teoretycznej wiedzy dla studentów fizyki, chemii, nanotechnologii czy inżynierii materiałowej. Może stanowić gotową instrukcję do laboratorium dla studentów nauk przyrodniczych lub pasjonatów nauki.

Użytkowe betony konstrukcyjne

W książce zawarto obszerny materiał wskazujący na możliwość takiego zaprojektowania mieszanki betonowej jako materiału wyjściowego do wykonania betonów, których właściwości można kształtować już na etapie uzyskania informacji o ich przeznaczeniu i warunkach w jakich mogą być eksploatowane.

Autor skonstruował matematyczny model kształtowania struktury betonu w powiązaniu z jego późniejszymi właściwościami eksploatacyjnymi, bazując na doświadczalnych cechach komponentów oraz wielkości ich udziału w mieszance betonowej. Jest to kompleksowe ujęcie problemu, znacznie bardziej rygorystyczne w stosunku do innych teorii i publikacji o tożsamej i pokrewnej tematyce.

Na podstawie zbudowanego modelu udowodniono, iż wzrost wytrzymałości betonu możliwy jest do uzyskania w wyniku zastosowania wyższej aktywności cementu w mieszance betonowej, przy niezmienionej aktywności spoiwa. Z podanego modelu wynika, iż betony o jednakowej wytrzymałości, lecz niższym stosunku wodno-cementowym są zdecydowanie szczelniejsze, dlatego wykazują mniejszy skurcz i są bardziej odporne na wpływ agresywnych czynników atmosferycznych.

Zbudowany model opisu wytrzymałości betonu uzasadnia potrzebę zastosowania metody projektowania składu mieszanki, w której w większym stopniu uwzględnione zostaną doświadczalnie wyznaczone cechy jakościowe składników. Pozwala to na stworzenie realnych możliwości racjonalnego wykorzystania materiałów w projektowaniu betonów o z góry określonych cechach wytrzymałościowych i trwałości.

Monografia przeznaczona jest dla inżynierów z zakresu konstrukcji betonowych, technologów betonu, studentów I i II stopnia studiów dziennych i zaocznych, a zwłaszcza słuchaczy III stopnia studiów doktoranckich kierunku budownictwo oraz pracowników naukowych uczelni jak również instytutów badawczych.

W publikacji zostały omówione główne tendencje oraz innowacje obserwowane na międzynarodowym rynku opakowań produktów konsumpcyjnych przeznaczonych do szybkiego obrotu. Zaprezentowano w niej innowacyjne rozwiązania dotyczące m.in. rynku opakowań giętkich, aktywnych systemów opakowań, produkcji materiałów z biotworzyw. Wskazano także trendy w przemyśle metalowych i tekturowych opakowań żywności i napojów. Czytelnicy dowiedzą się jak w praktyce sprawdzają się systemy uwalniania pary wodnej, torebki stojące, opakowania z atmosferą modyfikowaną, farby termochromatyczne, czy też folie holograficzne.

Druk 3D to tzw. wytwarzanie przyrostowe, po angielsku Additive Manufacturing, AM. Ten ostatni termin stosuje się obecnie głównie do wytwarzania przemysłowego. Publikacja w sposób kompleksowy przedstawi najnowocześniejszą wiedzę o zastosowaniu tej technologii, która zresztą ma już od dawna praktyczne zastosowanie (na świecie i w Polsce).

Kompozyty polimerowe to lekkie i wytrzymałe materiały konstrukcyjne o bardzo różnorodnym zastosowaniu, będące od kilkudziesięciu lat przedmiotem wielu badań. Służą one do wytwarzania różnych elementów konstrukcyjnych – części i obudów maszyn, przedmiotów codziennego użytku, elementów i konstrukcji budowlanych, karoserii samochodowych i wagonów kolejowych, samolotów, szybowców, wirników śmigłowców i elektrowni wiatrowych, jachtów, okrętów wojennych i sprzętu sportowego.

W podręczniku w sposób kompleksowy przedstawiono polimerowe materiały kompozytowe oraz materiały wyjściowe do wytwarzania kompozytów polimerowych. Omówiono również strukturę i właściwości kompozytów polimerowych, technologie ich wytwarzania oraz liczne zastosowania.

Zagadnienia poruszane w książce dotyczą przede wszystkim inżynierii materiałowej, jednak materiał w niej zgromadzony z pewnością zainteresuje studentów chemii i fizyki. Skorzystają z niej również konstruktorzy.