Proiectul cu titlul „Tehnologie şi echipament de înaltă productivitate şi precizie pentru micro-electroeroziune asistată de ultrasunete” urmăreşte realizarea unei tehnologii ultra-performante şi a unui echipament specializat pentru micro-electroeroziune prin copiere şi micro-găurire care poate fi asamblat pe orice mașină clasică de electroeroziune (electrical discharge machining - EDM), datorita concepţiei sale modulare.

Segmentul de piaţă căruia i se adresează tehnologia şi echipamentul este format din intreprinderi micro, mici şi mijlocii (IMM-uri), care prelucrează suprafeţe cu dimensiuni transversale de 100…999 µm în orice material conductiv electric. În mod obişnuit, aceste IMM-uri au resurse financiare reduse şi nu îşi permit să achiziţioneze maşini de electroeroziune la performanţe actuale, de sute de mii de EUR şi care nu sunt în mod necesar specializate în micro-electroeroziune.

 Etapa 1: Stabilirea soluţiilor şi modelarea parţială a modelului funcţional (MF)

Rezumatul etapei 1:

În această etapă au fost stabilite soluţiile originale pentru proiectarea echipamentului de înaltă productivitate și precizie pentru micro-electroeroziune asistată de ultrasunete (µEDM+US). Obiectivele avute în vedere au fost următoarele:

  • realizarea unui generator de electroeroziune specializat care produce impulsuri cu energii foarte reduse: tensiune de amorsare u0=90V; curent minim I=100 mA; timp de impuls ti=0,1…2 µs; ◙ realizarea unui generator de ultrasunete cu control automat al frecvenţei de 40 kHz, sincronizat cu generatorul de electroeroziune;
  • realizarea unui sistem de avans cu rezoluție (increment) de 0,25 µm;
  • realizarea unei unități de filtrare a lichidului dielectric, cu finețe de filtrare mai mică de 1 µm și presiune de injecție 7 MPa;
  • realizarea lanțurilor ultrasonice care includ la capătul lor electrozi-sculă sau piesa de prelucrat, care vibrează cu amplitudini, A=1…2 µm;
  • realizarea dispozitivelor de fixare și orientare ale lanțurilor ultrasonice și pieselor, precizie 1 µm.
  • realizarea tehnologiei optimizate urmărind: creșterea productivității cu mai mult de 100%; reducerea rugozității suprafeței prelucrate și uzurii volumetrice relative cu până la 50%, în comparație cu micro-electroeroziunea clasică în aceleași condiții de prelucrare.

 

Conținutul activităților realizate:

Au fost stabilite soluţiile pentru proiectarea echipamentului - reprezentând date de intrare pentru proiectarea ansamblurilor din etapa 2 - unele având elemente de originalitate (care vor constitui cereri de brevet în etapele următoare). A fost elaborată o sinteză a stadiului actual în domeniul µEDM+US și în acest context, au fost specificate soluțiile inovative, care vor rezulta din proiect, privind dispozitivele de prindere ale lanțurilor ultrasonice, care includ electrozii-sculă și piesele de prelucrat, și generatorul de electroeroziune. Generatorul de electroeroziune va avea capacitate să livreze impulsurile electroerozive în semiperioada ultrasonică de întindere a lichidului dielectric la parametri menționați la obiective. Sistemul de avans de înaltă precizie va permite conducerea procesului de prelucrare după o strategie de urmărire, evitând degenerarea procesului ca urmare a unui interstițiu de prelucrare de 1…5 µm. Unitatea de filtrare și răcire a lichidului dielectric va fi mobilă, atașată oricărei mașini de prelucrare clasice. Filtrarea se va face in trei trepte, pentru o finețe submicronică și presiune de injecție cerute. Lanțurile ultrasonice vor integra electrozii-sculă sau piesele de prelucrare, cu mai multe forme de concentratori, care amplifică oscilațiile transductorilor PZT de 40 kHz și putere 150 W până la valori de ordinul µm. Au fost stabilite tehnologiile de control ale µEDM+US cu precizie micrometrică. A fost modelat cu metoda elementor finite (MEF) ansamblul transductor de tip Titanat Zirconat de Pb (PZT), stabilindu-se dimensiunile constructive ale acestuia și modul de asamblare a reperelor componente pentru o frecvență nominală de 40 KHz, acestea constituind date de intrare pentru proiectarea ansamblulului în etapa 2. Au fost modelate cu MEF lanţurile ultrasonice în două variante principale (care includ 45 de variante constructive) referitoare la: (1) lanțuri ultrasonice complexe de tip clindric în trepte, care includ piesa de prelucrat; (2) lanțuri ultrasonice cu profil conic complex, care includ electrozii-sculă. Acestea au constituit date de intrare pentru proiectarea lanțurilor ultrasonice în toate variantele modelate, pregătindu-se execuția acestor subansambluri în etapa 3 și integrarea acestora în dispozitivele de prindere cu precizie micrometrică. Variantele proiectate sunt mai ușor de executat având în vedere obținerea obiectivelor proiectului în condițiile reducerii resurselor acestuia. A fost proiectat site-ului proiectului și au fost diseminate larg rezultatele proiectului prin publicarea a 8 articole de către membri echipei de proiect (7 - UPB, 1 - IMSAR) în reviste indexate în baze de date internaționale. UPB a participat la Salonul de invenții de la Bruxelles INNOVA 2014 cu un echipament pentru µEDM+US, obținând medalia de aur și trei premii speciale. Au fost protejate drepturile de proprietate intelectuală, partenerul P3-EDMING depunând la OSIM o cerere de brevet cu titlul: Metodă și echipament pentru corelarea descărcărilor electroerozive cu un semnal generator de sonocavitație

Etapa 2: Proiectarea modelului funcţional (MF) şi execuţie parţială MF

Rezumatul etapei:  

În această etapă a fost executat și testat parțial Modelul Funcțional (MF) al echipamentului de înaltă productivitate și precizie pentru micro-electroeroziune asistată de ultrasunete (µEDM+US). Au fost executate următoarele componente:

  • lanțurile ultrasonice;
  • dispozitivele de orientare și fixare a semifabricatelor;
  • generatorul ultrasonic;
  • unitatea de filtrare submicronică;
  • ansamblul unității mobile de furnizare a lichidului dielectric;
  • ansamblul generatorului de impulsuri pentru microEDM;
  • ansamblurile transductoarelor piezoceramice (PZT);
  • generatorul de impulsuri pentru micro-electroeroziune (micro-EDM);
  • interfaţa cu generatorul ultrasonic; Au fost testate următoarele componente:
  • lanțurile ultrasonice;
  • generatorul ultrasonic;
  • dispozitivele de orientare și fixare a lanțurilor ultrasonice și semifabricatelor;
  • transductoarele ultrasonice;
  • sistemul de avans.

De asemenea, a fost actualizat site-ului proiectului prin diseminarea rezultatelor obținute în etapa curentă, a fost realizată diseminarea largă şi publicarea rezultatelor proiectului, și protecția drepturilor de proprietate intelectuală prin elaborarea și publicarea în Buletinul Oficial de Proprietate Industrială al OSIM a trei cereri de brevet. A fost realizată execuţia parțială a Modelul Funcțional (MF) al echipamentului (µEDM+US) cu următoarele componente:

  • sistemul de avans;
  • dispozitivele de orientare și fixare a lanțurilor ultrasonice;
  • comanda sistemului de avans și comenzile către elementele circuitului de forță al generatorului, care intră în componenţa ansamblului generatorului pentru micro-EDM;
  • modulele de filtrare grosieră și de pompare a lichidului dielectric, care intră în componenţa ansamblului unităţii mobile de filtrare şi pompare a lichidului dielectric pentru micro-EDM.

 Etapa 3: Execuţia modelului funcţional (MF) şi testare parţială

Rezumatul etapei:

În această etapă a fost executat și testat parțial Modelul Funcțional (MF) al echipamentului de înaltă productivitate și precizie pentru micro-electroeroziune asistată de ultrasunete (µEDM+US). Au fost executate următoarele componente:

  • lanțurile ultrasonice;
  • dispozitivele de orientare și fixare a semifabricatelor;
  • generatorul ultrasonic;
  • unitatea de filtrare submicronică;
  • ansamblul unității mobile de furnizare a lichidului dielectric;
  • ansamblul generatorului de impulsuri pentru microEDM;
  • ansamblurile transductoarelor piezoceramice (PZT);
  • generatorul de impulsuri pentru micro-electroeroziune (micro-EDM);
  • interfaţa cu generatorul ultrasonic; Au fost testate următoarele componente:
  • lanțurile ultrasonice;
  • generatorul ultrasonic;
  • dispozitivele de orientare și fixare a lanțurilor ultrasonice și semifabricatelor;
  • transductoarele ultrasonice;
  • sistemul de avans.

De asemenea, a fost actualizat site-ului proiectului prin diseminarea rezultatelor obținute în etapa curentă, a fost realizată diseminarea largă şi publicarea rezultatelor proiectului, respectiv patru articole în volumele conferințelor și reviste de profil, indexate in baze de date internaționale, o lucrare invitată (keynote speaker) la o conferință internaționlă. A fost realizată suplimentar protecția drepturilor de proprietate intelectuală prin elaborarea și publicarea în Buletinul Oficial de Proprietate Industrială al OSIM a trei cereri de brevet. Membrii echipei de proiect au participat la Saloanele de invenții de la Geneva și Bruxelles, unde au prezentat prototipurile obținute pe baza cererilor de brevet, obținând trei medalii de aur și opt premii internaționale, precum și la Salonul de invenții de la Cluj-Napoca, 2016 și Iași, INVENT-INVEST, 2016, prezentând prototipurile rezultate din cererile de brevet, obținând patru medalii de aur, șase premii naționale și unul internațional.

 Etapa 4: Testarea MF

Rezumatul etapei:

În această etapă a fost testat Modelul Funcțional (MF) al echipamentului de înaltă productivitate și precizie pentru micro-electroeroziune asistată de ultrasunete (µEDM+US) prin derularea următoarelor activități: 1. Testarea unității de pompare și filtrare a lichidului dielectric; 2. Testarea generatorului de microEDM si interfeței cu generatorul US; 3. Prelucrări cu echipamentul de microEDM+US; 4. Determinarea productivității, uzurii volumetrice relative/ preciziei de prelucrare, rugozității suprafeței; 5. Optimizarea parametrilor tehnologici principali; 6. Actualizarea site-ului proiectului, diseminarea largă şi publicarea rezultatelor proiectului. Conținutul sintetic al activităților realizate Testarea unității de pompare și filtrare a lichidului dielectric. Au fost verificate caracteristicile tehnico – funcţionale principale ale Unităţii mobile de filtrare şi pompare a lichidului dielectric: - Dimensiuni de gabarit L x l x H =600 x 600 x 1045 mm; - Bazin capacitate totală 120 l din care: · 40 l filtrare grosieră 0,5 mm; Modul de filtrare grosieră: Cartuş filtrant: Sită sârmă alamă Ø 0,5 mm - prin măsurarea ochiului sitei și umplerea bazinului de lichid dielectric filtrat grosier. · 80 l filtrare fină 0,5 μm, prin măsurarea orificiului elementului filtrant - Sac filtrant cu durată extinsă de viaţă (pentru concentraţii mari de impurităţi) model 0.5PEX1MSR – nivel de retenţie 0,5 μm și umplerea bazinului de lichid dielectric filtrat fin. S-a constatat că presiunea şi debitul lichidului dielectric direcţionat în cuva de prelucrare la valori maxime corespund presiunii nominale de 7 MPa şi debitului nominal de 9 l/min ale lichidului dielectric filtrat submicronic furnizat de Grupul de pompare II - Pompă cu roţi dinţate Cod CHP1-HTS 6-A. Dimensiunea maximă a particulelor în suspensie din lichidul dielectric eşantionat din cuva de prelucrare este mai mică decât fineţea de filtrare submicronică de 0,5 µm, ceea ce a asigurat stabilitatea procesului de prelucrare prin microEDM+US.

Copyright (c) 2018 - ICTCM S.A. - Toate drepturile rezervate
Ultima actualizare:06 March 2018.

www.ictcm.ro - Visitors (this year) - 7941

Currently are 25 guests and no members online