Forskere udvikler ny teknologi til præcisionsslibning

Et team af forskere ved Kaunas University of Technology (KTU), Litauen har udviklet en ny tilgang til præcisionsslibning af hårde og skøre materialer, der opnår uovertruffen effektivitet af denne proces. Ved at eksperimentere med wolframcarbid skabte de en innovativ teknologi til at forme det ekstremt stærke og alligevel let brydelige materiale til en ønskelig form.

Højteknologiske efterspørgsel efter højtydende optiske komponenter – fra glaslinser til forbrugerprodukter såsom digitale kameraer til avancerede produkter som medicinske systemer – stiger eksponentielt. I præcisionsglasstøbning, der tillader produktion af optiske komponenter fra glas uden slibning og polering, hårde og højtemperaturbestandige formmaterialer, såsom wolframcarbid, bliver brugt.

"Bearbejdning af wolframcarbid for at fremstille de cylindriske detaljer, der bruges til støbning af optiske elementer, er udfordrende. For det første, det er et meget hårdt materiale, så ethvert værktøj, der kommer i kontakt med det, bliver slidt næsten øjeblikkeligt, sekund, hvis værktøjet er sat for dybt ind i overfladen af ​​wolframcarbid, sidstnævnte går i stykker. For at kunne bearbejde det hårde og sprøde materiale, det skal nå plastisk deformationstilstand, når det kan formes og formes uden at gå i stykker, " forklarer Gytautas Balevičius, en forsker ved KTU Institut for Mekatronik.

En af måderne til at opnå den plastiske deformation af emnet er ultralydsexcitation af værktøjet. Med andre ord - værktøjet begynder at vibrere, og vibrationen overføres til emnet. Jo højere frekvens af excitation, jo bedre er chancerne for at opnå tilstanden af ​​plastisk deformation af det materiale, der skal slibes. I et laboratoriemiljø, det er muligt at opnå den excitationsfrekvens, der er nødvendig for plastisk deformation ved hjælp af nano-ridsning, men indtil videre har det været umuligt at nå disse frekvenser under industrielle forhold.

Selvom i bearbejdningen af ​​de hårde materialer, såsom wolframcarbid, diamantværktøjer bliver brugt, deres slid i processen er betydeligt. Da dybden af ​​indføringen af ​​værktøjet i overfladen kun kan være minimal, slibningsprocessen er lang og ineffektiv.

"Vi har foreslået den nye tilgang til ultralydsassisteret slibning. Ved at fokusere på excitationen af ​​emnet frem for værktøjet, vi har opnået frekvensen på 80-100 kHz, hvilket i øjeblikket er meget vanskeligt at opnå i industrien på verdensplan, " siger Balevičius, en ph.d. studerende ved KTU Fakultetet for Maskinteknik og Design, en af ​​forfatterne til opfindelsen.

Den høje frekvens af excitationen gør det muligt at opnå plastisk deformationstilstand af wolframcarbid-emne, hvilket betyder, at værktøjet kan stikkes dybere ned i overfladen. Dette gør slibningsprocessen mere effektiv.

"Høj ydeevne optik er nødvendig for det brede udvalg af produkter, fra enhver smartphone til de komplicerede værktøjer, der bruges inden for medicin eller astrofysik. Ved at optimere processen med at producere præcisionsoptik yder vi et væsentligt bidrag til den højteknologiske industri, placere Litauen på kortet over præcisionsindustrierne, " siger professor Vytautas Ostaševičius, direktør for KTU Institut for Mekatronik, leder af forskningsgruppen bag opfindelsen.

Tre innovative teknologier er blevet skabt af KTU-forskere i processen med denne forskning. En patentansøgning for det innovative udstyr, der integrerer disse teknologier, er blevet indsendt til det litauiske statspatentbureau.

Kommercialiseringen af ​​de teknologier og produkter, der er skabt af KTU forskningsgrupper, faciliteres af KTU National Innovation and Entrepreneurship Centre, one-stop-shop for virksomheder og industri, der er villige til at samarbejde med videnskaben.