Un nuovo approccio alla rettifica assistita da ultrasuoni si concentra sull'eccitazione del pezzo piuttosto che sull'utensile. Credito:KTU
Un team di ricercatori della Kaunas University of Technology (KTU), La Lituania ha sviluppato un nuovo approccio alla rettifica di precisione di materiali duri e fragili ottenendo un'efficienza senza precedenti di questo processo. Sperimentando con il carburo di tungsteno hanno creato una tecnologia innovativa per modellare il materiale estremamente resistente e tuttavia facilmente frangibile in una forma desiderabile.
La domanda dell'industria high-tech di componenti ottici ad alte prestazioni, dalle lenti in vetro per i prodotti di consumo come le fotocamere digitali ai prodotti di fascia alta come i sistemi medici, sta aumentando in modo esponenziale. Nello stampaggio di precisione del vetro, che consente la produzione di componenti ottici dal vetro senza molatura e lucidatura, materiali per stampi duri e resistenti alle alte temperature, come il carburo di tungsteno, vengono utilizzati.
"La lavorazione del carburo di tungsteno per realizzare i dettagli cilindrici utilizzati nello stampaggio di elementi ottici è impegnativa. Innanzitutto, è un materiale molto duro, quindi qualsiasi strumento a contatto con esso viene indossato quasi istantaneamente, secondo, se l'utensile viene inserito troppo in profondità nella superficie del carburo di tungsteno, quest'ultimo si rompe. Per poter lavorare il materiale duro e fragile, deve raggiungere lo stato di deformazione plastica, quando può essere modellato e formato senza rompersi, " spiega Gytautas Balevičius, un ricercatore del KTU Institute of Mechatronics.
Uno dei modi per ottenere la deformazione plastica del pezzo è l'eccitazione ultrasonica dell'utensile. In altre parole, l'utensile inizia a vibrare e la vibrazione viene trasferita al pezzo. Maggiore è la frequenza di eccitazione, maggiori sono le possibilità di raggiungere lo stato di deformazione plastica del materiale da macinare. In un ambiente di laboratorio, è possibile ottenere la frequenza di eccitazione necessaria per la deformazione plastica utilizzando il nano-scratching, ma finora è stato impossibile raggiungere queste frequenze in condizioni industriali.
Un team di ricercatori della Kaunas University of Technology (KTU), La Lituania ha sviluppato un nuovo approccio alla rettifica di precisione di materiali duri e fragili. Credito:KTU
Sebbene nella lavorazione dei materiali duri, come il carburo di tungsteno, vengono utilizzati utensili diamantati, la loro usura nel processo è significativa. Poiché la profondità di inserimento dell'utensile nella superficie può essere solo minima, il processo di macinazione è lungo e inefficiente.
"Abbiamo proposto il nuovo approccio alla rettifica assistita da ultrasuoni. Concentrandosi sull'eccitazione del pezzo piuttosto che sull'utensile, abbiamo raggiunto la frequenza di 80-100 kHz, che è attualmente molto difficile da raggiungere nel settore in tutto il mondo, "dice Balevičius, un dottorato di ricerca studente presso la Facoltà KTU di Ingegneria Meccanica e Design, uno degli autori dell'invenzione.
L'elevata frequenza di eccitazione consente di raggiungere lo stato di deformazione plastica del pezzo in carburo di tungsteno, il che significa che lo strumento può essere inserito più in profondità nella superficie. Questo rende il processo di macinazione più efficiente.
Sperimentando con il carburo di tungsteno hanno creato una tecnologia innovativa che consente di modellare il materiale estremamente resistente e tuttavia facilmente frangibile in una forma desiderabile. Credito:KTU
"Per l'ampia gamma di prodotti sono necessarie ottiche ad alte prestazioni, da ogni smartphone ai complicati strumenti utilizzati in medicina o astrofisica. Ottimizzando il processo di produzione dell'ottica di precisione, stiamo dando un contributo significativo all'industria dell'alta tecnologia, posizionare la Lituania sulla mappa delle industrie di precisione, "dice il professor Vytautas Ostaševičius, Direttore dell'Istituto di Meccatronica KTU, capo del gruppo di ricerca dietro l'invenzione.
Tre tecnologie innovative sono state create dagli scienziati della KTU nel corso di questa ricerca. Una domanda di brevetto per l'attrezzatura innovativa che integra queste tecnologie è stata presentata all'Ufficio brevetti statale lituano.
La commercializzazione delle tecnologie e dei prodotti creati dai gruppi di ricerca KTU è facilitata dal Centro nazionale per l'innovazione e l'imprenditorialità KTU, sportello unico per le imprese e l'industria desiderose di collaborare con la scienza.
