Illustrazione dei concetti alla base del contact.engineering, affrontando le tre sfide centrali. In primo luogo, il gemello di superficie digitale combina misurazioni multiple (da più tecniche) in una descrizione statistica della superficie della parte o del provino. In secondo luogo, questa rappresentazione può essere utilizzata per l'analisi di superficie e, in terzo luogo, può essere condivisa privatamente con i collaboratori o pubblicamente con un DOI. L'immagine dell'impianto dell'anca è stata riprodotta con autorizzazione, copyright Mathys AG Svizzera. Credito:Topografia di superficie:metrologia e proprietà (2022). DOI:10.1088/2051-672X/ac860a/meta
Scienziati dell'Università di Friburgo, in Germania, e dell'Università di Pittsburgh hanno sviluppato una piattaforma software che facilita e standardizza l'analisi delle superfici. La piattaforma contact.engineering consente agli utenti di creare un gemello digitale di una superficie e quindi di aiutare a prevedere, ad esempio, quanto velocemente si consuma, quanto bene conduce il calore o quanto bene aderisce ad altri materiali.
Il team comprendeva il Dr. Michael Röttger del Dipartimento di Ingegneria dei Microsistemi, il Prof. Lars Pastewka e Antoine Sanner del Dipartimento di Ingegneria dei Microsistemi e il Cluster of Excellence livMatS dell'Università di Friburgo e il Prof. Tevis Jacobs del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e dei Materiali Scienza presso la Swanson School of Engineering dell'Università di Pittsburgh. Hanno presentato la piattaforma software sulla rivista Surface Topography:Metrology and Properties .
La topografia influenza le proprietà dei materiali
Tutti i materiali ingegnerizzati hanno rugosità superficiale, anche se appaiono lisci se visti ad occhio nudo. Visti al microscopio, assomigliano alle superfici di un paesaggio di montagna.
"È di particolare interesse, sia nelle applicazioni industriali che nella ricerca scientifica, avere una conoscenza precisa della topografia di una superficie, poiché ciò influenza proprietà come l'adesione, l'attrito, la bagnabilità e la durata del materiale", afferma Pastewka.
Risparmio di tempo e costi di produzione
I produttori devono controllare attentamente la finitura superficiale, ad esempio, di automobili o dispositivi medici per garantire prestazioni adeguate dell'applicazione finale.
Attualmente, la finitura superficiale ottimale si trova principalmente da un processo per tentativi, in cui una serie di componenti viene realizzata con diverse pratiche di lavorazione e quindi le loro proprietà vengono testate per determinare quale sia la migliore.
Questo è un processo lento e costoso. "Sarebbe molto più efficiente utilizzare modelli scientifici per progettare la topografia ottimale per una determinata applicazione, ma al momento non è possibile", afferma Jacobs. "Richiederebbero progressi scientifici nel collegare la topografia alle proprietà e progressi tecnici nella misurazione e descrizione di una superficie."
La piattaforma contact.engineering facilita entrambi questi progressi e standardizza la procedura:integra automaticamente i vari dati provenienti da diversi strumenti, corregge gli errori di misurazione e utilizza i dati per creare un gemello digitale della superficie. La piattaforma calcola metriche statistiche e applica modelli meccanici alle superfici, aiutando a prevedere il comportamento. "Gli utenti possono così identificare quali caratteristiche topografiche influenzano quali proprietà. Ciò consente un'ottimizzazione sistematica dei processi di finitura", afferma Pastewka.
Facilitare la scienza aperta
La piattaforma software funge anche da database su cui gli utenti possono condividere le proprie misurazioni con colleghi o collaboratori. Gli utenti possono anche scegliere di rendere disponibili al pubblico le loro misurazioni della superficie. Quando pubblicano i dati, viene generato un identificatore di oggetto digitale (DOI) a cui è possibile fare riferimento nelle pubblicazioni scientifiche.
"Sviluppiamo continuamente l'ingegneria dei contatti e vorremmo aggiungere ancora più strumenti di analisi, ad esempio per la composizione chimica delle superfici", afferma Pastewka. "L'obiettivo è fornire agli utenti un gemello digitale il più completo possibile. Ecco perché accogliamo con favore anche suggerimenti per miglioramenti alla piattaforma software da parte degli utenti dell'industria e della ricerca". + Esplora ulteriormente
