Giełda wynalazków i projektów. Hefajstos XXI wieku


25-06-2018 21:59:07

Świadectwem dorobku i pozycji Instytutu Obróbki Plastycznej w Poznaniu jest funkcja koordynatora silnego klastra „Hefajstos", zrzeszającego od 2013 r. 39 jednostek wykonujących elementy kute od 0,01 kg do 75 t. W klastrze jest m.in 8 uczelni wyższych i 3 instytuty badawcze. Obróbka plastyczna nie wyczerpuje zakresu działania Instytutu, który stale dostarcza nowych, niekonwencjonalnych technologii i urządzeń o różnym zastosowaniu.

W ostatnich latach na wystawach najczęściej nagradzano testery trybologiczne o unikatowych właściwościach, konstruowane i wytwarzane w Instytucie. Nie trzeba dodawać, jakie znaczenie ma możliwość przebadania nowych typów części maszyn i innych tak wyrafinowanych produktów, jak endoprotezy, na krajowych, oryginalnych i certyfikowanych urządzeniach.

Prawie jak żywe ciało

Dostrzeżono już osiągnięcie, jakim jest Wysokotemperaturowy Tester Tribologiczny TWT-500N, badający zarówno właściwości środków smarowych, jak i odporność na zużycie materiałów używanych na ślizgowe elementy maszyn. Próbka w postaci tulei łożyskowej osadzana jest nieruchomo na drugiej, ruchomej tulei – przeciwpróbce obracającej się na wale. Taki układ umieszcza się wewnątrz specjalnej komory wyposażonej w element grzejny o precyzyjnym sterowaniu temperaturą do 600°C. Proste obciążenie układu stanowi dźwignia, na której ramieniu osadza się pożądaną liczbę obciążników. Zespół napędowy, obciążający i grzewczy uzupełniony jest o komputer z oprogramowaniem. Tester ten otrzymał m.in. Złoty Medal na MTP 2016.

Inny opatentowany przyrząd to tester protezy kręgosłupa do zastosowania w technice medycznej na etapie projektowania, badań wytrzymałościowych i tribologicznych endoprotez. Odtwarza warunki kinematyczne, dynamiczne i biochemiczne zbliżone do występujących obciążeń w ludzkim organizmie. Tester symuluje ruchy zbliżone do skomplikowanych naturalnych ruchów ludzkiego ciała i to w płynie zbliżonym do płynu fizjologicznego. Jedną z funkcji jest zbieranie i ocena produktów zużycia protezy. Największą zaletą tego urządzenia jest możliwość bardzo precyzyjnego zaprogramowania kątów skręcania i zginania, prędkości ruchu oraz cyklicznych sekwencji ruchu zginania w płaszczyźnie strzałkowej lub czołowej. Istnieje możliwość przebadania na tym testerze u producenta endoprotez przed ich implantacją. Był on i jest wykorzystywany w kilku projektach badawczych nowych typów endoprotez, zwłaszcza krążka międzykręgowego.

Równie pożyteczny jest tester-symulator ruchu stawu biodrowego SBT-01.2, także nagradzany na wystawach. Panewka endoprotezy mocowana jest w górnej oprawie w sposób zapewniający precyzyjne pozycjonowanie, a główka umieszczona jest na cokole na dnie naczynia wypełnionego cieczą smarującą. Kinematyka ruchu korzysta z 6 stopni swobody i poddawana jest obciążeniom zbliżonym do występujących w naturalnym stawie biodrowym. Konstruktorzy symulatora przewidzieli możliwość błędu implantacji, więc tester bada też wpływ tego błędu na zużycie endoprotezy. Możliwe jest modelowanie geometrii wzajemnego ustawienia komponentów protezy względem siebie przy ew. rotacji komponentu udowego lub panewki. Oba przyrządy są szczególnie pożyteczne dzisiaj, kiedy to powstaje wiele nowych konstrukcji endoprotez wykonywanych z rozmaitych innowacyjnych materiałów.

Pora na kompozyty

Doświadczenia z kompozytami pozwoliły Instytutowi na realizację ciekawego projektu otrzymywania i stosowania nowych materiałów nanokompozytowych (w ramach międzynarodowego konsorcjum realizującego projekt Nanomining). Instytut zajął się odzyskiwaniem srebra z odpadów przemysłu wydobywczego w młynie strumieniowym, a następnie biologiczną syntezą nanocząstek srebrowych i nakładaniem ich na powierzchnię implantów rozmaitymi technikami. Opracowano osadzanie nanosrebra na powłoki hydroksyapatytowe stosowane w prototypowych implantach ortopedycznych. Wykonano pilotażową partię implantów z powłokami modyfikowanymi nanosrebrem. Celem tego złożonego przedsięwzięcia jest opracowanie protez doskonałych, tzn. takich, które nie powodują negatywnych następstw biochemicznych w organizmie i są trwałe.

Osobliwością jest też patent polegający na wytwarzaniu kompozytów na osnowie metalicznej drogą obróbki plastycznej, czyli bez etapu metalurgicznego, na zimno, a więc przy mniejszym zużyciu energii. Polega to na obróbce plastycznej wsadu w postaci pęku cienkich drutów napylanych cząstkami innego składnika o granulacji poniżej 100 µm. Tak napylana wiązka jest jednocześnie skręcana i walcowana – w ten sposób dochodzi do mechanicznego scalenia i wymieszania komponowanych składników. Metoda umożliwia jednoczesne pokrywanie tak uzyskanego przewodu kompozytowego taśmą lub folią ochronną. Zaletą tej metody jest łączenie składników nie dających się połączyć w procesie metalurgicznym. Tak uzyskany kompozyt może mieć liczne zastosowania, także w sprzęcie medycznym oraz w elektronice.

jaz.

 

 

 

 

 

Symulator ruchu stawu biodrowego i jego twórcy z Instytutu Obróbki Plastycznej

 

 

 

 

 

 

 

Tester protezy kręgosłupa

 

 

 

 

Tester TWT 500N

 

 

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl