Modelowanie komputerowe udoskonali proces spiekania ceramiki

Modelowanie komputerowe udoskonali proces spiekania ceramiki

Inżynierowie z University of Leicester opracowali nowa technikę wytwarzania ceramiki, która ma szansę znacznie skrócić czas produkcji, obniżyć jej koszty, oraz zredukować ilość odpadków. Ta nowatorska metoda eliminuje z procesu produkcji tradycyjne podejście ‘prób i błędów’, proponując zamiast tego nowe techniki modelowania komputerowego.

Naukowcy z University of Leicester, pod kierownictwem profesora Jingzhe Pana, skupili się na kluczowym w procesie produkcji etapie, określanym mianem ‘spiekania’.

„Wytwarzanie zaawansowanych elementów ceramicznych nawet dziś w erze tak precyzyjnych technik wciąż w dużej mierze opera się na metodzie ‘prób i błędów.” – stwierdził Pan.

„Ceramika produkowana jest ze sprasowanego pyłu poddanego następnie spiekaniu. W procesie tym, pył jest nagrzewany do takiej temperatury, w której jego cząsteczki spajają się. Na tym etapie materiał kurczy się zwiększając przy tym swoją gęstość. A przy tym kruchość ceramiki sprawia, że bardzo trudne są wszelkie zmiany wymiarów w procesie postprodukcyjnym. W praktyce, niewłaściwe oszacowanie ostatecznych rozmiarów ceramicznych elementów prowadzi od straty materiału, czasu i pieniędzy.” – dodał Pan.

Opracowana przez Pana technika pomaga minimalizować błędy procesu produkcji powstające na etapie spiekania. „Przewidywanie zmian rozmiarów podczas spiekania jest trudne i wymaga dużej ilości informacji. Gromadzenie tych danych było dotąd trudne i kosztowne.” – stwierdził Pan.

„Nasza metoda wykorzystuje po prostu pomiary gęstości różnych elementów ceramicznych podczas procesu spiekania. W oparciu o te pomiary, komputer może przewidzieć zmiany wymiarów zanim w ogóle jeszcze produkcja się rozpocznie.” – dodał.

„Metoda ta nie jest uzależniona od fizycznych właściwości jakiekolwiek materiału ceramicznego; wykorzystuje po prostu dane dotyczące zgęstnienia pochodzące z małej próbki materiału, które zostają ekstrapolowane tak, by mogły być zastosowane do większych ilości materiału w procesie produkcji. Może ona zatem być stosowana do wielu rodzajów ceramiki.” – dodał.

Pan, który badał ten proces przez ostatnie 10 lat, dodał, że przemysł ceramiczny jest świadomy ogromnego potencjału modelowania matematycznego i komputerowego. Jednakże, zanim metoda ta znajdzie zastosowanie w przemyśle, wciąż pozostaje do rozwiązania kilka kwestii.

Na przykład, system musi zostać przekształcony w nieco bardziej przyjazny użytkownikowi. A do tego technika musi dowieść swej użyteczności w całej gamie zastosowań przemysłowych.

(lk)