Bečki robot srpskog naučnika donosi revoluciju: Metalne dijelove popravlja direktno na mjestu kvara

U industriji, energetici ili kod velikih teretnih vozila, kvar masivnih i teških metalnih komponenti može biti veoma skup. Zamjena podrazumijeva visoke troškove materijala, a odgovarajući rezervni dijelovi često se čekaju sedmicama. U mnogim slučajevima popravka bi bila isplativija, ali nedostaje odgovarajući postupak za njeno izvođenje.

Na Tehničkom univerzitetu u Beču sada je razvijen prototip upravo za takve situacije. U standardni transportni kontejner dužine 20 stopa kompanija igm ugradila je robotski sistem za Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM), odnosno aditivnu proizvodnju pomoću električnog luka. Ovaj postupak zasniva se na elektrolučnom zavarivanju, pri čemu se materijal nanosi sloj po sloj, slično kao kod 3D štampača, ali u ovom slučaju riječ je o metalu.

Institut za proizvodnu tehnologiju i fotoničke tehnologije (IFT) Tehničkog univerziteta u Beču dodatno je opremio sistem senzorima i algoritmima. Zahvaljujući tome, moguće je automatski skenirati oštećeni dio, uporediti ga sa odgovarajućim neoštećenim dijelom i izračunati zapreminu materijala koja nedostaje, a zatim je pomoću sistema direktno nadograditi.

„Naša početna ideja bila je jednostavan scenario: zamislimo da na velikom teretnom vozilu, na primjer vojnom, pukne kuka za vuču. Kako je možemo obnoviti bez višednevnog čekanja na rezervni dio?“, rekao je Željko Šarić sa Instituta za proizvodnu tehnologiju i fotoničke tehnologije (IFT), koji je rukovodio istraživačkim projektom.

„Naravno, ovaj problem može se pojaviti svuda gdje se koriste veliki i teški dijelovi – na primjer u elektrani, kada se ošteti turbina, ili u velikim industrijskim postrojenjima. Ugradnja nove turbine ne košta samo mnogo novca i zahtijeva veliku količinu materijala, već i isporuka dugo traje. Za to vrijeme postrojenje ne može da radi“, objasnio je Šarić.

„Naša vizija bila je da napravimo mobilno postrojenje koje se može prevoziti kamionom i pomoću kojeg bi se popravke mogle obavljati direktno na mjestu kvara“, rekao je Šarić, a objavio je Tu.Wienat.

Oštećena komponenta najprije se automatski skenira kako bi se napravio njen trodimenzionalni model. Savijeni dijelovi ili nepravilne površine nastale lomom prethodno se uklanjaju. Rezultat skeniranja zatim se na računaru upoređuje sa geometrijom koju bi komponenta trebalo da ima.

„To je najzahtjevniji dio zadatka. Moramo precizno izračunati geometrijsku razliku, odnosno trodimenzionalnu zapreminu materijala koju treba dodati kako bi se dobio željeni prvobitni oblik“, objašnjava Šarić.

Izračunata zapremina materijala zatim se pretvara u kod koji robot može da koristi i koji sadrži sve putanje kretanja alata.

Dodavanje materijala funkcioniše slično elektrolučnom zavarivanju. Žica koja se topi istovremeno služi kao elektroda i dodatni materijal. Zbog snažnog protoka električne struje ona se na trenutak zagrijava do veoma visoke temperature. Na kraju žice formira se mala kapljica metala koja pada na komponentu i tamo se stvrdnjava.

Kod ovog postupka to se dešava gotovo 200 puta u sekundi. Preciznim upravljanjem robotskom rukom, usklađenim sa kretanjem žice i odgovarajućim električnim parametrima, moguće je oblikovati željenu trodimenzionalnu formu tačku po tačku i sloj po sloj – gotovo kao kod kućnog 3D štampača, samo sa industrijskim metalima.

Tehnologija Tehničkog univerziteta u Beču već privlači međunarodnu pažnju. Naučni principi na kojima se zasniva objavljeni su na stručnim konferencijama, dok je kontejnersko postrojenje univerziteta predstavljeno i u okviru „AM Villagea“ u Španiji, evropske manifestacije posvećene aditivnim tehnologijama.