Een team van onderzoekers van de Kaunas University of Technology (KTU), Litouwen heeft een nieuwe benadering ontwikkeld voor het nauwkeurig slijpen van harde en brosse materialen, waardoor een ongeëvenaarde efficiëntie van dit proces wordt bereikt. Door te experimenteren met wolfraamcarbide creëerden ze een innovatieve technologie om het extreem sterke en toch gemakkelijk breekbare materiaal in een gewenste vorm te brengen.

De vraag van de hightechindustrie naar hoogwaardige optische componenten - van glazen lenzen voor consumentenproducten zoals digitale camera's tot hoogwaardige producten zoals medische systemen - neemt exponentieel toe. Bij precisieglasgieten, die de productie van optische componenten van glas mogelijk maakt zonder slijpen en polijsten, harde en hittebestendige vormmaterialen, zoals wolfraamcarbide, zijn gebruikt.

"Het is een uitdaging om wolfraamcarbide te bewerken om de cilindrische details te maken die worden gebruikt bij het gieten van optische elementen. Ten eerste, het is een zeer hard materiaal, dus elk gereedschap dat ermee in contact komt, wordt vrijwel onmiddellijk gedragen, tweede, als het gereedschap te diep in het oppervlak van wolfraamcarbide wordt gestoken, de laatste breekt. Om het harde en brosse materiaal te kunnen bewerken, het moet de staat van plastische vervorming bereiken, wanneer het kan worden gevormd en gevormd zonder te breken, " legt Gytautas Balevičius uit, een onderzoeker van KTU Institute of Mechatronics.

Een van de manieren om de plastische vervorming van het werkstuk te bereiken, is de ultrasone excitatie van het gereedschap. Met andere woorden:het gereedschap begint te trillen en de trilling wordt overgebracht op het werkstuk. Hoe hoger de frequentie van excitatie, hoe groter de kans op het bereiken van de staat van plastische vervorming van het materiaal dat wordt gemalen. In een laboratoriumomgeving, het is mogelijk om de excitatiefrequentie die nodig is voor plastische vervorming te bereiken met behulp van nano-scratching, maar tot nu toe was het onmogelijk om deze frequenties te bereiken in industriële omstandigheden.

Hoewel bij de bewerking van de harde materialen, zoals wolfraamcarbide, diamantgereedschappen worden gebruikt, hun slijtage in het proces is aanzienlijk. Aangezien de diepte van het inbrengen van het gereedschap in het oppervlak slechts minimaal kan zijn, het proces van het malen is lang en inefficiënt.

"We hebben de nieuwe benadering van ultrasoon ondersteund slijpen voorgesteld. Door ons te concentreren op de excitatie van het werkstuk in plaats van op het gereedschap, we hebben de frequentie van 80-100 kHz bereikt, wat momenteel zeer moeilijk te realiseren is in de industrie wereldwijd, " zegt Balevičius, een doctoraat student aan de KTU Faculteit Werktuigbouwkunde en Ontwerpen, een van de auteurs van de uitvinding.

De hoge frequentie van de excitatie maakt het mogelijk om de plastische vervormingstoestand van het wolfraamcarbide-werkstuk te bereiken, wat betekent dat het gereedschap dieper in het oppervlak kan worden gestoken. Dit maakt het slijpproces efficiënter.

"Voor het brede scala aan producten zijn hoogwaardige optica nodig, van elke smartphone tot de ingewikkelde hulpmiddelen die worden gebruikt in de geneeskunde of astrofysica. Door het proces van het produceren van precisie-optiek te optimaliseren, leveren we een belangrijke bijdrage aan de hightech-industrie, Litouwen op de kaart van de precisie-industrie plaatsen, " zegt professor Vytautas Ostaševičius, Directeur van het KTU Institute of Mechatronics, leider van de onderzoeksgroep achter de uitvinding.

Tijdens dit onderzoek zijn door KTU-wetenschappers drie innovatieve technologieën ontwikkeld. Een octrooiaanvraag voor de innovatieve apparatuur waarin deze technologieën zijn geïntegreerd, is ingediend bij het Litouwse staatsoctrooibureau.

De commercialisering van de technologieën en producten die zijn gemaakt door KTU-onderzoeksgroepen wordt gefaciliteerd door het KTU National Innovation and Entrepreneurship Centre, one-stop-shop voor bedrijven en industrie die willen samenwerken met de wetenschap.