Na polskich uczelniach, w zaciszu laboratoriów, gabinetów naukowców, powstaje szereg projektów, mających służyć przemysłowi, a w konsekwencji nam wszystkim.
Mniej czy bardziej specjalistyczne, czasem mniej, innym razem bardziej zrozumiałe. Wszystkie wymagają żmudnych badań, analiz, wyliczeń, potwierdzeń niezliczonymi doświadczeniami. Żeby dać szansę na zrozumienie, czym jest praca naukowca-badacza, przyjrzymy się projektowi „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”, realizowanemu przy niebagatelnym współudziale Politechniki Częstochowskiej.
Kto i co
Projekt – jeden z największych w Polsce projektów badawczych – jest realizowany przez konsorcjum instytucji naukowych we współpracy z przemysłem lotniczym. Jego koordynatorem jest Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza. Prace rozpoczęły się w 2008 r. Dzięki niemałym środkom i użyciu nowoczesnej aparatury badawczej, często zakupionej specjalnie na potrzeby projektu, prowadzone są na najwyższym poziomie. Celem jest poszukiwanie materiałów, z których można będzie zbudować lżejsze, bardziej wytrzymałe samoloty. Każdy ich element ma być doskonały, niemal niezniszczalny. Potrzeba do tego inteligentnych materiałów, które nie tylko spełnią wysokie wymagania wytrzymałości, ale staną się wizytówką polskiej myśli technicznej.
Naukowcy z Centrum Zaawansowanych Technologii (CZT) AERONET „Dolina Lotnicza” – istniejącym od 2004 r. konsorcjum 11 placówek naukowych (6 Politechnik: Rzeszowska, Warszawska, Łódzka, Śląska, Lubelska i Częstochowska; Uniwersytet Rzeszowski oraz warszawskie Instytuty: Podstawowych Problemów Techniki PAN, Techniczny Wojsk Lotniczych, Lotnictwa, a także Instytut Maszyn Przepływowych PAN z Gdańska) wspólnie ze Stowarzyszeniem Grupy Przedsiębiorców Przemysłu Lotniczego „Dolina Lotnicza” (zrzeszające ponad 90 firm), stanowią elitę myśli technologicznej, pionierską – na taką skalę – w polskiej nauce. Badacze tych instytucji realizują projekt „Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych” Programu Innowacyjna Gospodarka, który uzyskał dofinansowanie w wysokości niemal 86 mln zł (prawie 73 mln zł pochodzi z budżetu Unii Europejskiej). Obejmuje on 15 głównych zadań badawczych. Każde wykonuje osobny zespół naukowców reprezentujących różne instytucje, łącznie bierze w nim udział blisko 400. naukowców. J
eden z zespołów zajmuje się badaniem powłok żaroodpornych i żarowytrzymałych, inna grupa skupia się na opracowaniu technologii wytwarzania specjalnego typu lotniczych kompozytów na bazie polimerów, metali lub materiałów ceramicznych. Kolejna grupa bada niekonwencjonalne, zaawansowane techniki łączenia różnych materiałów i elementów struktury samolotu. Już są pierwsze efekty pracy – zatwierdzone zgłoszenie patentowe „Nit dwustronny”. Nie jest to jedyny patent. Na dziś jest ich już 13, docelowo założono 60.
Oprócz patentów, wymiernym efektem przedsięwzięcia są prace naukowe. Dotychczas obroniono pięć prac doktorskich, zrealizowano trzy prace habilitacyjne, powstały 163 specjalistyczne publikacje. Obronionych zostało 38 prac magisterskich
Marzenia Wokulskiego a rzeczywistość
Zadania częstochowskich naukowców to: ZB8 – plastyczne kształtowanie lotniczych stopów Al ( w tym Al-Li) oraz Ti; ZB15 – niekonwencjonalne technologie łączenia elementów konstrukcji lotniczych. O zakresie i tematyce badań częstochowskich naukowców mówią uczestniczący w projekcie: inż. dr hab. Janina Adamus i inż. dr hab. Piotr Lacki. – Obecne działania zmierzają w kierunku wdrożenia technologii pozwalających na zmniejszenie ciężaru konstrukcji, a zwłaszcza pojazdów, ponieważ ma on zdecydowany wpływ na ekonomikę paliwową. Trwa ciągłe poszukiwanie nowych możliwości zastąpienia stali materiałami pozwalającymi na zmniejszenie ciężaru konstrukcji, przy zachowaniu ich dotychczasowych właściwości użytkowych – wyjaśniają częstochowscy naukowcy.
Materiałami dającymi takie możliwości są aluminium i tytan oraz ich stopy. Niestety, są to materiały trudno odkształcalne, jeśli chodzi o procesy tłoczenia. Być może wykorzystanie nowoczesnej wiedzy i technologii odnośnie stosowania lekkich stopów aluminiowych i tytanowych pozwoli na przełamanie monopolu, jaki dotychczas ma stal. – Niekwestionowaną zaletą aluminium i tytanu jest lekkość i dobra odporność na korozję. Dziś już wiadomo, że marzenia Wokulskiego o metalu lżejszym od powietrza są nierealne, ale satysfakcjonujące jest to, że producenci aluminium, tytanu i stali, walcząc o rynek zbytu, wprowadzają nowe technologie, pozwalające na produkcję lżejszych i tańszych w eksploatacji konstrukcji. Równie ważną cechą, przemawiającą za szerokim stosowaniem aluminium i tytanu jest duża odporność na korozję –dodają inż. dr hab. Janina Adamus i inż. dr hab. Piotr Lacki.
Mimo wymienionych zalet, aluminium i tytan, a zwłaszcza ich stopy, jako materiały stosowane na wytłoczki posiadają istotne wady. Blachy ze stopów aluminium i tytanu należą do materiałów trudno odkształcalnych w procesach tłoczenia. Nowym zadaniem zespołu jest próba opracowania technologii kształtowania wspomnianych blach w temperaturze otoczenia. W tym właśnie zakresie Politechnika Częstochowska współpracuje z WSK PZL Rzeszów. Ich badania dotyczą kształtowania wybranych elementów silnika lotniczego z blach tytanowych, spawania elementów za pomocą wiązki elektronów. Ciekawym badawczo zagadnieniem, stosowanym już w praktyce np. w USA, w przemyśle kosmicznym, jest proces zgrzewania tarciowego z przemieszaniem (ang. Friction Stir Welding, FSW), czyli łączenie materiałów przy wykorzystaniu ciepła tarcia. Tę technologię, we współpracy z PZL Mielec, zespół z Politechniki Częstochowskiej stara się zaaplikować w polskich warunkach przemysłowych.
AD