Wszechświat funkcjonuje zgodnie z prawami fizyki, które tworzą sztywne relacje pomiędzy zjawiskami. Istniejący od wielu lat stan quasi równowagi został naruszony przez negatywne oddziaływanie zanieczyszczeń przemysłowych i komunalnych na środowisko naturalne. Rosnący poziom zanieczyszczeń stanowi zagrożenie dla Środowiska naturalnego a tym samym funkcjonowania człowieka oraz wszystkich organizmów żywych i dalszego rozwoju naszej cywilizacji. Jednym z racjonalnych rozwiązań w istniejącej sytuacji jest wykorzystanie wyników badań "bioniki", nauki, która bada struktury, materiały i procesy występujące w przyrodzie w celu wykorzystania wyników w dalszym rozwoju techniki. Należy podkreślić, że możliwy jest bionicznie inspirowany dynamiczny rozwój techniki i produkcji przemysłowej przy równoczesnym korzystnym oddziaływaniu na stan Środowiska naturalnego.
EN
The universe is ruled by the universal laws of physics creating fixed relations between the phenomena. This quasi balanced, well established state has been disturbed by the negative impact of the industrial and urban pollution on the Nature environment. The growing level of contamination has become a hazard for the nature environment and for all live creatures, threatening sustainable progress of our civilization. One rational solution comes to mind, making use of the bionic science which investigates structures, materials and processes taking place in the nature in order to utilize the obtained results for the technological progress. It should be emphasized that it is possible to achieve bionic-inspired progress in technology and the industrial production with simultaneous advantageous impact on the Nature environment.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Obróbkę elektrochemiczną (ECM) można zastosować do wydajnego wytwarzania elementów ze specjalnych materiałów przewodzących prąd elektryczny, które są trudne lub niemożliwe do kształtowania metodami konwencjonalnymi. W obróbce elektrochemicznej obrabiany przedmiot jest anodą, a materiał jest usuwany – atom po atomie – w wyniku reakcji elektrochemicznych bez użycia sił mechanicznych. Taki sposób usuwania materiału pozwala na uzyskanie warstwy wierzchniej o niskiej chropowatości. Bardzo ważną zaletą obróbki elektrochemicznej jest brak zużycia narzędzia (elektrody roboczej – katody), ponieważ reakcją ekwiwalentną do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego jest wydzielanie się wodoru na powierzchni katody, który usuwany jest przez elektrolit przepływający przez obszar obróbki. Z uwagi na te zalety obróbka elektrochemiczna jest stosunkowo szeroko stosowana w przemyśle kosmicznym, lotniczym, samochodowym oraz elektromechanicznym. Prowadzone są prace badawcze stymulujące rozwój ECM.
EN
Electrochemical machining process (ECM) can be applied for efficient shaping advanced materials conducting electrical current, which are difficult or impossible for machining using conventional methods. In electrochemical machining, the workpiece is an anode and material is removed as a result of electrochemical reactions “atom by atom” without mechanical forces. This mechanism of material removal make it possible to obtain high quality of machined surface layer with uniform properties. The very important advantage of ECM process is also the fact that there is not a tool wear (working electrode – cathode), because the equivalent reaction to anodic dissolution is hydrogen generation on cathode surface and hydrogen can be easily removed from, the inter-electrode gap by electrolyte flow. Because of this advantages, the ECM process is widely applied in space, aircraft, car and electromechanical industry and research stimulating ECM development are carried out.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Aby uzyskać wysoką jakość elementów maszyn czy narzędzi, coraz częściej stosuje się materiały ceramiczne oraz kompozytowe na osnowie metalicznej lub ceramicznej. Efektywne kształtowanie tych materiałów obróbką skrawaniem czy szlifowaniem klasycznym jest utrudnione z uwagi na ich bardzo dobre właściwości mechaniczne. Racjonalnym rozwiązaniem jest zastosowanie metod niekonwencjonalnych, takich jak obróbka elektrochemiczna, elektroerozyjna czy elektroerozyjno-elektrochemiczna (ECDM) w przypadku materiałów przynajmniej częściowo przewodzących prąd elektryczny. Materiały ceramiczne nieprzewodzące prądu elektrycznego można kształtować z zastosowaniem odmiany procesu ECDM nazywanej spark assisted chemical engraving (SACE).
EN
In order to reach the high quality parts of machines or tools very often ceramic or composite materials on metalic or ceramic base are being applied. Efficient shaping above mentioned materials using cutting or classical grinding is difficult because of their high mechanical properties. Rational solution is application of unconventional machining methods as: electrochemical, electrodischarge or electrochemical – electrodischarge (ECDM) in case when machined materials are at least partly conductive of electrical current. In case of shaping ceramic materials unconductive for electrical current the rational solution can be application of Spark Assisted Chemical Engraving (SACE) process – the special kind of ECDM process.
Recent dynamic development of abrasive hybrid manufacturing processes results from application of a new difficult for machining materials and improvement of technological indicators of manufacturing processes already applied in practice. This tendency also occurs in abrasive machining processes which are often supported by ultrasonic vibrations, electrochemical dissolution or by electrical discharges. In the paper we present the review of new results of investigations and new practical applications of Abrasive Electrodischarge (AEDM) and Electrochemical (AECM) Machining.
Współczesny człowiek często zapomina, że jest elementem środowiska naturalnego i tylko w nim może racjonalnie żyć i się rozwijać. O tym bezspornym fakcie nie pamięta się szczególnie w działalności przemysłowej, która zwykle niekorzystnie wpływa na środowisko naturalne i żyjące w nim organizmy – organizmy, które mogą być wzorem dla działalności inżynierskiej. Pospolity żuk gnojarz idealnie przystosował się w procesie ewolucji do warunków życia w ziemi – przejawia się to m.in. w strukturze powierzchni tułowia, skrzydeł czy głowy. W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania tych struktur w kształtowaniu właściwości warstwy wierzchniej wyrobów. Wykonanie takiej struktury na powierzchni elementu to trudny problem technologiczny, który obecnie może być rozwiązany z wykorzystaniem technik laserowych.
EN
A contemporary man often forgets that he is an element of the natural environment and that only in it can he rationally live and develop. It is very easy to forget about this indisputable fact, especially in an industrial activity, which usually adversely affects the natural environment and the organisms living in it. Organisms can be a model for an engineering activit, for example, a common dung beetle (female) ideally adapted in the process of evolution to the living conditions in the soil. This is manifested, among others, in the surface structure of its torso, wings or head. This paper presents the possibilities of using these structures in modifying the properties of the surface layer of products. The implementation of such a structure on the surface of the element is a difficult technological problem, which can now be solved by using laser techniques.
Electrochemical machining process (ECM) can be applied for shaping advanced materials which are difficult or impossible for machining using conventional methods. In electrochemical machining the workpiece is an anode and material is removed as a result of electrochemical reactions “atom” by “atom”, without mechanical forces. This mechanism of material removal makes it possible to obtain high quality of machined surface layer with uniform properties. Very important advantage of ECM process is also the fact that there is no electrode – tool wear because the equivalent reaction to anodic dissolution is hydrogen generation on cathode surface and hydrogen can be easy removed from interelectrode gap by electrolyte flow. Because of this advantages ECM process is dynamically developed. Some aspects of ECM process mathematical modeling and practical applications are presented in the paper, taking into account literature review and author’s own research.
PL
Procesy obróbki elektrochemicznej (ECM) są stosowane do kształtowania wyrobów wykonanych z materiałów specjalnych przewodzących prąd elektryczny, trudnych lub niemożliwych do obróbki metodami konwencjonalnymi. W obróbce elektrochemicznej przedmiot obrabiany jest anodą i materiał jest usuwany w wyniku reakcji elektrochemicznych bez oddziaływania sił mechanicznych. Proces taki usuwania materiału umożliwia uzyskanie wysokiej jakości warstwy wierzchniej obrabianych wyrobów. Zaletą procesu ECM jest brak zużycia elektrody roboczej (narzędzia). Reakcją ekwiwalentną do reakcji anodowego roztwarzania jest bowiem wydzielanie się wodoru, łatwo usuwanego przez przepływający elektrolit. Stąd obecnie procesy ECM są dynamicznie rozwijane. W pracy przedstawiono niektóre problemy związane z matematycznym modelowaniem oraz aplikacją procesów ECM, z uwzględnieniem danych literaturowych i wyników badań własnych.
This paper presents a comprehensive literature survey of the potential applications of bionic achievements related to both design and manufacturing of machine elements with required functional properties. The motivation is that any machine tool or manufacturing process designed even by experienced engineers are not as excellent as the functional behaviour of plants, animals or processes occurring in natural surroundings, i.e, which have been created by nature in the evolution process. Special attention is paid to producing lightweight parts for machine tools and aerospace and automotive applications. The main aspects of design methodology, mathematical modelling, experimental testing and manufacturing are taken into account.
PL
W pracy przedstawiono analizę danych literaturowych kierunkowaną na ocenę możliwości zastosowania osiągnięć bioniki w projektowaniu i wytwarzaniu elementów maszyn o specjalnych właściwościach. Motywacją prowadzenia analizy jest przyjęcie założenia, że zarówno konstrukcja maszyny oraz procesu wytwarzania zaprojektowane nawet przez doświadczonych inżynierów nie są doskonałym w porównaniu do wytworzonych przez naturę. Dotyczy to roślin, zwierząt i procesów występujących w środowisku naturalnym podczas jego ewolucji. Uwagę szczególnie zwrócono na projektowanie lekkich elementów dla przemysłu obrabiarkowego oraz dla lotnictwa i motoryzacji. Przedstawiono również podstawowe zagadnienia metodyki projektowania, modelowania matematycznego, badań doświadczalnych oraz procesów wytwarzania.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Bionika jest dziedziną nauki, która bada budowę organizmów żywych (roślin, zwierząt), biomateriałów wytwarzanych przez organizmy żywe oraz procesów występujących w przyrodzie w celu wykorzystania ich w technice. Jednym z bardzo interesujących aspektów wykorzystania osiągnięć bioniki jest projektowanie lekkich konstrukcji w oparciu o analizę i modelowanie budowy roślin czy szkieletów zwierząt oraz poprawa właściwości warstwy wierzchniej elementów (np. po napawaniu) przez zastosowanie niepłaskich powierzchni analogicznych do występujących w przyrodzie. Tym właśnie zagadnieniom poświęcony jest artykuł.
EN
Bionic is a branch of knowledge, which investigated structures of alive organisms (plants and animals), biomaterials created by plants or animals and processes occurring in the Nature in order to inspire technical problems rational solution. One of very interested area of bionic achievements application is designing of lightweight constructions. Here the source of biological inspiration are structures of plants and animals skeletons. Another area of bionic inspiration could be improvement of details surface properties (after alloying) by application of non-smooth surfaces analogous to this which the Nature created in evolution process.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Urządzenia pomiarowe odgrywają podstawową rolę w procesach produkcyjnych w pomiarach wielkości geometrycznych wyrobów. Systemy pomiarowe są również niezbędne w automatach i robotach w celu realizacji zaprogramowanych zadań. Rozwój dowolnego systemu pomiarowego może w wielu przypadkach być stymulowany przez rozwiązania wypracowane przez naturę w procesie ewolucji organizmów żywych (zwierząt i roślin). Przykłady takich bioinspiracji zostały przedstawione w artykule.
EN
Measurement systems play basic role in production processes for products geometry measurements. Measurements systems are also applied in automats or robots in order to fulfill programmed tasks. Development of any measurement systems in many cases can be stimulated by solutions worked out by the Nature in evolution process of alive organisms (animals and plants). Examples of such bioinspirations are presented in the paper.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Bionika to interdyscyplinarna nauka badająca budowę i zasady funkcjonowania organizmów żywych oraz procesy występujące w przyrodzie w celu inspirowania rozwiązań problemów technicznych. Dotyczy to również procesów wytwarzania. W artykule przedstawiono bioniczną koncepcję doskonalenia szlifierek i procesu szlifowania.
XX
Bionic is interdisciplinary science which investigates structures and principle of alive organisms activity and processes occurring in the nature in order to inspire technical problems solutions including manufacturing processes. In the paper the bionic conception of machine tools and grinding process development are presented.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wraz z rozwojem bioniki pojawiają się inspirowane biologicznie koncepcje rozwoju procesów obróbki skrawaniem. Najbardziej zaawansowane są inspirowane biologicznie zmiany w konstrukcji obrabiarek oraz rozwiązania dotyczące operacji cięcia i wiercenia w badaniach geologicznych na Ziemi i w kosmosie.
EN
Together with Bionic development the inspired biologically conceptions of cutting processes development occur. The most advantageous are biologically inspired improvements in machine tools design and special operations of cutting and drilling in geological investigations on our Earth or in space.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Organizmy żywe przystosowały swoją budowę i pokrycie ciała do bezpiecznego i racjonalnego realizowania podstawowych czynności życiowych. Wiele z tych patentów natury może być inspiracją do rozwiązywania problemów inżynierskich. Przedstawiono przykłady wykorzystania bioinspiracji w rozwoju inżynierii produkcji.
EN
Living organisms have developed their structures and coverings of their bodies to meet the safe and sparing life supporting operation requirements. Many of these systems could readily inspire solutions to engineering problems. Presented are the examples of bio-inspirations found effective in solving production engineering problems.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Bioinspiracja zdobywa coraz szersze uznanie i znajduje zastosowanie w różnych działach techniki, ponieważ umożliwia optymalne rozwiązywanie skomplikowanych problemów. Dotyczy to również technologii maszyn – do najważniejszych zagadnień w tym obszarze należy projektowanie elementów maszyn i procesów wytwarzania oraz kształtowanie właściwości warstwy wierzchniej wyrobów w celu podniesienia ich cech eksploatacyjnych i estetycznych. Rośnie znaczenie zagadnień bioinspirowanego projektowania lekkich konstrukcji z zachowaniem wymaganej sztywności i wytrzymałości.
EN
Bioinspiration approach factor enjoys constantly growing esteem due to its positive practical effects experienced in many different technical areas by revealing practical ways, which provide for optimum solution of difficult problems. This also applies to the machinery engineering. The most crucial problems in this realm are how to design and to supervise the processes of production of the nano, micro and macro details, or to create surface layer structures for enhancement of the operating conditions and good outlook of the products. The bioinspiration influence on the design work requirements for improvement of rigidity and strength of the lightweight structures seem to gain more and more important position.
Electrochemical machining is an unique method of shaping in which, for optimal parameters tool has no wear, surface layer properties after machining are similar to the core material and surface quality and accuracy increase together with material removal rate increase. Such advantages of electrochemical machining, besides of some ecological problems, create industry interest in the range of manufacturing elements made of materials with special properties (i.e. turbine blades of flow aircrafts engines). In the paper the nowadays possibilities and recent practical application of electrochemical machining in aircraft have been presented.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Żadna maszyna czy proces zaprojektowane przez inżynierów nie dorównują doskonałości organizmów żywych i procesów zachodzących w środowisku naturalnym, które stworzyła Natura w procesie ewolucji. Bardzo prężny rozwój technologii wymusza poszukiwanie nowych racjonalnych rozwiązań technicznych przyjaznych dla środowiska naturalnego. Dzięki temu może uda się zmniejszyć skutki „efektu cieplarnianego” czy „dziury ozonowej” oraz poprawić jakość powietrza, wody i żywności. Jednym z bardzo ważnych problemów środowiskowych jest produkcja energii i jej racjonalne wykorzystanie. Produkcja energii w Polsce oparta jest na spalaniu węgla, ropy gazowej oraz gazu ziemnego co wywiera niekorzystny wpływ na środowisko. Dlatego należy intensywnie rozwijać i udoskonalać produkcję „czystej energii”. Ponadto bardzo ważnym zagadnieniem jest racjonalne wykorzystanie energii zarówno w gospodarstwach indywidualnych (ocieplenie budynków, sprzęt AGD i RTV) jak i przy projektowaniu i eksploatacji wszystkich innych urządzeń: zaczynając od samolotów i samochodów przez maszyny rolnicze i budowlane do sprzętu komputerowego czy medycznego. Oszczędzać energię można również pośrednio przez zmniejszanie masy urządzeń oraz zwiększanie trwałości ich elementów. Skutkuje to oszczędnością materiałów a tym samym energii, która zostałaby zużyta na ich wyprodukowanie. Pomost pomiędzy rozwiązaniami spotykanymi w przyrodzie a techniką tworzy dziedzina nauki nazywana „bioniką”, która bada materiały, struktury, kształty i powierzchnie występujące w roślinach czy zwierzętach oraz ich wytwory (plaster miodu, kopiec termitrów) i zachowania społeczne (mrówki, ryby, muchy, pszczoły). Wyniki tych badań stanowią inspiracje w rozwiazywaniu zagadnień konstrukcyjnych, eksploatacyjnych, organizacyjnych, medycznych a nawet informatycznych. W artykule przedstawiono wybrane zastosowania osiągnięć „bioniki” w technice z punktu widzenia inżynierii środowiska ze szczególnym uwzględnieniem produkcji i zużycia energii.
XX
Any machine tool or process design by engineers is not as excellent as alive organisms or processes occurring in natural surroundings, which have been created by the Nature in evolution process. Very intensive technology development is the reason for looking for a new and better solutions which are friendly for natural surroundings. Thanks to this fact it is possible to decrease the negative results of “greenhouse effect”, ozone layer thickness decreasing in stratosphere and improve air, water and food quality. One of very important environment problem is energy production and its rational consumption. Production energy in Poland is connecting with coal, oil and natural gas burning what is harmful for natural environment. Because of this fact it is necessary to increase and develop the „clean energy” production. The very important problem is also rational energy consumption in individual households (wall isolation, kitchen equipment, radio and television) as well as in exploitation of: aircrafts, cars, agriculture machines, machines used for houses or road building, computers. Energy can be saved indirectly by decreasing machines weight and details or units wear. In this way we can save Energy which would be used for saved materials production. The bridge between solutions which can be met in alive organisms and technical application create the „bionic”. The “bionic” investigates materials, structures, shapes and surfaces of plants and animals. It also investigates animals products (honeycombs, ant-hills) and specific behaviour (ants, flies, fishes). Results of this research create inspirations for construction, production, exploitation, medical or informatics tasks solving. In the paper some bionic applications in technical problems solutions in aspects of energy production and consumption are presented.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Obecnie obserwuje się dynamiczny rozwój hybrydowych procesów wytwarzania. Ich badania i wykorzystanie wynikają z konieczności stosowania nowych, trudno obrabialnych materiałów oraz poprawy wskaźników technologicznych dotychczasowych procesów wytwarzania. Dotyczy to również procesów obróbki ściernej, które są wspomagane m.in. drganiami ultradźwiękowymi, roztwarzaniem elektrochemicznym czy wyładowaniami elektrycznymi. W artykule przedstawiono wyniki aktualnych badań oraz nowe zastosowania praktyczne procesu obróbki elektrochemiczno-ściernej (ECG).
EN
Dynamic development of hybrid manufacturing processes takes place nowadays. Research and application of hybrid processes follow the needs to apply almost unworkable materials and improvement of the process parameters specific to the current manufacturing processes. This also applies to abrasive machining processes which are often supported by ultrasonic vibrations, electrochemical dissolution or by electrical discharges. Results of recent investigations and new practical applications of Abrasive Electrochemical Machining are also presented.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W przemyśle w coraz większym zakresie stosowane są nowe materiały o specjalnych właściwościach, zwykle trudne do efektywnego kształtowania metodami tradycyjnymi. Z tego względu racjonalnym rozwiązaniem jest zastosowanie metod niekonwencjonalnych a szczególne obróbki elektrochemicznej, elektroerozyjnej oraz metod hybrydowych. W artykule przedstawione zostaną przede wszystkim zasadnicze kierunki rozwoju i praktyczne zastosowania wyżej wymienionych procesów obróbkowych.
EN
In industry the range of practical applications of new materials with special properties significantly increases. These materials are usually difficult for traditional machining; so, the most efficient for shaping parts made of above mentioned materials are electrochemical, electrodischarge and hybrid machining processes. In the paper will be presented first of all basically directions of development and practical applications of these unconventional machining processes.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny rozwój komunikacji lotniczej, co bezpośrednio wpływa na wzrost produkcji samolotów, a tym samym elementów silników lotniczych. Elementy te są wykonywane ze specjalnych, trudno obrabialnych materiałów stopowych i kompozytowych. Ich efektywne kształtowanie metodami tradycyjnymi jest utrudnione i z tego względu często wykorzystuje się obróbkę elektroerozyjną, w której naddatek usuwany jest w wyniku topienia i parowania. To jednak powoduje powstanie na powierzchni obrabianej warstwy wierzchniej o niekorzystnych właściwościach użytkowych. Można je istotnie poprawić przez obróbkę hybrydową elektroerozyjno-ścierną, której nowe zastosowania opisano w artykule.
EN
Dynamic development of airplane communication takes place in recent years, which directly results in increase of aircraft and aircraft engine parts production rates. Parts of engines are usually made of special alloys or composite materials difficult to machine with use of traditional methods. For efficient machining of these materials electrodischarge process is applied where allowance material is removed by melting and evaporation effect. However, this method of material removal leaves low quality of the machined surface. The surface finish can be significantly improved by applying the hybrid abrasive/electrodischarge process. Presented in the paper is the new practical application of this process.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.