17.4.2016.

1

IZBOR MATERIJALA I

RAZVOJ PROIZVODA

IZBOR MATERIJALA, 2016.

II. Predavanje

Osnovni cilj i glavni zadatak svake proizvodnje je proizvesti

kvalitetan, dopadljiv i jeftin proizvod uz što veću dobit.

Kako to postići?

- Unaprjeđenjem konstrukcijskih rješenja

- Unaprjeđenjem postupaka izrade

- Pravilnim izborom materijala

Izbor materijala je bitan sastavni dio procesa razvoja proizvoda!

17.4.2016.

2

Tržišna potreba

Koncipiranje varijanti

Projektiranje

(razrada varijanti rješenja)

Konstruiranje dijelova i tehnološka razrada

PROIZVOD

FAZE RAZVOJA PROIZVODA

Materijali se biraju u

svakoj od navedenih

faza

- potpuno novi proizvod

- prilagođavanje postojećih konstrukcijskih rješenja

- Dublja analiza osnovne funkcije i

konstrukcijskih zahtjeva

- Detaljna analiza funkcije

- Detaljna usporedba načina

oblikovanja i ponašanja u uporabi

te utjecaj materijala na okoliš

ZNANOST I INŽENJERSTVO MATERIJALA

GENERIČKA DISCIPLINA

UZ INFORMATIKU I KOMUNIKACIJE OVDJE SE

GENERIRA NAJVIŠE INOVACIJA KOJE UTJEČU NA:

• INDUSTRIJU STROJEVA I ALATA

• INDUSTRIJU VOZILA

• ZRAKOPLOVNU INDUSTRIJU

• ENERGETSKA I PROCESNA POSTROJENJA

• KUĆANSKE APARATE

• SPORTSKE REKVIZITE I IND. ZABAVE

• MEDICINU

• ELEKTRONIKU, OPTIKU

Razvoj novih proizvoda poboljšanih karakteristika !

17.4.2016.

3

PRIMJERI VARIJANATA MATERIJAL - OBLIK - PROIZVODNI

POSTUPCI

KVAKA - aluminij, polimeri, čelici, kombinacije

VJEŠALICA - drvo, polimeri, metali, kombinacije

NAPLATAK (FELGA) - čelici, aluminij, magnezij, pjene

BRANIK AUTOMOBILA - čelici, polimeri, pjena

ISPUŠNI SUSTAV - opći čelici, nehrđajući čelici, titan

KOČNICE AUTOMOBILA - SL, MMC, CMC

ZUPČANICI - čelici, željezni ljevovi, polimeri

KLIZNI LEŽAJI - BRONCE, Al-legure, sivi ljevovi, polimeri, keramika…

RADIJATOR, GRIJAĆA TIJELA - sivi lijev, aluminij, kamen, keramika

RADNA PLOHA GLAČALA - čelik, aluminij, keramika

SKIJE, REKETI, PALICA ZA GOLF

PROTEZA UMJETNOG KUKA, KOLJENA I SL.

ROMOBIL - drvo, čelik, aluminij

BICIKL - čelik, aluminij, titan, kompoziti

PROZORSKI OKVIRI - drvo, polimeri, polimerni kompoziti, aluminij

VODOVODNE CIJEVI U KUĆI - čelik, Cu, PE

LOPATA ZA SNIJEG - drvo, aluminij, polimeri

Suvremene toplinske barijere

Superlegure

Rad

na

te

mp

era

tura

pli

ns

ke

tu

rbin

e

ZrO2 stabiliziran s Y (YSZ) nataložen

atmosferskim plazmatskim

naštrcavanjem ili PVD elektronskim

snopom.

Radna temperatura: do 1200 °C

RAZVOJ MATERIJALA ZA LOPATICE PLINSKIH TURBINA

17.4.2016.

4

RAZVOJ MATERIJALA ZA REZNE ALATE

Razvoj kućišta motorvretena od različitih materijala

17.4.2016.

5

AUTOMOBIL

UDJELI POJEDINIH MATERIJALA U EUROPSKIM

AUTOMOBILIMA SREDNJE KLASE

17.4.2016.

6

POLIMERNI MATERIJALI U AUTOMOBILU

17.4.2016.

7

NEŽELJEZNI METALI U AUTOMOBILU

metalne pjene

Mg-legure

Al-legure

HIBRIDNA KONSTRUKCIJA

Al-legura+PMC (ugljična vlakna)

17.4.2016.

8

POLIMER OJAČAN UGLJIČNIM VLAKNIMA

Al - naplatak Mg - naplatak

bb

Klipnjača – ojačana ugljičnim vlaknima Sendvič branika

17.4.2016.

9

Osovina od PMC (ugljična vlakna)

Renault Espace Quadra

a - rotor kočnice njemačkog visokobrzinskog vlaka (AlSi7Mg+SiC)

b - dijelovi kočionog sustava LUPO automobila

c - poluga podizača ventila reli vozila (ojačano dugim vlaknima)

d - jezgra elek. vodiča visokog napona

Primjeri primjene

Al - MMC

17.4.2016.

10

Primjena kompozita s metalnom matricom

Klipnjača napravljena od Al-legure

ojačane s Al2O3 česticama. Ona

ima puno bolja mehanička svojstva

i otpornost na umor od čelične

klipnjače, a uz sve to ima i 42 %

manju masu

Profili od Al-legure ojačane s

grafitnim vlaknima. Imaju jednaku

krutost kao i čelik, a masu manju

od aluminija

Ventili automobilskog motora

napravljeni od kompozita s Ti-

matricom koja je ojačana SiC

česticama

Dio konstrukcije Space Shuttle-a

napravljen od B/Al kompozita kojim

se postigla ušteda u masi od 45 % u

odnosu na Al legure

Al/SiC cilindar koji je ugrađen u

bolide Formule 1

Umeci mjenjačke kutije koji služe za

lokalno ojačanje, a napravljeni su od

Mg-legure ojačane ugljičnim vlaknima

17.4.2016.

11

Primjena kompozita s keramičkom matricom

Rezni alati napravljeni od kompozita

s Al2O3 matricom i SiC viskerima

Glave izmjenjivača topline napravljene

od kompozita s Al2O3 matricom koji je

ojačan kontinuiranim vlaknima

Ventilator za cirkulaciju vrućeg plina

napravljen od kompozita sa SiC

matricom koji je ojačan kontinuiranim

vlaknima

Usporedba dviju cijevi nakon

eksploatacije pri visokim temp.

Lijeva je napravljena od kompozita s

matricom i ojačanjima od oksidne

keramike, a desna je od metala

Dijelovi plinske turbine napravljeni od

SiC/SiC kompozita

17.4.2016.

12

POLIMERNI BETON/UMJETNI MRAMOR/

MINERALNI LIJEV

Polimerno-drvni kompoziti - PP

proizvodi punjeni drvom

17.4.2016.

13

PP proizvodi punjeni drvom

DIJELOVI OD POLIMERA OJAČANIH C-VLAKNIMA

VRETENOROBOTSKA RUKA

17.4.2016.

14

Okvir motocikla

Čelični

Polimerni kompozit:

epoksidna smola +ugljična vlakna

ROMOBIL - ALUMINIJSKI SKATEBOARD

17.4.2016.

15

Proteza umjetnog kuka

Naprave od pametnih Ni-Ti

legura za ravnanje zubi

Proteza koljena

MEDICINA I STOMATOLOGIJA

Stent Ni-Ti legura

Zalistak srca - pirolitički C

Razvoj lakšeg ILIZAROV vanjskog fiksatora

(Mr. rad Zdravko Schauperl, FSB)

ČELIČNI:X12CrNi18-8

Masa prstena 228 g

Epoksidna smola

+ ugljična vlakna

Masa prstena 80 g

17.4.2016.

16

ZRAKOPLOVI

KOMPOZITI ZA ZRAKOPLOVNU INDUSTRIJU

F-14 Tomcat (1969) - 1 %

AV-8V Harrier (1982) - 26 %

ATF Stealth (1989) - 40 %

Airbus A380 i 500 - više od 20% CFP

Sonic Cruise (Boeing) - do 40% CFP

17.4.2016.

17

LJUSKA – DIO TRUPA

BOEING 787GLARE LAMINAT - AIRBUS A380

Al + prepreg (polimer i stakl. vlakna)

BRODOVI, PLOVILA I OFF SHORE PLATFORME

17.4.2016.

18

ČELIČNI SPREMNIK SPREMNIK OD POLIMERNOG

KOMPOZITA

BOCA ZA PLIN OD PMC

17.4.2016.

19

CIJEVI OD POLIMERNIH KOMPOZITA(ojačani staklenim vlaknima)

KUĆANSKI APARATI

17.4.2016.

20

KUĆANSKI APARATI

NANOTEHNOLOGIJE – ORGANSKO ANORGANSKI SLOJEVI NANEŠENI

SOL-GEL POSTUPKOM

NIJE OD TITANA, NEGO

VJEROJATNO PVD SLOJ

TiN i TiC

17.4.2016.

21

KVAKE I OKOVI

Dekorativne PVD

prevlake

RADIJATORIPROZORSKI OKVIRI

17.4.2016.

22

CIJEVI OD OJAČANOG PP

SPORTSKI REKVIZITI

17.4.2016.

23

STRELIČARSTVO

RAZLIČITI KOMPOZITNI DIJELOVI

17.4.2016.

24

70% poliamidno vlakno,

30% elastansko vlakno.

LZR Pulse je najlakši tkani plivački

materijal na svijetu.

Jako je čvrst, voda klizi preko glatke

Površine, otporan je na klor i brzo se suši

LZR RACER ima umetnute

ultra tanke poliuretanske membrane

koji se režu preciznim laserom.

SPEEDO PLIVAČKO ODIJELO

PULTRUDIRANI PROFILI OD POLIMERNIH

KOMPOZITA U GRADITELJSTVU

17.4.2016.

25

Drvo

Metal+koža ili ratan

Polikarbonat PC Kompozit – ugljična vlakna

MUZIČKI INSTRUMENTI I KUTIJE ZA INSTRUMENTE

Epoksidna smola + ugljična vlakna

Kutija za vilončelo

Epoksidna smola + ugljična vlakna

Patent inovatora iz Pule

17.4.2016.

26

PAKIRANJA