Témata
Zdroj: Hofmeister

Laserové mikrostrukturování

Výzkumně vývojové oddělení firmy Hofmeister již od roku 2015 systematicky buduje know-how v oblasti laserového 2D a 3D mikrostrukturování s použitím ultrakrátkých pulzních laserových zařízení. Naše laboratoř disponuje systémy o piko- a také femtosekundových délkách pulzů. Tato zařízení jsou vybavena víceosou kinematikou a dovolují zapojení speciálních optických komponent.

Reklama

Díky specifickým požadavkům našich průmyslových zákazníků a dlouhodobým vědeckým projektům, jako je např. projekt Laserové technologie pro mikrostrukturování bionických a funkčních povrchů pokročilých materiálů (Ev. č. FV30265), který realizujeme s kolegy z ČVUT v Praze a z VÚTS v Liberci, jsme prověřili chování mnoha materiálů v interakci s laserovým svazkem. Mezi takto ovlivněnými materiály byly zkoumány ocelové slitiny, titanové slitiny, keramika na bázi ZrO2, ale také grafen. Jako hlavní cíl projektu je vytváření 2D a 3D mikrostruktur na povrchu strojních komponent za účelem modifikace jeho povrchových vlastností.

Reklama
Reklama

Bionické vzory na površích pro lepší vlastnosti

Výsledky výzkumné činnosti je možno aplikovat v oblasti změn fyzikálních vlastností (např. frikčních či optických charakteristik povrchů). Zaměřujeme se především na tvorbu periodicky se opakujících orientovaných 2D a 3D mikrostruktur, které jsou cíleně zvoleny s ohledem na požadované vlastnosti povrchů. Inspirací pro nás jsou poznatky ze stavby a funkcí živých organismů, tzv. bionické vzory. Samotné výrobní procesy probíhají v režimu studené laserové ablace, tj. při minimálním tepelném ovlivnění vlastního povrchu materiálu. Takto vytvořené mikrostruktury jsou nejčastěji v rozměrech desítek mikrometrů. Velikost jednotlivých mikrostrukturových entit se pohybuje od 25 do několika stovek mikrometrů. Úběr materiálu ve vrstvách je proveditelný v řádu desítek nanometrů. Díky vlastní měřicí technice jsme schopni přesně a průběžně ověřovat výše popsané rozměry.

Příklad mikrostruktury inspirované povrchem oka nočního motýla, kde velký obrázek je sken z konfokálního mikroskopu Olympus LEXT–velikost zorného pole 86 x 86 µm, a malý obrázek je SEM snímek vlastního oka. (Zdroj: Hofmeister)

Jak bylo poznamenáno při studiu možných struktur byly využity také poznatky ze stavby a funkcí živých organismů. Na doprovodném obrázku je patrná struktura inspirovaná stavbou oka nočního motýla. Díky této struktuře je možné dosáhnout antireflexních vlastností povrchů. Další příklad je struktura inspirovaná povrchem žraločí kůže, která může ovlivnit frikční vlastnosti.

Strojní komponenty s vysokou přidanou hodnotou

Technologie laserového mikrostrukturování je vhodná také pro výrobu strojních komponent s vysokou přidanou hodnotou, jako jsou např. formy na vstřikování plastů. V rámci projektu tak je mj. zkoumáno, zda lze vytvářet složité mikrostruktury přímo na povrch formy nebo její část (tj. při vložkování forem). Díky spolupráci s dalšími výzkumnými partnery se podařilo úspěšně vyřešit přenos mikrostruktur o rozměrech menších než 50 μm. U polypropylenu došlo dokonce k úspěšnému přenosu submikronové struktury LIPSS (z anglického Laser Induced Periodic Surface Structures).

Příklad mikrostruktury inspirované žraločí kůží, kde velký obrázek je sken z konfokálního mikroskopu Olympus LEXT – velikost zorného pole 86 x 86 µm, a malý obrázek – SEM snímek žraločí kůže. (Zdroj: Hofmeister)

Technologie 2D a 3D laserového mikrostrukturování nabízí mnoho uplatnění napříč obory a stále existuje velký počet oblastí a aplikací, které skrývají potenciál pro takto modifikovaný povrch. I proto budeme dále pokračovat v rozvíjení popsané technologie a ve snaze rozšířit znalosti o zákonitostech propojující fyzikální a chemické vlastnosti.


Projekt (Ev. č. FV30265) je financován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu.

Související články
Modifikace řezných nástrojů pomocí laseru

Obrábění a úprava povrchů v mikrometrických a submikrometrických měřítkách se jeví jako jedna z klíčových výrobních technologií budoucnosti. Tato skutečnost vede k rostoucímu zájmu o vytváření struktur s cílem změnit např. tribologické či mikrofluidní vlastnosti a směřuje obecně k vyšší míře zapojení 3D laserového mikroobrábění při zpracování povrchu materiálů.
Odebírání materiálu probíhá tzv. studenou ablací pomocí ultrakrátkopulzních laserových systémů – výhodou této technologie je velká univerzálnost, protože je možné proces nastavit tak, aby vytvářel širokou škálu struktur. Navíc dochází k úběru materiálu bez jeho tepelného ovlivnění.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Související články
CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

Jsme ve stádiu Průmyslu 3.5. Ne slovy, ale činy.

Na okraji Plzně na kraji lesoparku poblíž areálu Borských polí najdete rodinnou firmu Hofmeister, kterou vede pan Václav Hofmeister. Sympatický chlapík, který neříká o svých zaměstnancích, že jsou to lidi nebo oni, ale nazývá je kolegy. Bez rozdílu.

Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

VaVaI a průmysl:
Znát budoucí potřebu zákazníka

Biochemik Vladimír Velebný je majitelem, generálním ředitelem, a současně i vedoucím výzkumu a vývoje ve společnosti Contipro. Jeho firma se zabývá biotechnologickou výrobou kyseliny hyaluronové, která má širokou škálu potenciálního využití v nejrůznějších oblastech medicíny a kosmetiky. O tom, jak ideálně propojit oblast vědy a výzkumu s oblastí průmyslu ku prospěchu obou, a zejména nás všech, ví rozhodně mnohé.

Přestaneme vyrábět a budeme tisknout?

3D tisk (AM – Additive Manufacturing) je obor, který přes svou krátkou historii překvapuje v mnoha ohledech – efektivitou, praktičností, flexibilitou... Jeho využitelnost jako technologie roste téměř exponenciálně, a přitom ale trochu utajeně.

Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Odlehčovací optimalizace 3D tištěné frézy

Vývoj v oboru obrábění se tradičně potýká s mimořádným dynamickým zatížením soustavy na straně jedné a požadavky na přesnost a produktivitu obrábění na straně druhé. Nalezení takové konstrukce nástroje, která odolá extrémním provozním podmínkám, a přitom umožní proces obrábění urychlit, může vést k zefektivnění výrobního procesu. Příkladem toho může být vývoj odlehčené frézovací hlavy. Dosavadní konstrukce obráběcích nástrojů vycházely z jednolitých plných tvarů zaručujících vysokou tuhost na úkor dynamických vlastností nástroje. Změnou vnitřní struktury je však možné najít optimum mezi těmito protichůdnými požadavky.

Stroje a technologie: letět ještě výš

Okolo nás pole, před námi malá obecní silnice a nápis „Business Park Holzhausen“. Nic nenaznačuje, že v tomto malém městě poblíž letiště v Linci za okamžik objevíme obrovský technologický potenciál. Společnost Peak Technology byla založena v roce 2007 Dieterem Grebnerem. Zaměřuje se na dodávky komplexních ultralehkých kompozitů na bázi karbonových vláken pro Formuli 1 či letecký průmysl.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit