Dla nauki i gospodarki

ZUT w Szczecinie

Dzięki środkom z RPOWZ Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie kupuje nowe urządzenia do swych laboratoriów. Efektem inwestycji w infrastrukturę badawczą będzie wzrost liczby prowadzonych wspólnie z firmami badań i przygotowywanych publikacji naukowych. Co istotne, wyniki prac B+R w formie nowych technologii trafiają do przemysłu.

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie (WIMiM ZUT) realizuje aktualnie dwa projekty dotyczące infrastruktury badawczej, na które pozyskał dofinansowanie z działania 1.3 Rozwój publicznej infrastruktury badawczej RPOWZ. Nowe urządzenia i oprogramowanie pojawią się w Laboratorium Badań Maszyn i Urządzeń Mechanicznych, Laboratorium Wytrzymałości Materiałów oraz w Zakładzie Spawalnictwa. Dzięki nim znacząco poszerzy się zakres oferowanych przez uczelnię usług badawczych i rozwojowych. Wydział współpracuje w zakresie projektów B+R z przedsiębiorstwami przemysłu stoczniowego, przeładunkowego, drzewnego, maszynowego, offshore, energetyki wiatrowej. Naukowcy wykonują ponadto ekspertyzy związane z diagnostyką oraz rozwiązywaniem problemów eksploatacyjnych różnorodnych maszyn, urządzeń technologicznych oraz struktur budowlanych.

Prace wdrożeniowe

Związki uczelni z przemysłem są bardzo silne. Przykładowo od wielu lat prowadzona jest szeroka współpraca z działającymi w Polsce czołowymi producentami obrabiarek.

– Pierwsze projekty realizowaliśmy, gdy funkcjonował Komitet Badań Naukowych. Już wówczas nasze prace były bardzo bliskie praktyki przemysłowej. Gdy tylko pojawiły się programy wspierające transfer wiedzy do przemysłu, natychmiast rozpoczęliśmy realizację tego typu projektów – mówi dr hab. inż. Mirosław Pajor, prof. ZUT, dziekan Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki.
– Pierwsze projekty realizowaliśmy, gdy funkcjonował Komitet Badań Naukowych. Już wówczas nasze prace były bardzo bliskie praktyki przemysłowej. Gdy tylko pojawiły się programy wspierające transfer wiedzy do przemysłu, natychmiast rozpoczęliśmy realizację tego typu projektów – mówi dr hab. inż. Mirosław Pajor, prof. ZUT, dziekan Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki.

Jednostka wyspecjalizowała w realizacji prac badawczo-rozwojowych we współpracy z przedsiębiorstwami. W 2014 r. w ogłoszonych wynikach naboru wniosków do Programu INNOTECH – ścieżka In-Tech, w pierwszej piątce najwyżej ocenionych projektów w kraju znalazły się aż 4 złożone przez WIMiM ZUT.

Uczelnia realizowała prace m.in. dla Fabryki Obrabiarek Precyzyjnych AVIA SA, firmy Promotech Sp. z o.o., Centrum Badawczo-Konstrukcyjnego Obrabiarek Sp. z o.o. oraz dla Andrychowskiej Fabryki Maszyn Defum SA. – To bardzo wymagające przedsięwzięcia, w których liderami są przedsiębiorcy. Mieliśmy już gotową ofertę i mogliśmy z marszu wejść w tego typu współpracę. Pracujemy z firmami nad nowymi maszynami, urządzeniami diagnostycznymi, układami sterowania – dodaje prof. Mirosław Pajor. W ostatnich miesiącach WIMiM podjął współpracę z firmą FANUC, światowym liderem w produkcji rozwiązań do automatyzacji i układów sterowania. Z kolei wspólnie z firmą Cargotech projektuje dźwig nowej generacji ze sterowaniem CNC oraz systemem komunikacji wykorzystującej rzeczywistość rozszerzoną.

Prace diagnostyczne i ekspertyzy

Do ZUT dość często trafiają też zamówienia na specjalistyczne usługi badawcze i ekspertyzy, choć prowadzenie tego typu prac nie jest głównym zadaniem uczelni. Jakiego rodzaju są to zlecenia? – Dla przykładu: przeprowadziliśmy ekspertyzę suwnicy dla firmy Deutsche Bahn Port Szczecin. Aby ta 30-letnia suwnica do przeładunku kontenerów sprowadzona z Hamburga mogła być dopuszczona do eksploatacji przez Urząd Dozoru Technicznego, musieliśmy wykonać szczegółowe badania – mówi dr inż. Ryszard Kawiak z Katedry Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn.

Uczelnia przeprowadziła także ekspertyzę podpór rurociągu doprowadzającego wodę do Elektrowni Szczytowo-Pompowej Żydowo dla firmy Energa Wytwarzanie. Z powodu pęknięcia łożyska podpory rurociąg trzeba było wyłączyć z eksploatacji.

– Wykonane ekspertyzy zawierają zwykle zalecenia, co zrobić, by tego typu awarie już nie wystąpiły – dodaje dr inż. Ryszard Kawiak.
– Wykonane ekspertyzy zawierają zwykle zalecenia, co zrobić, by tego typu awarie już nie wystąpiły – tłumaczy dr inż. Ryszard Kawiak.

W zakresie badań dynamiki struktur budowlanych naukowcy często przeprowadzają ekspertyzy dotyczące oceny poziomu drgań. Ważną częścią pracy jest formułowanie zaleceń zmian konstrukcyjnych, obniżających negatywny wpływ drgań. Przykładem jest współpraca z Zakładem Unieszkodliwiania Odpadów Sp. z o.o. w Szczecinie, Zespołem Elektrowni Dolna Odra SA czy Zakładami Chemicznymi w Policach. Prace te realizowane są przez Laboratorium Badań Maszyn i Urządzeń Mechanicznych.

W Zakładzie Spawalnictwa ZUT działa Laboratorium Badań Struktury i Właściwości Mechanicznych Materiałów PoliTEST. – Wykonujemy szereg ekspertyz, które są przeprowadzane najczęściej w efekcie pewnych awarii i zniszczeń. Ostatnio np. robiliśmy ekspertyzy związane z pękaniem szyn tramwajowych w Szczecinie. Dochodzimy, jakie są przyczyny uszkodzeń, i przygotowujemy zalecenia, które pozwalają w przyszłości uniknąć podobnych awarii – mówi dr inż. Michał Kawiak, kierownik Zakładu Spawalnictwa.

Do badań w laboratorium PoliTEST trafiają próbki złączy spawanych, wyrobów hutniczych czy tworzyw niemetalicznych. Laboratorium rozwiązuje problemy związane ze spawalnością różnego rodzaju materiałów. Wykonuje próby rozciągania, udarności, odporności na uderzenie materiałów podstawowych oraz połączeń spawanych. Wykonuje się badania makroskopowe, które dają możliwość oceny budowy złącza spawanego, jak i mikroskopowe, podczas których analizowana jest struktura materiału.

– Firmy z przemysłu metalowego i maszynowego sprawdzają, czy materiał, którą kupują, rzeczywiście spełnia normy podawane przez producentów – dodaje dr inż. Michał Kawiak.
– Firmy z przemysłu metalowego i maszynowego sprawdzają, czy materiał, który kupują, rzeczywiście spełnia normy podawane przez producentów – dodaje dr inż. Michał Kawiak.

Przemysł stoczniowy i offshore

Rozwinięty w regionie przemysł stoczniowy oraz offshore’owy musi spełniać wymogi stawiane przez towarzystwa kwalifikacyjne. Może budować konstrukcje, prowadzić produkcję pod warunkiem, że ma zatwierdzone technologie i procedury, a także zatrudnia pracowników z wymaganymi uprawnieniami. – Technologie zmieniają się, wprowadzane są nowe konstrukcje. Nieustannie wykonujemy więc badania, których wyniki są niezbędne do wydania świadectw przez towarzystwa kwalifikacyjne – mówi dr inż. Ryszard Kawiak.

Uczelnia od dawna współpracuje też z firmą Marine Service Jaroszewicz (MSJ), zajmującą się posadawianiem maszyn. Bez zaplecza naukowego ZUT, a wcześniej Politechniki Szczecińskiej, firma nie dysponowałaby swoimi najlepszymi rozwiązaniami.

– Współpracowaliśmy m.in. nad nową technologią osadzania pochew wałów śrubowych metodą zalewania tworzywem epoksydowym dla Stoczni Szczecińskiej. Jest to element krytyczny dla statku, bo to największy otwór w kadłubie, który musi być szczelny. Umieszczane jest w nim łożysko wału, które musi zapewnić niezakłóconą pracę śruby okrętowej – wyjaśnia dr inż. Jędrzej Ratajczak z MSJ, pracujący jednocześnie w Katedrze Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn (KMiPKM) jako wykładowca z przemysłu.
– Współpracowaliśmy m.in. nad nową technologią osadzania pochew wałów śrubowych metodą zalewania tworzywem epoksydowym dla Stoczni Szczecińskiej. Jest to element krytyczny dla statku, bo to największy otwór w kadłubie, który musi być szczelny. Umieszczane jest w nim łożysko wału, które musi zapewnić niezakłóconą pracę śruby okrętowej – wyjaśnia dr inż. Jędrzej Ratajczak z MSJ, pracujący jednocześnie w Katedrze Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn jako wykładowca z przemysłu.

Współpraca w zakresie badań

Przy realizacji badań kwalifikacyjnych ZUT współpracuje także z sektorem prywatnym. – Zajmujemy się badaniami nieniszczącymi głównie dla przemysłu okrętowego, wydobywczego oraz chemicznego. We wszystkich obszarach, w których wymagana jest kontrola jakości spawania. Wykonujemy badania próbek lub całych elementów spawanych, a dopiero potem przekazujemy je uczelni do badań niszczących, wymaganych przepisami towarzystw klasyfikacyjnych – mówi mgr inż. Ryszard Świderski, zastępca dyrektora Technic-Control Sp. z o.o. Spółka zajmuje się etapem pośrednim badań. Po kompleksowej analizie wyników wraz z uczelnią przygotowuje wspólny raport, który jest przekazywany towarzystwom klasyfikacyjnym.

Nowe możliwości

Można wskazać na przypadki, w których uczelnia nie dysponowała odpowiednim wyposażeniem, a w konsekwencji nie mogła podjąć współpracy z podmiotami zewnętrznymi w realizacji konkretnych zadań badawczych. – Studenci z Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w ramach współpracy z naszą katedrą chcieli przeprowadzić badania nici chirurgicznych. Okazało się jednak, że nie dysponujemy aparaturą, która mogłaby dokonać pomiarów wytrzymałości w zakresie kilku czy kilkunastu newtonów. Nasze urządzenia były zaprojektowane na większe obciążenia – mówi dr hab. inż. Paweł Gutowski, prof. ZUT, kierownik Katedry Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn.

Laboratorium Wytrzymałości Materiałów posiada maszynę do badań zmęczeniowych, ale głównie materiałów metalowych, o dużych gabarytach.Nie można z jej pomocą badać substancji miękkich, np. hydrożeli, czy materiałów biomedycznych. Poza tym jest to maszyna mało oszczędna i nieekologiczna – pompa o mocy 50 kW tłoczy kilkaset litrów oleju, który w trakcie normalnej eksploatacji trzeba co jakiś czas wymieniać – mówi dr inż. Konrad Kwiatkowski z KMiPKM. Dlatego w ramach projektu ZUT kupuje maszynę elektrodynamiczną, energooszczędną, która pracuje w mniejszym zakresie sił.

– Nowe urządzenie pozwoli na badanie cieczy w różnych temperaturach, a także wszelkich materiałów kompozytowych czy biokompozytowych – uzupełnia dr inż. Konrad Kwiatkowski.
– Nowe urządzenie pozwoli na badanie cieczy w różnych temperaturach, a także wszelkich materiałów kompozytowych czy biokompozytowych – mówi dr inż. Konrad Kwiatkowski.

Laboratoria powinny spełniać współczesne wymogi współpracy z przemysłem. – Gdy obecny projekt zostanie zrealizowany, znacząco wzrośnie potencjał badawczy naszych laboratoriów – dodaje prof. Paweł Gutowski. Wśród nowych zakupów wymienia młot udarowy i aparaturę do pomiarów wibroakustycznych.

Badania wibroakustyczne

– Funkcjonujące w strukturach WIMiM Laboratorium Badań Maszyn i Urządzeń Mechanicznych dysponuje kilkoma systemami do pomiaru drgań oraz hałasu. Wszystkie mają znaczne rozmiary, więc pomiary w miejscu eksploatacji maszyn ciężkich lub obiektów o znacznych gabarytach są utrudnione. Wnioskujemy o zakup rozwiązań przenośnych, cechujących się najwyższą światową jakością i parametrami – mówi dr hab. inż. Marcin Chodźko, prof. ZUT, zastępca dyrektora Instytutu Technologii Mechanicznej oraz kierownik LBMiUM.

Laboratorium wykonuje pomiary drgań i hałasu obrabiarek, maszyn technologicznych, obiektów cywilnych, np. mostów, budynków. Świadomość istotności tych zagadnień pośród przedsiębiorców zaowocowała rozszerzeniem prowadzonych badań o dziedziny związane z budownictwem (drgania fundamentów), inżynierią lądową (ekrany pochłaniające), wojskowością (układy elektromechaniczne, elektroenergetyczne).

– Miniaturyzacja umożliwia realizację pomiarów w trudnodostępnych miejscach, choćby ze względu na zasilanie bateryjne tego typu systemów, co znacząco usprawnia pomiar – wyjaśnia prof. Marcin Chodźko.
– Miniaturyzacja umożliwia realizację pomiarów w trudno dostępnych miejscach, choćby ze względu na zasilanie bateryjne tego typu systemów, co znacząco usprawnia pomiar – wyjaśnia prof. Marcin Chodźko.

Więcej projektów z udziałem firm

Projekt „Doposażenia Środowiskowego Laboratorium Miernictwa Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki ZUT w Szczecinie” odpowiada na rzeczywiste potrzeby gospodarki regionu. Wpisuje się w kilka inteligentnych specjalizacji Pomorza Zachodniego: wielkogabarytowe konstrukcje wodne i lądowe, zaawansowane wyroby metalowe, produkty drzewno-meblarskie, produkty oparte na technologiach informacyjnych, opakowania przyjazne środowisku oraz produkty inżynierii chemicznej i materiałowej. Wartość przedsięwzięcia wynosi 5,6 mln zł, w tym 4,48 mln zł to dofinansowanie z RPOWZ. – Musimy pamiętać, że nowa aparatura jest przeznaczona nie tylko do pracy naukowej, ale także na rzecz przemysłu. Udział działalności gospodarczej musi stanowić nie mniej niż 30% bezpośrednich kosztów kwalifikowanych projektu (z wyłączeniem wydatków objętych pomocą de minimis). We wniosku o dofinansowanie musieliśmy wykazać te proporcje między działalnością gospodarczą i niegospodarczą – wyjaśnia dr inż. Agnieszka Terelak-Tymczyna, kierownik projektu.

 

Nowy wymiar spawania

Drugi projekt wsparty z działania 1.3 realizuje Zakład Spawalnictwa na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki ZUT. Wzbogaci się on w nowoczesny system symulacji cykli termiczno-odkształceniowych procesów spawania (koszt całkowity: 3,87 mln zł, w tym dofinansowanie to 2,38 mln zł). – Nowe urządzenie pozwala na szybsze opracowanie i wdrożenie technologii spawania do procesu produkcyjnego w zakładach przemysłowych. Możemy przeprowadzić wiele badań określających spawalność materiałów konstrukcyjnych w krótszym czasie i przygotować wdrożenie bez wykonywania żmudnych, wielokrotnie powtarzanych prób – mówi dr inż. Sławomir Krajewski, adiunkt w Zakładzie Spawalnictwa.

Doposażenie Zakładu Spawalnictwa w nowy system pozwoli wzbogacić ofertę badawczą laboratorium PoliTEST. – Urządzenie może służyć jako dylatometr do pomiaru liniowej rozszerzalności cieplnej ciał stałych np. podczas zmian zachodzących w trakcie spawania. Daje możliwość obserwacji, jakie przemiany zachodzą w materiałach podczas spawania, obróbki cieplnej czy plastycznej – uzupełnia dr inż. Krajewski.

Skorzystają wszyscy

Potrzeby rozwojowe firm z regionu, związane są z poprawą procesów produkcyjnych poprzez stosowanie innowacyjnych technologii, automatyzacji i informatyzacji procesów przemysłowych, skrócenie czasu produkcji, wykorzystanie nowoczesnych materiałów. ZUT w Szczecinie pomaga przedsiębiorcom te cele osiągać.

– Działania badawcze prowadzone z użyciem kupionej aparatury będą przyczyniać się do oszczędności czasu, materiałów oraz pieniędzy. Spodziewamy się wzrostu zainteresowania firm naszą ofertą badawczą – uzupełnia dr inż. Agnieszka Terelak-Tymczyna.
– Działania badawcze prowadzone z użyciem kupionej aparatury będą przyczyniać się do oszczędności czasu, materiałów oraz pieniędzy. Spodziewamy się wzrostu zainteresowania firm naszą ofertą badawczą – uzupełnia dr inż. Agnieszka Terelak-Tymczyna.

Efektem inwestycji w infrastrukturę badawczą powinien być wzrost liczby wspólnie prowadzonych badań i przygotowywanych publikacji naukowych. Korzyść jest obopólna – przemysł zyska lepsze technologie, a naukowcy nowe tematy do badań.

Jerzy Gontarz