INSTYTUT TECHNOLOGII MECHANICZNEJ
Opracowanie metodyki badań i analizy struktury geometrycznej powierzchni technologicznie wytworzonych przedmiotów wykonanych z materiałów o różnej refleksyjności
| Projekt jest realizowany w ramach porozumienia o współpracy między Politechniką Krakowską im. Tadeusza Kościuszki, Politechniką Opolską i Politechniką Poznańską. Zagadnienia objęte Projektem dotyczą obszaru metrologii warstwy wierzchniej ze szczególnym uwzględnieniem struktury geometrycznej powierzchni (SGP) w zakresie topografii powierzchni, jakości wytworzonych przedmiotów oraz sposobu weryfikacji jakości w drodze badań stanowiskowych z wykorzystaniem różnych metod i technik pomiarowych. Projekt związany jest z agendą badawczą projektu „Utworzenie Regionalnego Zespołu Akredytowanych Laboratoriów Badawczych i Wzorcujących Politechniki Krakowskiej (RZAL)”, w zakresie badań struktury geometrycznej powierzchni. Należy podkreślić, że proponowane prace naukowo-badawcze są istotne z praktycznego punktu widzenia oraz komplementarne w odniesieniu do agendy badawczej projektu „Świętokrzyski Kampus Laboratoryjny Głównego Urzędu Miar” realizowanego przez GUM. Projekt ma na celu opracowanie metodyki badań i analiz SGP w zakresie topografii powierzchni wytworzonych technologicznie przedmiotów wykonanych z materiałów o różnej refleksyjności, aby możliwe było prowadzenie kompleksowej oceny jakości wyrobu przy wykorzystaniu bezstykowych systemów optycznych. Projekt zakłada, że opracowane w jego ramach wytyczne do sposobu prowadzenia badań i analiz topografii powierzchni przedmiotów wykonanych z materiałów o różnej refleksyjności, pozwolą na prowadzenie kontroli jakości sprawnie i skutecznie. Jest to bardzo ważny aspekt w praktyce przemysłowej z uwagi na potrzebę szybkiego reagowania, w tym diagnozowania błędów i wprowadzania działań korygujących lub zapobiegawczych. |
| Harmonogram Projektu obejmuje realizację programu badań w ramach pięciu etapów, tzw. zadań badawczo analitycznych (24 miesiące). Pierwszy etap – przygotowanie próbek do badań. Próbki przygotowane zostaną z materiałów o różnej refleksyjności, z których wykonywane są komponenty implantów oraz narzędzia stosowane w technice medycznej. Charakterystyka powierzchni próbek będzie zgodna z wymaganiami dokumentacji technicznej oraz dedykowanymi dla danych komponentów/narzędzi norm. Drugi etap – przeprowadzenie metodą stykową badań SGP w zakresie topografii powierzchni wytworzonych technologicznie próbek. Otrzymane wyniki będą stanowiły bazę danych pomiarowych, jako referencyjnych dla wyników i danych pomiarowych otrzymanych w kolejnym etapie programu badań. Próbki w ramach etapu drugiego zostaną zmierzone z wykorzystaniem techniki pomiarowej, tzw. profilometrii stykowej, uważanej za najlepiej odzwierciedlającą rzeczywiste ukształtowanie powierzchni mierzonej. Na podstawie otrzymanych wyników przeprowadzona zostanie charakterystyka SGP w zakresie topografii powierzchni wytworzonych technologicznie, obejmująca analizę ilościową (parametryczną) oraz jakościową (nieparametryczną), uwzględniając refleksyjność materiałów. Trzeci etap – badania SGP w zakresie topografii powierzchni metodą bezstykową z wykorzystaniem systemów optycznych. Otrzymane wyniki będą stanowiły bazę danych pomiarowych, które zostaną odniesione w kolejnym etapie programu badań do danych pomiarowych otrzymanych w ramach etapu drugiego. Badania w ramach etapu trzeciego zostaną zrealizowane z wykorzystaniem różnych technik pomiarowych, wykorzystujących systemy optyczne, w tym: mikroskopię konfokalną, mikroskopię interferencyjną, mikroskopię różnicowania ogniskowego, skaningową profilometrię konfokalną, skaningową profilometrię interferencyjną. Bezstykowe metody pomiaru powierzchni wytworzonej technologicznie wykorzystujące systemy optyczne zapewniają nieporównywalnie szybszą archiwizację danych pomiarowy. Biorąc pod uwagę konieczność szybkiego reagowania w praktyce przemysłowej, stanowią istotną alternatywę dla stykowych metod pomiaru. Wymagają jednak rozpoznania, która technika, jakie parametry pomiarowe oraz analizy, a także elementy charakterystyki powierzchni mierzonej będą stanowiły najlepszy wyznacznik jakości wytworzenia, zgodny z wytycznymi dokumentacji i/lub normy. Na podstawie otrzymanych wyników przeprowadzona zostanie charakterystyka SGP, w zakresie topografii powierzchni wytworzonych technologicznie, obejmująca analizę ilościową (parametryczną) oraz analizę jakościową (nieparametryczną), uwzględniając refleksyjność materiałów. Określone zostaną również: sposób próbkowania, poziomowania oraz filtrowania powierzchni, etc. Czwarty etap – porównanie danych pomiarowych otrzymanych metodą stykową (w etapie drugim) z danymi pomiarowymi otrzymanymi metodami bezstykowymi (w etapie trzecim), dla wszystkich wytworzonych technologicznie powierzchni próbek, charakteryzowanych różną refleksyjnością. Kompleksowa charakterystyka SGP, opracowana na podstawie przeprowadzonych analiz zapewni znalezienie najlepszego dopasowania zarówno metody bezstykowej pomiaru, jak również elementów analizy SGP w zakresie topografii powierzchni, do rodzaju refleksyjności (w tym koloru) materiału. Piąty etap – ostatni etap programu badań, obejmuje opracowanie wytycznych w zakresie metodyki badań i analiz SGP w zakresie topografii powierzchni, pod kątem kontroli jakości wytworzenia przedmiotów specjalnego zastosowania w technice medycznej, zarówno na komponenty implantów jak również narzędzia. Przeprowadzona w ramach etapu czwartego analiza porównawcza będzie stanowiła podstawę opracowania we współpracy z pracownikami GUM wytycznych dotyczących prowadzenia kontroli jakości przedmiotów technologicznie wytworzonych z wykorzystaniem dedykowanej bezstykowej metody pomiaru wraz z technicznymi parametrami. |
| Otrzymane dane, zebrane w formie zbioru powierzchni, technicznych warunków pomiarowych, filtrów, wyróżników (parametrów i funkcji) będą stanowiły punkt wyjścia dla konstruktorów i technologów do opracowania założeń pod wymagania norm związanych z badaniami i charakteryzowaniem struktury geometrycznej powierzchni wyrobów stosowanych w technice medycznej na komponenty implantów czy narzędzia. |