Odjel za istraživanje i razvoj

Glavnina aktivnosti Metalske jezgre provodit će se kroz Odjel za istraživanje i razvoj, odnosno njegova dva laboratorija: Laboratorij za Internet stvari (IoT) i Laboratorij za prototipiranje.

Laboratorij za Internet stvari (IoT)

Brojni proizvodi metalske industrije u sjeverozapadnoj Hrvatskoj mogu biti unaprjeđeni dogradnjom tzv. smart funkcionalnosti čime se može povećati njihova dodana vrijednost. Proizvodi bez dodatnih smart funkcionalnosti bivaju polako istisnuti s tržišta ili su pod sve većim pritiskom smanjenja proizvodnih troškova. Integracija bežičnih ostalih suvremenih tehnologija u upravljanje strojevima i proizvodnim sustavima jedan je od značajnih trendova današnjice obuhvaćen konceptom industrija 4.0.

Danas se razvoj takvih sustava kod većine poduzetnika u regiji događa sporadično ili se uopće ne događa. Ukoliko ih i koriste poduzeća najčešće naručuju gotove sustave u inozemstvu. Pri tome imaju značajnih poteškoća kod ugradnje i održavanja, pa se u pravilu lokalna proizvodnja najčešće svodi na jednostavnije lohn poslove dok strani partner dograđuje proizvode ugradnjom smart funkcionalnosti pri čemu ostvaruje značajnu dodanu vrijednost. Akademska i razvojno-istraživačka zajednica mogu i trebaju dati značajan doprinos u razvoju smart sustava.

Ovdje se naziru konture četvrte industrijske revolucije koja kombinira strojarstvo, elektrotehniku i informatiku. Komunikacija između strojeva (M2M), između proizvoda i Internet of Things (IoT) samo su neki od trendova koje valja usvojiti. Pretpostavke za razvoj ovih područja u okviru Metalske jezgre postoje. Osnivač i partneri teže razvoju informacijsko-komunikacijskog sektora u regiji pri čemu su već ostvareni značajni pomaci, u partnerstvo su uključeni Fakultet organizacije i informatike Varaždin kojemu je IoT jedno od područja u kojem se želi dalje razvijati, postoji studij računalstva na Međimurskom veleučilištu u Čakovcu, a u Tehnološko-inovacijskom centru Međimurje fokus je na inkubaciji i pružanju podrške informatičkim poduzećima.

Logički dijagram tijeka – Laboratorij za Internet stvari (IoT)

Proces započinje odobravanjem istraživačko-razvojnog projekta. Prva aktivnost je razvoj sustava za upravljanje i njegovih elemenata za što se koriste odgovarajući razvojni alati, tj. softverski paketi. Paralelno se projektira hardverski i softverski dio. Nabavlja se laboratorijska oprema koja služi za izradu elektroničkih pločica. Prilikom pripreme projekta Metalske jezgre odabrana je tehnologija površinske montaže SMT (engl. Surface Mounting Technology) za koju je karakteristično da se komponente i njihovi izvodi nalaze s iste strane tiskane pločice, za razliku od starijih tehnologija gdje se kroz bušene rupe ulagala komponenta i s druge strane je bila lemljena.

Prednosti SMT tehnologije su:

  • minijaturizacija – ušteda na prostoru i masi uređaja čak do 70 %,
  • automatizirana proizvodnja – cjelokupna proizvodnja je automatizirana pa se fokus prebacuje u područje dizajna sustava, a ne više u proizvodnju komponenti,
  • poboljšane elektroničke karakteristike- brzina rada je značajno povećana,
  • poboljšane mehaničke karakteristike- otpornost na udarce,
  • značajno veći broj izvoda s pločice.

SMT tehnologija ima nedostataka, a to su vrlo kompleksan proces lemljenja, teže se ispituju i popravljaju, a neke komponente su potpuno nedostupne. Navedeni nedostaci su otklonjeni tako što se u pravilu razvijaju sustavi koji su u domeni maloserijskih i prototipskih količina.

Kako je dijagramom tijeka definirano, nakon što je sustav oblikovan kreće se u izradu elektroničkih elemenata. Prvo se koristi uređaj za iscrtavanje elektroničkih pločica. Nakon toga nanosi se pasta za lemljenje. Uređaj za polaganje SMT komponenti (engl. Pick and Place) na određeno mjesto smješta komponente. Budući da se radi o ljepljivoj smjesi, komponenta ostaje lagano zalijepljena. Nakon toga se pločice stavljaju u peć za kondenzacijsko lemljenje odnosno lemljenje u parnoj fazi. Tada se na spojevima komponente i pločice ostvaruje željeni spoj. Nakon lemljenja potrebno je provjeriti je li sve na predviđenom mjestu što se radi strojem za 2D automatsku optičku inspekciju te mikroskopom.

Stanicom za tehničku doradu popravlja se sve ono što u ovom procesu nije bilo ispravno učinjeno. Čišćenje se obavlja u ultrazvučnim kadama, a na kraju je potrebno označili elemente lijepljenjem naljepnica. Za označavanje postoji sofisticiranija laserska tehnologija, ali je zaključeno da je u prvoj iteraciji opremanja dovoljno imati naljepnice.

Laboratorij za prototipiranje

Poduzetnici u sektoru metalske industrije u sjeverozapadnoj Hrvatskoj susreću se s nizom izazova u procesu prototipiranja, testiranja i izrade malih serija proizvoda. Budući da većinom rade proizvode za strane naručitelje, gdje je najvažnija prednost niska cijena rada u usporedbi sa zemljama od kuda dolaze narudžbe, poduzetnici streme ka osamostaljenju i lansiranju vlastitih proizvoda.

Uz ugrađivanje smart funkcionalnosti kako je ranije opisano, izrazito je važno jeftino proizvesti kvalitetan prototip kako bi se moglo krenuti u osvajanje tržišta i razvoj gotovog proizvoda. Neki poduzetnici imaju tako male serije vrlo specifičnih proizvoda da one mogu ostati u kategoriji prototipa. Za prototipiranje u metalskoj industriji koriste se višeosni CNC uređaji, sve popularniji 3D printeri i u specifičnim slučajevima precizno lijevanje.

Uz prototipiranje usko je povezan i dizajn proizvoda. Primjenom načela ekodizajna može se postići 80 % ušteda na emisiji CO2. Istraživačka i akademska zajednica mogu dati značajan doprinos razvoju novih metoda prototipiranja, odnosno uključiti se u sam razvoj proizvoda. Ovim pristupom bi se značajno povećao razvoj i lansiranje novih proizvoda jer bi se cijena koštanja izrade funkcionalnog prototipa značajno smanjila. Prototipiranje bi se moglo izvoditi i u području lijevanja što znači iznimnu prednost jer je danas vrlo skupo raditi prototipove lijevanjem.

Logički dijagram tijeka – Laboratorij za prototipiranje

Dijagramom tijeka je predstavljen okvirni proces rada Laboratorija za prototipiranje. Proces započinje skeniranjem ili unošenjem geometrije nekog objekta u računalo. Oprema koja se naručuje namijenjena je 3D skeniranju za potrebe razvoja i dizajna kao ulazni podatak za povratno inženjerstvo, odnosno može se izvoditi direktan ispis na 3D printerima ili klasičnim obradnim centrima. Korištenjem ovakve opreme znatno se skraćuje vrijeme digitalizacije (prevođenja fizičkog modela u virtualni) te se značajno smanjuje broj pogrešaka. Osim za potrebe razvoja i dizajna, oprema se koristi za kontrolu oblika i dimenzija proizvoda. Budući da je dizajn proizvoda postao kompleksniji, mjerenje klasičnim taktilnim načinom (pomične mjerke, mikrometri, koordinatni mjerni uređaji, profil-projektori i slično) ne zadovoljava današnje zahtjeve za kontrolu kvalitete. Industrijska područja kao što su autoindustrija, ljevarstvo, prerada polimera, obrada limova deformiranjem, avioindustrija i sl. u svojem radu koriste optičke 3D mjerne metode kao standardne za 3D mjerenja, kontrolu kvalitete i razvoj proizvoda.

FDM tehnologija 3D ispisa (akronim od engl. Fused Filament Fabrication – taloženje rastaljenog materijala) je iznimno važna za ovaj laboratorij. Radi se o termoplastičnim smjesama koje se nanose sloj na sloj. Oprema je namijenjena za brzu digitalnu izradu svih vrsta plastičnih dijelova. FDM gradi konceptualne modele, funkcionalne prototipove i dijelove za krajnju uporabu od različitih tipova termoplastike, od standardne do plastike visokih performansi. To je jedina profesionalna tehnologija 3D ispisa koja koristi termoplastike industrijske kvalitete, a dijelovi su stabilni u mehaničkim, termičkim i kemijskim svojstvima. 3D printeri koji koriste FDM tehnologiju grade modele sloj po sloj od osnove do vrha zagrijavanjem i istiskivanjem termoplastičnog vlakna. Proces gradnje se odvija u komori pod kontroliranim uvjetima čime se postiže visoka razina kvalitete izrađevine.
Današnji industrijski zahtjevi kao i kompleksnost dizajna novih proizvoda pred razvojne inženjere i općenito timove koji dizajniraju proizvodni proces postavlja nove izazove na koje je klasičnim načinom pripreme proizvodnje nemoguće odgovoriti.

DLMS tehnologija 3D ispisa (akronim od engl. Direct Metal Laser Sintering) služi za ispis metalnih modela. Tako je moguće vrlo brzo, bez posebnih priprema napraviti bilo kakvu metalnu poziciju. Prilikom izrade metalnih dijelova važno je znati da je ova tehnika vrlo brza i ne ostavlja nikakve ostatke. Postoje ograničenja na izbor materijala, ali za maloserijsku i prototipsku proizvodnju izbor je sasvim dovoljan. Budući da se, kao i kod ranijih tehnologija, nanosi sloj po sloj, moguće je izraditi i unutrašnjost modela.

NASLOVNICA     USTANOVA     O PROJEKTU     ODJELI     TIM     KONTAKT

Adresa:

Razvojno - edukacijski centar za metalsku industriju Metalska jezgra Čakovec

Bana Josipa Jelačića 22 D
40 000 Čakovec
Hrvatska

Kontakt:

T: +385 (0)40 395 560
F: +385 (0)40 395 142

OIB: 44226932013
IBAN: HR8324070001100057905 (OTP banka, Split)

Ustanova je upisana u Sudski registar Trgovačkog suda u Varaždinu pod matičnim brojem subjekta 070164393, predsjednica Upravnog vijeća - Ana Kralj.