Politechnika Białostocka weszła w skład Polskiego Klastra Technologii Kompozytowych – Krajowego Klastra Kluczowego. Technologie kompozytowe na co dzień wykorzystują m.in. studenci – konstruktorzy bolidów Formula Student. Inni projektują „deski przyjazne środowisku” czy badają możliwości betonu geopolimerowego.
Materiały kompozytowe to materiały złożone z dwóch lub więcej sztucznych lub naturalnych komponentów o różnych właściwościach fizycznych i chemicznych, przy czym komponenty te nie są rozpuszczane jeden w drugim. Połączenie ma na celu uzyskanie materiału (tu: kompozytu) o lepszych właściwościach niż materiały składowe (budulcowe), wykorzystane do wytworzenia kompozytu, m.in. zwiększenie wytrzymałości na ściskanie, zmniejszenie masy kompozytu. Materiał kompozytowy to produkt przyszłości w obecnym, niezwykle wymagającym pod względem technologicznym świecie.
Technologie kompozytowe stosowane są przez większość przedsiębiorstw współpracujących
z Politechniką Białostocką, w szczególności z Wydziałem Mechanicznym, Wydziałem Budownictwa
i Nauk o Środowisku, a także Wydziałem Elektrycznym. Materiały i technologie kompozytowe znają i stosują studenci, szczególnie rozwijający swoje pasje w studenckich kołach naukowych. Najlepszym przykładem mogą być budowane przez studentów z kilku wydziałów Uczelni bolidy Formula Student. Od pięciu lat do ich konstrukcji wykorzystują oni materiały kompozytowe w wielu elementach studenckiej wyścigówki. Studenckie Koła Naukowe „Rolka” i „Con-krecik” przy wsparciu finansowym Ministerstwa Edukacji i Nauki badają możliwości wyrobu „desek przyjaznych środowisku”, czy możliwości wykorzystania betonu geopolimerowego.
Zespół ds. wsparcia współpracy Politechniki Białostockiej z Polskim Klastrem Technologii Kompozytowych
Dr hab. inż. Marta Kosior-Kazberuk, prof. PB, Rektor Politechniki Białostockiej powołała Zespół ds. wsparcia współpracy Politechniki Białostockiej z Polskim Klastrem Technologii Kompozytowych w następującym składzie:
- dr inż. Izabela B. Zgłobicka – przewodnicząca,
- dr hab. inż. Dariusz M. Perkowski, prof. PB – wiceprzewodniczący,
- prof. dr hab. inż. Krzysztof J. Kurzydłowski,
- dr hab. inż. Marta Kosior-Kazberuk, prof. PB,
- dr hab. inż. Marcin Kochanowicz, prof. PB,
- dr inż. Magdalena Joka Yildiz,
- dr inż. Ewa Szatyłowicz,
- dr inż. Katarzyna Kalinowska-Wichrowska,
- dr inż. Julita Krassowska.
Przynależność Uczelni do Polskiego Klastra Technologii Kompozytowych to przede wszystkim nowe szanse i możliwości, zarówno dla nauczycieli akademickich, jak i studentów.
Współpraca Politechniki Białostockiej z Polskim Klastrem Technologii Kompozytowych obejmować będzie organizację spotkań członków Polskiego Klastra Technologii Kompozytowych, a także wspólnych wydarzeń (seminaria, konferencje, targi) będących platformą wymiany doświadczeń i nawiązywania ścisłej współpracy między pracownikami naukowymi i studentami (kołami studenckimi) Politechniki Białostockiej, a przedsiębiorstwami zrzeszonym w Polskim Klastrze Technologii Kompozytowych. Powołany zespół przygotowuje spotkanie trzech klastrów tj. Klastra Obróbki Metali, Polskiego Klastra Technologii Kompozytowych oraz Polskiego Klastra Budowlanego. Do udziału zaproszone zostaną firmy zrzeszone w wymienionych Klastrach, a także zainteresowane tematyką. Szczegóły dotyczące spotkania pojawią się wkrótce na stronie internetowej naszej Uczelni.
Studenckie Koła Naukowe w Politechnice Białostockiej rozwijają i wykorzystują technologie kompozytowe
– Biorąc pod uwagę możliwość projektowania i wytwarzania materiałów kompozytowych o konkretnych właściwościach, większość, jeśli nie wszystkie kierunki studiów oferowanych na Politechnice Białostockiej wiążą się z nowoczesnymi materiałami kompozytowymi oraz technologiami kompozytowymi – mówi dr inż. Izabela B. Zgłobicka – przewodnicząca Zespołu ds. wsparcia współpracy Politechniki Białostockiej z Polskim Klastrem Technologii Kompozytowych. – Nasi studenci z powodzeniem stosują te materiały oraz technologie do swoich autorskich projektów realizowanych w ramach Studenckich Kół Naukowych, które są chlubą naszej Uczelni!
Od pięciu lat studencki zespół Formuła Student – Cerber Motorsport, działający w ramach Studenckiego Koła Naukowego Auto-Moto-Club, w swoich bolidach wykorzystuje hybrydową konstrukcję nośną będącej połączeniem przedniej części kompozytowej oraz stalowej części tylnej. Część tylna ustroju nośnego, składa się z wysoko wytrzymałościowych profili spawanych, natomiast przednia – tzw. monocoque – jest wykonana przy wykorzystaniu technologii kompozytów przekładkowych.
Konstrukcję wyróżnia wysoka sztywność skrętna oraz niższa masa w porównaniu do pełnej konstrukcji stalowej. Odpowiedni dobór materiałów oraz ich umiejętne wykorzystanie na rzecz ustroju nośnego, w znacznym stopniu przekłada się na poprawę właściwości jezdnych bolidu.
Zastosowane w bolidzie kompozyty przekładkowe oparto o wykorzystanie żywicy epoksydowej wzmocnionej tkaniną włókna węglowego oraz rdzeni aluminiowych w postaci plastra miodu lub polimetakryloimidowych w postaci piany strukturalnej.
Materiały kompozytowe wykorzystywane przez zespół Cerber Motorsport, znajdują również zastosowanie w budowie pakietu aerodynamicznego, dzięki czemu bolid jest w stanie wygenerować znaczącą siłę docisku przy zachowaniu niewielkiej masy.
Zespół zajmuje się również opracowaniem technologii wykonywania poszczególnych komponentów wykorzystujących materiały kompozytowe. Konieczne jest zaprojektowanie oraz wykonanie form pozwalających uzyskać pożądany kształt, jakość powierzchni danego elementu poprzez zastosowanie odpowiedniej technologii wykorzystującej metodę worka próżniowego np. laminowanie ręczne lub proces infuzji.
Formy do wykonania elementów pakietu oraz konstrukcji nośnej są wykonywane w pianie modelarskiej, czyli obomodulanie. Proces znacząco wpływa na jakość otrzymywanych elementów (ochrona przed wilgocią podczas obróbki), pozwala również zredukować czas przygotowania formy przed wykonywaniem docelowego elementu.
Studenckie Koła Naukowe z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku, „Rolka” i „Con-krecik” prowadzą nowatorskie badania dotyczące materiałów kompozytowych przyjaznych środowisku.
Działania „Rolki” koncentrują się aktualnie na tworzeniu innowacyjnych materiałów kompozytowych na bazie odpadów z przemysłu rolno-spożywczego. W ostatnim czasie dużą popularnością cieszył się ich projekt „Deski przyjazne środowisku”, który był finansowany ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach konkursu „Studenckie Kola Naukowe Tworzą Innowacje”. Studenci w ramach projektu wytworzyli bio-płytę meblową, która w przyszłości może zastąpić płyty MDF (zawierające formaldehyd). Projekt był prezentowany na wielu konkursach krajowych, w ramach audycji radiowych oraz artykułów w prasie.
Studenckie Koło Naukowe „Con-krecik” zajmuje się przede wszystkim technologią betonu, ekologicznymi materiałami budowlanymi, prefabrykacją, wykorzystywaniem materiałów odpadowych w budownictwie. Studenci pogłębiają wiedzę i zdobywają nowe umiejętności w zakresie nowoczesnych materiałów budowlanych, a także recyklingu konstrukcji budowlanych. Zapoznawani są z aktualnymi potrzebami rynkowymi, a także sposobami stosowania nietradycyjnych technologii przyjaznych środowisku.
Koło otrzymało finansowanie z programu MEiN „Studenckie Koła Naukowe Tworzą Innowacje”, w ramach którego realizowało projekt ,,GE-CON – Innowacyjny i ekologiczny materiał budowlany z lekkiego betonu geopolimerowego”. Poza własnymi projektami i realizacją badań, studenci uczestniczą także w projektach badawczo-rozwojowych prowadzonych na Wydziale i nawiązują współpracę z lokalnymi przedsiębiorcami. Z sukcesami biorą udział w ogólnopolskich konferencjach i warsztatach naukowych, które pozwalają na wymianę doświadczeń i prezentacje dotychczasowych osiągnięć.
Gdzie znajdują zastosowanie materiały kompozytowe?
W przypadku materiałów kompozytowych najistotniejszą kwestią są właściwości, nieosiągalne
w przypadku innych materiałów, sprawiają, że kompozyty są cenną klasą materiałów inżynierskich
i funkcjonalnych wykorzystywanych w wielu gałęziach przemysłu oraz artykułów życia codziennego. Wśród nich znaleźć można wymagające branże takie jak lotnictwo, przemysł motoryzacyjny, okrętownictwo i szkutnictwo, budownictwo, transport szynowy, przemysł chemiczny, petrochemiczny i spożywczy, elektrotechnika, energetyka i przemysł maszynowy, a także przemysł medyczny, sprzęt sportowy i przedmioty codziennego użytku.
– Jednym słowem: materiały kompozytowe znajdują zastosowanie w każdej dziedzinie życia – podsumowuje dr inż. Izabela B. Zgłobicka.
Politechnika Białostocka w rozwoju technologii materiałów kompozytowych
Wyłaniająca się nowa perspektywa rozwoju przemysłu 5.0 – „Industry 5.0” wskazuje na konieczność prac nad kompozytami, a także możliwość wsparcia w ramach programu „Horyzont Europa” i/lub FENG. Bezpośrednio przekłada się to na możliwość dofinansowania działań wpisujących się w gospodarkę cyklu zamkniętego.
Niektóre ze stosowanych materiałów wpisują się w gospodarkę obiegu zamkniętego. W przypadku m.in., materiałów kompozytowych, tworzyw sztucznych, odpadów metalurgicznych niezbędne jest przeprowadzenie dalszych badań pozwalających na opracowanie technologii ponownego przetwórstwa.
Pod względem technologicznym, zakres działań badaczy i przemysłu jest bardzo szeroki: od badań dotyczących fizycznych charakterystyk komponentów, wytworzonych materiałów kompozytowych; jak i modyfikację tychże. Technologie kompozytowe, w dużej mierze, opierają się na badaniach i syntezach chemicznych oraz pomiarach własności fizycznych i termicznych. Nowe działania w ramach perspektywy „Industry 5.0” zakładają intensyfikację badań nad możliwością współpracy między człowiekiem a systemami inteligentnymi.
Politechnika Białostocka w obu programach może pełnić rolę partnera doświadczonego w realizacji prac B+R (na łączną kwotę 500 mln zł) z wyposażonym w nowoczesny sprzęt zapleczem badawczym.
Najistotniejszym aspektem technologii kompozytowych jest proces wytwarzania elementów użytecznych z materiałów kompozytowych. W zależności od konkretnej aplikacji, istotnych parametrów produktu, można określić szereg współpracujących i zainteresowanych działaniami gałęzi przemysłu. Wiąże się to z intensyfikacją współpracy Politechniki Białostockiej oraz firm członkowskich Polskiego Klastra Technologii Kompozytowych w zakresie badań B+R, w takich dyscyplinach jak: inżynieria materiałowa, mechaniczna, chemiczna, procesowa, lądowa, środowiska, biomedyczna, fotoniczna, a także dyscyplin związanych z cyfryzacją przemysłu oraz opracowującymi nowe systemy inteligentne.
Technologie kompozytowe to nie tylko opracowanie urządzenia i walidacja parametrów procesowych odpowiednich do wytworzenia danego produktu; ale także weryfikacja i ocena wyrobów pod względem użyteczności, bezpieczeństwa i wpływu na środowisko, zarówno podczas użytkowania, jak i po zakończeniu czasu życia produktu.
fot.Agnieszka.Sakowicz-Stasiulewicz