Program Nucleu PN 19 36 Proiect PN 19 36 0201 - Cercetări privind dezvoltarea principiului de fabricație aditivă, printare 3D, prin realizarea de echipamente inovative de modelare prin

extrudare termoplastică ultrasonică

PN 19 36 0201 – f1 / 1

Faza 1 - Studiu documentar și bază de date privind stadiul actual al cunoașterii în domeniul fabricației aditive prin printare 3D.

Rezumatul fazei

Prima fază a proiectului este structurată pe șapte capitole, care tratează: materiale polimerice; ultrasunetele (aplicații active); procesarea materialelor polimerice cu ultrasunete; imprimarea 3D a materialelor polimerice; stadiul cunoașterii privind implementarea ultrasunetelor în imprimarea 3D; imprimanta 3D „Roboze One”; activități de promovare și de creștere a vizibilității.

În urma analizei documentației de specialitate s-au putut trage o serie de recomandări prezentate la secțiunea concluzii.

Cercetările teoretice au tratat aspectele tehnice ale conceptului de fabricație aditivă (UAM) propus, de la dezvoltarea de soluții constructive inovative de dispozitive ultrasonice pentru dotarea echipamentelor de tip imprimante 3D pentru procesarea materialelor polimerice și/sau compozite (TRL 2/3), până la implementarea, testarea și validarea în condiții de laborator a noului concept U-FDM (Ultrasonic Fused Deposition Modeling - Modelare prin extrudare termoplastică ultrasonică), respectiv a prototipului pentru fabricația aditivă - Imprimantă 3D activată ultrasonic (TRL 6/7).

În această fază s-au realizat un studiu documentar și o bază de date privind stadiul cunoașterii în domeniul ultrasunetelor, activități premergătoare fabricației aditive prin printare 3D, respectiv de dezvoltarea de soluții constructive inovative de dispozitive ultrasonice pentru dotarea echipamentelor de tip imprimante 3D pentru procesarea materialelor polimerice și/sau compozite și de realizare a prototipului pentru fabricația aditivă - Imprimantă 3D activată ultrasonic (U-FDM)/fabricare aditivă cu ultrasunete (UAM) și a vizat punerea în temă a echipei de proiect cu privire la ultimele cercetări derulate în domeniul proiectului, la nivel internațional. Lucrările, brevetele și studiile științifice identificate au fost introduse într-o bază de date, realizată în cadrul proiectului, care conține și o traducere sintetică în limba română a fiecărei lucrări, care constituie punct de plecare pentru cercetătorii interesați în cunoașterea și aprofundarea domeniului, bază de date care va fi actualizată permanent pe perioada de derulare a proiectului.

Astfel, prin tema propusă, care vizează dezvoltarea unui nou concept inovativ de fabricație aditivă (AM - additive manufacturing), respectiv U-FDM (Ultrasonic Fused Deposition Modeling - Modelare prin extrudare termoplastică ultrasonică), prin combinarea tehnicii printării 3D de Modelare prin Extrudare Termoplastică (FDM - Fused Deposition Modeling) cu tehnica activării ultrasonice, în scopul obținerii de performanțe superioare folosind tehnica de fabricație prin imprimare 3D a pieselor

PN 19 36 0201 – f1 / 2

realizate din materiale polimerice și/sau compozite, respectiv de creștere a vitezei de printare 3D a unor repere cu geometrii complexe, eliminarea posibilelor zone neuniforme de printare care apar în cazul clasicelor echipamente de printare 3D de tip FDM, asigurarea reproductibilității reperelor, reducerea și chiar eliminarea rebuturilor, evitarea zonelor neuniform printate (layere nelipite) și de creștere a calității suprafețelor (rezoluția) pieselor obținute prin tehnica hibridă FDM cu activare ultrasonică (U-FDM)/(UAM), folosind materiale polimerice (ex.: HDPE, ABS, PLA, PVA, PC, PP, PPSU, PPSF, PA, etc.) și/sau compozite, cu aplicabilitate în special în industria de autovehicule, stomatologie, existând posibilitatea de extindere a aplicării chiar și în cazul industriei metalurgice, la realizarea miezului pentru turnare.

Capitolul I Materiale polimerice - prezintă tipurile de materiale polimerice (PLA, ABS, PET, Composite, Flexibile, Functional, Resin) care se pretează sudării cu ultrasunete și sunt folosite la printarea 3D respectiv stadiul actual al cunoașterii pe plan național și internațional în domeniu.

Majoritatea materialelor polimerice studiate utilizate de imprimanta 3D, sunt polimeri cu diferite proprietăți care au o gamă largă de utilizare.

Capitolul II Ultrasunetele (aplicații active) - prezintă principiul ultrasunetelor și utilizarea acestora în diverse domenii de activitate precum procesele tehnologice, tehnică, medicină etc. și un stadiu actual al cunoașterii pe plan național și internațional în domeniu.

Ultrasunetele (US) sunt o formă de energie mecanică care se propagă sub forma unor unde de frecvență superioară limitei de percepție a urechii umane. Omul percepe sunete cu frecvența cuprinsă între 16 și 20.000 Hz. Sunetele cu frecvența peste limita de audibilitate umană (20 kHz) se numesc ultrasunete, iar cele cu frecvența sub aceasta, infrasunete.

Capitolul III Procesarea materialelor polimerice cu ultrasunete - prezintă modalități de procesare a materialelor polimerice cu ultrasunete descriind avantajele procesării cu ultrasunete, echipamente de sudare cu ultrasunete a materialelor polimerice și un stadiu actual al cunoașterii pe plan internațional în domeniu.

Capitolul IV Imprimarea 3D a materialelor polimerice - prezentă principiul imprimării 3D a materialelor polimerice, avantajele utilizării, identificarea procedeului optim de printare 3D, a materialului de fabricație și a parametrilor specifici ai procesului, aplicații ale imprimantelor 3D și un stadiu actual al cunoașterii pe plan internațional în domeniu.

Printarea 3D pentru fabricare și prelucrare rapidă se utilizează pentru a produce componente cu geometrii complexe în conformitate cu modelele proiectate pe calculator.

Procesul de imprimare 3D este o tehnologie modernă ce constă în trecerea unui fișier digital de proiectare și modelare în diferite obiecte solide 3D.

Imprimantele 3D formează un anumit obiect printr-un proces de adiţie controlată a materialului punând strat peste strat, urmărind modelul digital creat anterior. Toate

PN 19 36

straturifinală a

Capitoimprimimprim

Capitofuncțioacestu

Capitoactivitămanife

Prezenîn urma

Rezultaprezenextens

1. Rp

Rezultaproiect

0201 – f1 / 3

ile depusea obiectulu

olul V Stmarea 3D -area 3D și

olul VI Imnale ale imi proiect și

olul VII Acăți de promestări stiinți

nta etapă aa activitățil

ate obținuntate la puo.

Rezultate,pentru con

atele fazeit au consta

ManagemA1 din pro

În corelaractualizareintermediurevistei BIpromovareinvenție; curi); formaau fost in(promovarproiectulula secțiune

e, fiind îmbi dorit.

tadiul cu- prezintă si un stadiu

primanta mprimante care face

ctivități dmovare și d

fice.

a proiectuluor întreprin

ute sunt unctul 1 di

stadiul ntinuarea

, care sunat în:

entul proieopunerea d

e cu active platformul rețelei deD, jurnal de, cum ar concept și are profesionstruite înre pe rețeui), realizaea cerceta

binate trep

unoașterii stadiul cunactual al c

3D „Roboi 3D „Roboobiectul ce

de promovde creștere

ui se închense în prim

în concorin prezent

realizării proiectulu

nt în totală

ectului și rde proiect;

vitatea A2 mă online

e socializadin categorfi expozițidesign m

onală cercen domeniuaua de so

are paginăre http://ww

ptat, la un

privind noașterii prcunoașterii

oze One”oze One”, ercetării ap

vare și de a vizibilit

eie cu o sema fază a p

rdanţă cuul raport,

obiectivuui

concorda

ealizarea

- Vizibilita(pagină w

are facebooria B+,etc.i, târguri; ateriale pretători ISIMul 3D prinocializare fă web a prww.isim.ro

loc pentr

implemerivind implei pe plan in

- prezintăachizițion

plicative di

de creștertății a proie

erie de conproiectului.

obiectivedetaliate î

ului fazei

nță cu obi

Raportului

ate proiecweb), promok, al varia, s-au întredezvoltareromoționalM Timișoarnting), profacebook aroiectului, o/nucleu19-

ru a alcătu

ntarea uementareanternaționa

ă caracterată de cătn cadrul p

re a vizibectului la tâ

ncluzii care

ele din caîn raportu

, concluz

ectivele fa

de fază, c

t, respectimovarea pantei electeprins o se

ea unui cee (posterera (șapte pomovare îa evenimelegată la

-36/193602

ui și defini

ltrasunetea ultrasuneal în domen

risticile tehtre ISIM înroiectului.

bilității - pârguri, exp

e au putut

adrul proil de cerce

zii și pro

azei propun

conform a

iv de realiproiectului tronice și leerie de acreri de bre

e, broșuri, persoane dîn mediul entelor dinwebsite-u201/index.

i forma

elor în etelor în niu.

hnice și n cadrul

prezintă poziții și

fi trase

iectului, etare în

opuneri

nerii de

ctivității

izare și și prin

etrice a țiuni de evet de roll-up-

din ISIM online

n cadrul ul ISIM, htm;

PN 19 36 0201 – f1 / 4

În corelare cu activitatea A2 - Vizibilitate proiect și rezultatul R6 - Acțiuni de cesionare drepturi de autor și/sau de identificare de parteneriate, respectiv de pregătire materiale pentru promovare proiect în cadrul a trei târguri de inovare, respectiv:

- Cad Works 360, 10÷12. 04.2019, Craiova, România; - Salonul „EUROINVENT”, 16÷18 Mai 2019, Iași, Romania; - „DemoMetal”, 22÷25 Mai, Arad, România; - Salonul Internațional de Invenții și Inovații „Traian Vuia” 2019, 12÷14

Iunie 2019, Timișoara, România. Participarea la târgurile/saloanele naționale/internaționale de proprietate

industrială (EUROINVENT, Traian Vuia, etc.) și de transfer tehnologic (DemoMetal, TIB, etc.) în vederea promovării rezultatelor inovative ale cercetării și identificarea de potențiali consumatori de inovare, în special IMM-uri, conform rezultatului R6 - Acțiuni de cesionare drepturi de autor și/sau de identificare de parteneriate. În cadrul fazei s-a participat la următoarele targuri și expoziții inovative:

- „Cad Works 360”, 10÷12. 04.2019, Craiova, România;

- Salonul „EUROINVENT”, 16÷18 Mai 2019, Iași, Romania

PN 19 36 0201 – f1 / 5

În urma ceremoniei de premiere, ISIM Timișoara s-a numărat printre câștigători, reușind să câștige Medalia de aur pentru cererea de brevet de invenție „Centru de prelucrare cu ultrasunete”, realizată în cadrul proiectului de către dr. Ing. Nicușor-Alin Sîrbu si dr. Ing. Victor Verbițchi, depusă și înregistrată la OSIM cu nr. CBI A2019 00242;

- „DemoMetal”, 22÷25 Mai, Arad, România;

- Salonul Internațional de Invenții și Inovații „Traian Vuia” 2019, 12÷14 Iunie 2019, Timișoara, România (aflat în curs de derulare la data prezentei).

În corelare cu activitatea A3 din proiect, respectiv de realizare studiu documentar (AS1.1) și bază de date (AS1.2) privind stadiul actual al cunoașterii și direcțiilor principale de cercetare la nivel național și internațional în domeniul fabricației aditive prin printare 3D, în cadrul studiului documentar au fost studiate peste 500 de titluri bibliografice, dintre care 100 au atras atenția mai amănunțită a colectivului de lucru a acestei faze. Aceste titluri bibliografice reprezintă baza de date realizată în cadrul proiectului. Această bază de date, care conține și o traducere sintetică în limba română a fiecărei lucrări, va fi actualizată permanent și va constitui un punct de plecare pentru cercetătorii din ISIM si nu numai, interesați în cunoașterea și aprofundarea domeniului.

Documentație tehnică și științifică pentru scriere lucrare în jurnal BDI/B+, conform rezultatului R3 din cadrul cererii de finanțare aprobată, urmând a fi publicată în cadrul jurnalului BDI.

În urma activităților întreprinse în cadrul primei faze a proiectului putem concluziona că s-au consolidat cunoștiințele echipei de proiect în domeniile de interes (ultrasunete, materiale polimerice și/sau compozite, imprimare 3D, implementare ultrasunete în procesele de imprimare 3D) pentru viitoarele cercetări în cadrul proiectului și, ca urmare a cercetărilor bibliografie întreprinse, s-au luat în discuție o serie de posibilități privind implementarea ultrasunetelor în procesele de imprimare 3D. Totodată, au fost atinse toate obiectivele fazei proiectului, conform diagramei Gantt din cererea de finanțare, fiind realizată o bază de date care conține lucrări științifice de specialitate în domeniul proiectului, s-a realizat o cerere de brevet de

PN 19 36 0201 – f1 / 6

invenție, depusă și înregistrată la OSIM cu nr. CBI A2019 00242, cerere de brevet de invenție apreciată și premiată cu medalia de aur la EUROINVENT 2019, s-au întreprins o serie de acțiuni de promovare a proiectului, atât prin realizarea și distribuirea de materiale publicitare, prin participarea la evenimente tehnico-științifice (CAD WORKS 360 Experience, EUROINVENT2019, DemoMetal 2019, Traian Vuia 2019), cât și prin intermediul mediului on-line (facebook și pagină web a proiectului) și urmează a fi publicat un articol de specialitate într-o revistă BDI.

Rezultatele obţinute în cadrul fiecareia dintre fazele proiectului, vor fi prezentate pe pagina web a proiectului, creată pentru vizibilitatea acestui proiect, accesibilă la adresa http://www.isim.ro/nucleu19-36/19360201/index.htm, pagină web care va fi actualizată pe întreaga perioadă de derulare a proiectului.

Obiectivele fazei 1 cu titlul „Studiu documentar și bază de date privind stadiul actual al cunoașterii în domeniul fabricației aditive prin printare 3D” au fost îndeplinite, fiind astfel create condiţiile pentru continuarea lucrărilor în cadrul proiectului cu faza a II-a cu titlul „Dezvoltarea de soluții constructive inovative de dispozitive ultrasonice pentru dotarea echipamentelor de tip imprimante 3D pentru procesarea materialelor polimerice și/sau compozite”.

Responsabil proiect,

Dr. Ing. Nicușor-Alin Sîrbu