Nanostrukturalne narzędzia do formowania tworzyw sztucznych

Elementy plastikowe są często wytwarzane przy pomocy niedrogiej i wydajnej metody – formowania wtryskowego. Do nano- i mikrowzorcowania powierzchni stosuje się różne techniki chemiczne. Przy wsparciu środków unijnych naukowcy uczestniczący w projekcie PLAST4FUTURE opracowują metodę nanostemplowania umożliwiającą tworzenie swobodnych powierzchni narzędzi do formowania wtryskowego oraz ostrzy wstawianych.

Nanostemplowanie to technika litograficzna umożliwiająca tworzenie wzorców przy pomocy odkształceń mechanicznych. Dzięki formom i narzędziom posiadającym powierzchnie o odpowiedniej strukturze możliwe jest znaczne uproszczenie procesu produkcji. Ponadto minimalizacja zanieczyszczenia surowca dodatkami, takimi jak pigmenty pozwala poprawić możliwości recyklingu oraz znacząco ograniczyć zużycie energii związane z wytwarzaniem surowca. Partnerzy przemysłowi projektu PLAST4FUTURE należą do liderów w swoich dziedzinach. Do przetestowania technologii zostaną wykorzystane trzy wysoce zaawansowane urządzenia demonstracyjne do barwienia elementów stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, oświetleniowym i zabawkowym.

W pierwszym okresie sprawozdawczym zespół przygotował szczegółowe specyfikacje techniczne dla urządzeń demonstracyjnych. Ponadto naukowcy zdefiniowali wszystkie części potrzebne do wykonania elementów demonstracyjnych. Kompletny przepływ procesów do kształtowania narzędzi i ostrzy metodą nanostemplowania będzie gwarantował możliwość wykonania urządzeń demonstracyjnych przy pomocy tych narzędzi.

Jednocześnie uczeni opracowali nową stal do wykorzystania narzędzi, zoptymalizowaną pod kątem nanostrukturalnej obróbki. We frezarce zastosowano nowy proces polerowania powierzchni w celu zautomatyzowanego polerowania robotycznego. Ramię robota posiada wbudowane narzędzie optyczne do pomiaru szorstkości powierzchni podczas obróbki. Wszystkie części łańcucha produkcji opracowanego w projekcie PLAST4FUTURE zostały przebadane pod kątem wpływu na środowisko w ramach oceny cyklu życia.

Technologia ta umożliwi dodawanie specjalnych odcisków palca, które mogą być odczytywane przy pomocy spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), na przykład w przypadku zwrotu produktu. Zespół rozpoczął porównanie urządzeń demonstracyjnych, opracowywanie nowych narzędzi i ostrzy do formowania wtryskowego, aby stworzyć nowe struktury modyfikujące rozchodzenie się światła.

Celem projektu PLAST4FUTURE jest stworzenie łańcucha produkcyjnego umożliwiającego wytwarzanie wysokiej jakości produktów o powierzchniach funkcjonalnych przy pomocy niedrogiego formowania wtryskowego. Technologia ta znacznie uprości wytwarzanie nanostrukturalnych komponentów plastikowych na potrzeby różnych branż oraz pozwoli UE zdobyć duży udział na globalnym rynku.