Od samouka do… milionera
Jeśliby chcieć za pomocą tytułowego hasła zapożyczonego ze sfery biznesu opisać błyskotliwą karierę naukową, to przykład dr inż. Anny Dziubińskiej z Politechniki Lubelskiej nadaje się do tego doskonale. Zanim sięgnęła po grant o ponadmilionowej wartości, we własnym zakresie dokształcała się z… metalurgii, a po drodze musiała jeszcze walczyć ze stereotypami. Choć środowisko naukowe zajmujące się tą tematyką jest wysoce zmaskulinizowane, nie miała oporów, by w nie wejść. Bakcyla połknęła od razu. Gdy się spotykamy, z wdziękiem, ale fachowo i cierpliwie, instruuje mnie z podstaw obróbki plastycznej.
– Przedkuwka, czyli inaczej mówiąc wstępniak, to materiał wsadowy, z którego powstaje wyrób końcowy, tzw. odkuwka. Nie jest potrzebna, jeśli ze wsadu można wytworzyć gotową część, ale gdy to niemożliwe, wówczas posiłkujemy się takim półfabrykatem, który zbliżony jest do odkuwki – objaśnia, trzymając w ręce wspornik do śmigłowca Sokół, który powstał według zaproponowanej przez nią metody. Może ona zrewolucjonizować przemysł lotniczy i motoryzacyjny.
Odlewane samoloty
Nie tylko wsporniki, lecz także wiele innych części konstrukcyjnych, wykonuje się obecnie z odlewów kształtowych na gotowo lub poprzez obróbkę mechaniczną, np. skrawanie. Wynika to z ogólnej ich dostępności oraz niskiej ceny. Do zastosowań przemysłowych wykorzystuje się głównie stopy magnezu bądź aluminium. Powstają z nich m.in. elementy skrzyni biegów, silnika, skrzydeł, poszyć kadłubów, drzwi, kół, podwozia, paneli desek rozdzielczych czy siedzeń. W sumie, jak obliczono, w Boeingu 727 występuje około 1200 części magnezowych.
Z uwagi na przeznaczenie, jakość tych odlewów musi być najwyższej próby, tymczasem ich wytrzymałość i odporność na korozję pozostawia wiele do życzenia. Pojawiają się wady, takie jak niejednorodność struktury, gruboziarnistość, pęcherze czy jamy skurczowe. Poza tym metoda odlewania, a później obrabiania mechanicznego na gotową część, generuje ogromne straty materiału, sięgające nawet 80%. Skłoniło to lubelską inżynier do opracowania nowej niskoodpadowej technologii kształtowania plastycznego stopów metali lekkich trudnoodkształcalnych.
– Zgodnie z obowiązującymi trendami jest w pełni przyjazna dla środowiska, bo zmniejsza odpady, energochłonność i pracochłonność całego procesu, a przy tym zwiększa wydajność produkcyjną – zachwala autorka koncepcji, która polega na kuciu stopów metali z przedkuwek odlewanych.
O ile dotychczas gotowy wyrób otrzymywany był w wyniku np. czasochłonnego skrawania wsadu już przerobionego plastycznie, o tyle nowa metoda, dzięki optymalizacji geometrii przedkuwek pod kształt produkowanego elementu, przyniesie efekty znacznie szybciej, bez utraty jakości produktu. Przewiduje się, że w najbliższych latach właśnie technologie kuźnicze staną się podstawowymi metodami wytwarzania elementów do różnorakich zastosowań.
Gatunki stopów dr Dziubińska wybierała metodą prób i błędów. Dla większej skuteczności testowała wiele grup, świadomie odrzucając te, które i naukowo, i przemysłowo są już przerobione na wylot. Skoncentrowała się na metalach lekkich, bo to one są uznawane za najbardziej perspektywiczne. W wyniku ich zastosowania zmniejsza się waga auta, a w konsekwencji – zużycie paliwa. Szacuje się, że zużycie magnezu w nowoczesnym samochodzie może niebawem przekroczyć 100 kg, co przyniesie oszczędność do 0,4 litra paliwa na 100 km jazdy. W przypadku stopów aluminium podobne prognozy mówią o wzroście z około 150 do 250 kg do połowy następnej dekady.
Tylko bez „półkowników”
Nic zatem dziwnego, że dla producentów zmniejszenie masy środków transportu to w tej chwili wyzwanie numer jeden. Sęk w tym, że stopy o największym potencjale – np. aluminium z miedzią i magnezem albo z cynkiem i magnezem – przy bardzo dobrych własnościach wytrzymałościowych są trudno odkształcalne. Zespół dr Dziubińskiej próbuje to pogodzić, optymalizując parametry procesu ich kształtowania.
– Obecnie stosuje się wsad już przerobiony plastycznie w postaci prętów czy prostopadłościanów, które są w kolejnym etapie kształtowane na przedkuwkę. Traci się przy tym mnóstwo materiału. Chcemy skrócić cały ten proces technologiczny o połowę, odlewając od razu przedkuwkę i ją kuć, co pozwoli zaoszczędzić koszty – mówi.
We współpracy z Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie zostanie opracowana struktura i kształt takiej przedkuwki, jak najlepsze warianty jej obróbki cieplnej i symulacja komputerowa procesu kucia. Właściwa prędkość odkształcenia zostanie ustalona w wyniku eksperymentów na trzech dostępnych maszynach: prasie hydraulicznej, śrubowej i młocie. Wyniki osiągnięte w warunkach laboratoryjnych zweryfikowane zostaną następnie w Zakładzie Obróbki Plastycznej w Świdniku, który od wielu lat otwarty jest na pomysły naukowców z Politechniki Lubelskiej.
– Obecnie kształtowanie plastyczne stopów magnezu jest trudne ze względu na wąski zakres parametrów temperaturowych oraz wysoką czułość na prędkość odkształcenia. Kształtowanie stopów aluminium wydaje się znacznie łatwiejsze, jednak duża zmienność ich własności w zakresie temperatury, wartości i prędkości odkształcenia w procesie kucia sprawia, że otrzymanie odkuwek o wysokiej jakości i w tym przypadku nastręcza problemów. Chcemy je zniwelować – zapowiada dr Dziubińska.
Jeszcze do niedawna z metalurgią niewiele miała wspólnego. Jak wielu z jej rówieśników podjęła topowe wówczas studia z zarządzania i marketingu. Pracę magisterską pisała z bankowości elektronicznej. Ale szybko zrozumiała, że to nie to. Od dawna ciągnęło ją do bardziej praktycznych rzeczy. Nie oglądając się na nikogo, postanowiła wyedukować się sama. Książka za książką samodzielnie opanowywała podstawy obróbki plastycznej. Doktorat obroniła na Wydziale Mechanicznym PL. Lepszego miejsca na karierę naukową nie mogła sobie wymarzyć. Kierowana przez prof. Zbigniewa Patera jednostka to pod względem patentów perła w koronie lubelskiej uczelni. Nie ma tu mowy o robieniu „półkowników”, czyli wynalazków, które nie znajdują zastosowania. Wszystkie pomysły mają wynikać z potrzeb rynkowych: naukowcy we współpracy z przemysłowcami próbują rozwiązywać problemy technologiczne lub unowocześniać, automatyzować produkcję. Tego właśnie i ona oczekiwała od nauki.
Kute łby
Pierwsze zetknięcie z metalurgią nie należało do przyjemnych. Głównie z uwagi na stereotypy, jakimi obarczona jest ta uważana za typowo męską dziedzina. Dziś, jak mówi, w środowisku pojawia się coraz więcej kobiet, które zaczynają odmieniać oblicze tej profesji. I, co ważniejsze, nie stanowią one jedynie tła, lecz sięgają po granty, wygrywają konkursy, potwierdzając tym samym swoje kompetencje. Przykładem jest choćby jej projekt, na który z programu LIDER otrzymała 1,2 mln zł. To pierwsze tak duże przedsięwzięcie w jej karierze. Podchodziła doń dwa razy. Kiedy za pierwszym się nie powiodło, ani myślała się poddawać. Zamiast tego wyzwoliła w sobie cechy, które wynikają z jej sportowych pasji. Trenowała judo, lekką atletykę, więc determinację, waleczność ma wpisane w DNA. Podjęła ponownie wyzwanie, ale łatwo nie było.
– LIDER jest przeznaczony dla młodych, niedoświadczonych naukowców, tylko że im trudno sprostać stawianym kryteriom. Trzeba mieć doświadczenie w realizacji projektów, kierowaniu, zdobywaniu patentów, współpracować z zagranicą… Większość laureatów z mojej edycji miała już na koncie po dwa projekty, więc czułam się przy nich jak kopciuszek – wspomina.
Dodatkowo, oprócz technologicznej materii, musiała opanować sztukę kierowania zespołem. W początkowym okresie nakładała na siebie zbyt wiele zadań stricte merytorycznych. To błąd popełniany przez wielu młodych badaczy, którzy nie potrafią kierować zespołem bez doglądania każdej czynności. Na warsztatach w NCBR przekonano ją, że od szefa wymaga się przede wszystkim decyzyjności i planowania. A to może nastręczać trudności, jeśli zmienia się relacja i podwładnymi zostają koledzy i koleżanki. Kiedy sama uczestniczyła w projektach badawczych, sytuację tę znała tylko z drugiej strony. Profesor wskazywał osobę do wykonania zadania i była to świętość. Teraz sama musiała wydawać dyspozycje.
– Odkąd zaczęłam indywidualizować zadania, planować i organizować pracę konkretnym osobom, pojawiły się efekty. Wcześniej staraliśmy się robić wszystko w grupie, przez co zanikała odpowiedzialność, bo wszyscy myśleli, że „zespół wykona”, czyli tak naprawdę nikt – opowiada.
Członkowie jej siedmioosobowego zespołu przyznają, że jest wymagającym szefem. Za każdym razem mówi im, by nie ograniczali swojego pola widzenia, patrzyli szerzej na badaną kwestię. W efekcie, choć projekt trwa do 2020 roku, już mają pomysł na kolejny – technologię wytwarzania wkrętów medycznych. To grupa materiałów produkowana na świecie w największej ilości. Cena jednego potrafi przekroczyć 100 zł. Powstają w wyniku obróbki ubytkowej, czyli skrawania. Trwa to kilka minut. Oni chcą skrócić ten czas do kilkudziesięciu sekund, kształtując łeb takiego wkrętu poprzez kucie, a następnie stosując walcowanie poprzeczno-klinowe. Pozwoli to nie tylko na oszczędność czasu, ale i materiału. Technologia ma być bowiem niskoodpadowa. A jej wdrożenie, podobnie jak w przypadku tej dotyczącej przemysłu motoryzacyjnego czy samolotowego, może przynieść… milionowe zyski. ?
Dodaj komentarz
Komentarze