Temat 2:

Znaczenie doboru

Znaczenie doboru

materiałów w procesie

materiałów w procesie

projektowania

projektowania

i wytwarzania

i wytwarzania

Z

Z

asady doboru

asady doboru

materiałów

materiałów

konstrukcyjnych

konstrukcyjnych

Rozwój materiałów

Rozwój materiałów

Człowiek od zarania dziejów

wykorzystywał

, a z

czasem

przetwarzał

, materiały potrzebne do zdobycia

pożywienia, zwiększenia swego bezpieczeństwa i
zapewnienia sobie odpowiedniego poziomu życia.

Człowiek

Człowiek

Materiał

Materiał

Siły

Siły

wytwórcze

wytwórcze

Rozwój !!!!

Rozwój !!!!

Z

Z

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

Rozwój materiałów

Rozwój materiałów

Aktualne tendencje w stosowaniu

materiałów

Udział

różnych

grup

nowoczesnych

materiałów, a w konsekwencji udział

udział

masowy supernowoczesnych produktów

masowy supernowoczesnych produktów

(takich jak produkty techniki lotniczej i
kosmicznej

czy

nawet

materiały

biomedyczne)

w

całości

produktów

wytwarzanych przez człowieka ma tendencje
rosnącą.

Należy jednak stwierdzić że, udział ten

jest jednak ciągle na niskim

poziomie !!!!

Nowoczesne materiały jako zamienni

materiałów tradycyjnych

W miarę opracowywania i wdrażania

nowoczesnych materiałów

nowoczesnych materiałów

stają się one

także zamiennikami

zamiennikami

tych, które stosowano

dotychczas.

Przykładowo,

materiały

wynalezione

i

wprowadzone

z

myślą

o

technice

kosmicznej lub lotniczej

bardzo często są

wykorzystywane w innych dziedzinach (np. w
sporcie, medycynie itp.).

Tendencje rozwojowe materiałów stosowanych na silniki

lotnicze

Tendencje rozwojowe materiałów wykorzystywanych w technice

kosmicznej

Zastosowanie nowoczesnych
materiałów w samolocie
transportowym Lockheed C–5A

Lokalizacja różnych elementów

systemu ochrony termicznej promu

kosmicznego

Typowe zastosowania przemysłowe różnych grup
materiałów

Porównanie postaci, w jakiej dostarczone są niektóre materiały dostępne

na rynku

Prognoza rozwoju materiałów inżynierskich

Wymagania jakim muszą sprostać

Wymagania jakim muszą sprostać

nowe materiały w przyszłości !!!!

nowe materiały w przyszłości !!!!

•

nowa organizacja miast i transportu,

•

nowy system transportu miejskiego pomiędzy superwysokimi
budynkami,

•

elektrycznie zasilane samochody,

•

zrobotyzowane systemy bezpieczeństwa oraz utylizacji
odpadów komunalnych,

•

przyszłościowe rolnictwo, leśnictwo oraz rybołówstwo oparte
będą na osiągnięciach inżynierii genetycznej,

•

przemysł wydobywczy i wytwórczy oparte zostaną na pełnej
robotyzacji,

•

wysokowydajnych systemach przesyłania energii elektrycznej
z użyciem materiałów organicznych zastępujących miedź,

•

upowszechnieniem lotów kosmicznych,

•

rozwój unikalnych technologii i organizacji fabryk kosmicznych
dla potrzeb produkcji rynkowej,

•

organizacja baz obserwacyjnych na Księżycu oraz wypraw na
Marsa

•

Itp..

Materiał a !!!

Materiał a !!!

W przyszłości dobór materiałów będzie

W przyszłości dobór materiałów będzie

decydował o:

decydował o:

• efektywności projektowania,

• kosztach procesu wytwarzania,

• poprawie osiągnięć eksploatacyjnych, np. przez

zwiększenie temperatury pracy silnika,

• poprawie własności aerodynamicznych przez

zastosowanie lekkich i „inteligentnych“ materiałów,

• zwiększeniu niezawodności produktów i

zmniejszeniu zagrożeń eksploatacyjnych,

• wdrożeniu optymalnych procesów z zapewnieniem

jakości.

Wizja przyszłości – pod względem rozwoju

Wizja przyszłości – pod względem rozwoju

materiałów

materiałów

Prognoza

rozwoju domu

jutra

Prognoza

rozwoju

leśnictwa,

rolnictwa

i

rybołówstwa

Prognoza

rozwoju

górnictwa i

przemysłu

wydobywcze

go

Prognoza rozwoju miast, transportu i systemów komunikacji w przyszłości (według M.H.

Van de Voorde)

Prognoza

rozwoju

systemu

ochrony

zdrowia

(według M.H.

Van de Voorde)

Prognoza

rozwoju

systemu

zabezpieczania

Ziemi przed

zagrożeniami

naturalnymi i

skutkami

działań

człowieka

(według M.H.

Van de Voorde)

Prognoza

rozwoju podboju

przestrzeni
kosmicznej

(według M.H.

Van de Voorde)

Z

Z

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

Produkt

Produkt

Produkt, to każdy obiekt rynkowej

rynkowej

wymiany

wymiany

oraz wszystko co może być

oferowane na rynku

oferowane na rynku

. Produktem może

być dobro materialne, usługa, miejsce,
organizacja bądź idea.

Produkt - podział

Produkt - podział

Ze względu na sposób wykorzystania i przeznaczenia,
produkty dzielimy na:

konsumpcyjne

konsumpcyjne

•powszednie
•podstawowe
•impulsywne
•nagłej potrzeby
•wybieralne
•homogeniczne(jednolit

e)

•heterogeniczne
•luksusowe
•sporadyczne(epizodyc

zne)

•niepostrzegalne

przemysłowe

przemysłowe

•dobra inwestycyjne
•produkty wyposażenia

dodatkowego

•surowce
•materiały
•półprodukty
•produkty zaopatrzeniowe
•usługi profesjonalne

Z

Z

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

Projekt

Projekt

Projekt

—

wstępny

dokument

przedstawiający propozycje i zamiary
wykonania

przedsięwzięcia

lub

produktu.

Z

Z

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

Rodzaje

Rodzaje

projektów

projektów

Projekt

Projekt

oryginalny

oryginalny

Projekt

Projekt

adaptacyjny

adaptacyjny

Projekt

Projekt

alternatywny

alternatywny

Projekt

Projekt

oryginalny

oryginalny

Projekt oryginalny dotyczy wyrobu, który ma
funkcjonować według jakieś nowej zasady

nowej zasady

(np.

długopis, płyta kompaktowa). Powstawanie nowych
materiałów o unikatowych kombinacjach właściwości
przyczynia się do tworzenia oryginalnych projektów.

Czysty krzem  tranzystor;

Wysokiej czystości szkła  światłowody;

Nowe materiały  turbiny, przemysł

nuklearny itp.

Projekt

Projekt

adaptacyjny

adaptacyjny

Projekt adaptacyjny (rozwojowy) jest projektem, w
którym dąży się do istotnego poprawienia właściwości
użytkowych przez stosowne

przeprojektowanie

przeprojektowanie

działającego dotąd urządzenia. Często jest to związane
z postępem w dziedzinie materiałowej.

polimery zastępują

zastępują

metale (sprzęt AGD);

kompozyty zastępują

zastępują

drewno (sprzęt

sportowy);

Ceramika konstrukcyjna zastępuje

zastępuje

stale

narzędziowe

Projekt

Projekt

alternatywny

alternatywny

Projekt alternatywny dotyczy zmian skali

zmian skali

, wymiarów

wymiarów

lub jakichś szczegółów

szczegółów

bez zmian funkcji lub sposobu

jej osiągnięcia; np. Zwiększenie pojemności kotła
parowego, zbiornika ciśnieniowego lub turbiny. Niekiedy
zmiana skali może wymagać zmiany materiału.

Modele (balsa, polimery) zmiana skali

zmiana skali

samoloty (stopy

lekkie);

Duże kotły parowe (stal) zmiana skali

zmiana skali

; Małe kotły parowe

(miedź)

Zabawki dziecięce (drewno, polimery) ? zmiana skali

zmiana skali

różne

materiały

Z

Z

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

Projektowanie

Projektowanie

Projektowanie

jest

procesem

iteracyjnym. Punktem wyjścia jest
potrzeba rynkowa lub pomysł.

Projektowanie

procesów

technologicznych polega na tworzeniu
kolejnych

etapów

przechodzenia

dokumentacji

konstrukcyjnej

wraz

przypisanym materiałem.

Projektowanie produktu

Projektowanie produktu

Projektowanie

Projektowanie

konstrukcyjne

konstrukcyjne

Projektowanie

Projektowanie

materiałowe

materiałowe

Projektowanie

Projektowanie

technologiczne

technologiczne

Schemat współzależności między
elementami

projektowania

inżynierskiego

produktu,

tj.

projektowaniem konstrukcyjnym,
projektowaniem

materiałowym

oraz

projektowaniem

technologicznym

Projektowanie konstrukcyjne

Projektowanie konstrukcyjne

Cel

Cel

Celem projektowania konstrukcyjnego

projektowania konstrukcyjnego

jest opracowanie kształtu i cech
geometrycznych

produktu

zaspokajającego ludzkie potrzeby.

Projektowanie

Projektowanie

materiałowe

materiałowe

Cel

Cel

Projektowanie

materiałowe

Projektowanie

materiałowe

ma

zagwarantować wymaganą trwałość
produktu

lub

jego

elementów

wytwarzanych

z

materiałów

inżynierskich

o

wymaganych

właściwościach fizykochemicznych i
technologicznych.

Projektowanie technologiczne

Projektowanie technologiczne

Cel

Cel

Projektowanie

technologiczne

Projektowanie

technologiczne

ma

umożliwić nadanie wymaganych cech
geometrycznych i właściwości
poszczególnym elementom produktu, a
także

zagwarantować

prawidłowe

współdziałanie po zamontowaniu, przy
uwzględnieniu

wielkości

produkcji,

poziomu

automatyzacji

i

komputerowego wspomagania, przy
możliwie niskich kosztach produktu.

Stadia projektowania inżynierskiego

Stadia projektowania inżynierskiego

Rys. 2.3.
Str.20

Klien

Klien

t

t

Klien

Klien

t

t

Stadia projektowania inżynierskiego

Stadia projektowania inżynierskiego

1.

1.

Stadium

opracowanie

koncepcji

Stadium

opracowanie

koncepcji

:

ogólne

wyspecyfikowanie dostępnych materiałów i procesów
technologicznych;

2.

2.

Stadium ogólnego projektowania inżynierskiego

Stadium ogólnego projektowania inżynierskiego

:

określenie kształtów, przybliżoną wielkość elementów, klasę
stosowanych materiałów, rodzaj procesu technologicznego
(obróbka plastyczna, odlewanie). Własności materiału należy

Własności materiału należy

określić dość precyzyjnie

określić dość precyzyjnie

.

3.

3.

Stadium szczegółowego projektowania inżynierskiego:

Stadium szczegółowego projektowania inżynierskiego:

ostateczne dobranie jednego materiału oraz najwyżej kilku
wariantów procesu technologicznego. Podjęcie ostatecznych
decyzji dotyczących tolerancji wymiarowych.

Z

Z

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

wytwarzanie

Proces przetwarzania surowców

Proces przetwarzania surowców

materiałowych w produkty nazywamy

materiałowych w produkty nazywamy

wytwarzaniem.

wytwarzaniem.

Wytwarzanie polega na wykonywaniu produktów z

produktów z

surowców materiałowych

surowców materiałowych

w różnych procesach,

przy użyciu różnych maszyn i w operacjach
zorganizowanych zgodnie z dobrze opracowanym
planem.

Z

Z

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

asady doboru materiałów konstrukcyjnych

wytwarzanie

Proces wytwarzania musi zapewnić

Proces wytwarzania musi zapewnić

właściwe

wykorzystanie

zasobów:

właściwe

wykorzystanie

zasobów:

materiałowych, energii, kapitału i

materiałowych, energii, kapitału i

ludzi.

ludzi.

Celem wytwarzania jest każdorazowo zaspakajanie

zaspakajanie

potrzeb

rynkowych

klientów

klientów

,

,

zgodnie

z

opracowaną

strategią

przedsiębiorstwa lub organizacji zajmującej się wytwarzaniem.

Ogólny

Ogólny

model

model

wytwarzania

wytwarzania

Zależności

Zależności

Klient

Klient

Potrzeba

Potrzeba

Przedsiębiorst

Przedsiębiorst

wo

wo

Schemat współzależności czynników

Schemat współzależności czynników

związanych z wprowadzeniem produktu na

związanych z wprowadzeniem produktu na

rynek

rynek

Pierwsza faza

projektowania

produktu dotyczy

wzornictwa

wzornictwa

przemysłowego

przemysłowego

W procesie wprowadzania produktów na

rynek można zatem wyróżnić główne sfery:

marketingu

i

sprzedaży

rozwoju

produktu

produkcji

i

wytwarzania

Cykl życia systemów
wytwarzania

Dziękuję za uwagę!