Na Politechnice Krakowskiej rozpoczyna działalność Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. Nowe centrum badawcze zostało oficjalnie otwarte w czwartek 25 kwietnia 2024 r. na kampusie Politechniki w krakowskich Czyżynach. Dysponuje światowej klasy aparaturą do wykonywania najdokładniejszych pomiarów świata w skali od nano do wielkogabarytowej. Takie pomiary są kluczem do rozwijania najbardziej zaawansowanych technologii we wszystkich gałęziach przemysłu. Potrzeba ich wszędzie tam, gdzie od precyzji urządzeń i ich elementów zależy bezpieczeństwo ludzi, niezawodność maszyn i procesów produkcyjnych, jakość i cena produktów i usług. Dzięki nowej infrastrukturze badawczej Kraków i polscy naukowcy dołączają do grona globalnych liderów metrologii współrzędnościowej.
Metrologia współrzędnościowa – klucz do bezpieczeństwa i niezawodności
Metrologia współrzędnościowa to dynamicznie rozwijający się obszar nauki i przemysłu, który zajmuje się pomiarem i obrazowaniem 3D wszelkich obiektów geometrycznych. Ich coraz bardziej dokładnego opisu dokonuje się w metrologii współrzędnościowej nie na podstawie samych wymiarów badanych obiektów, a poprzez zautomatyzowane wyznaczanie współrzędnych punktów na ich powierzchni. Taki precyzyjny pomiar i obrazowanie obiektów przestrzennych (ich wielkości geometrycznych np. odległości, wymiarów, kształtów, relacji geometrycznych) ma kluczowe znaczenie w wielu dziedzinach nauki i gałęziach przemysłu. Bez dokładnych pomiarów niemożliwe byłoby bezpieczne i zaplanowane działanie maszyn, urządzeń, sieci i innych mechanizmów oraz ich udoskonalanie. Niemożliwa byłaby też ocena czy części składowe mechanizmów, wykorzystywanych w przemyśle, zostały wytworzone bez wad produkcyjnych i zmontowane w sposób, jaki założono na etapie projektowania. Metrologia współrzędnościowa przychodzi z pomocą wszędzie tam, gdzie dla niezawodności, bezpieczeństwa czy sprawności działania maszyn i urządzeń, niezbędna jest jak największa precyzja pomiarów ich elementów, układów, efektów ich odkształceń. Dzięki rozwojowi techniki, a w szczególności elektroniki, proces pomiaru w metrologii współrzędnościowej został zautomatyzowany i osiąga coraz bardziej zaawansowany poziom. Dzieje się tak m.in. dzięki coraz bardziej wyrafinowanym narzędziom badawczym. Teraz dysponuje takimi nowe Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych Wydziału Mechanicznego PK.
– Politechnika Krakowska jest jednym z najmocniejszych w Polsce ośrodków badań i wyspecjalizowanych usług w obszarze metrologii współrzędnościowej. Mamy światowej klasy specjalistów skupionych wokół akredytowanego Laboratorium Metrologii Współrzędnościowej Wydziału Mechanicznego w zespole prof. Jerzego Sładka, polskiego prekursora tej dyscypliny nauki. Dzięki otwarciu Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych z najdokładniejszą infrastrukturą pomiarową na świecie wzmacniamy nasz potencjał badawczy i przesuwamy granice dokładności pomiarów do niewyobrażalnego dotąd poziomu. Tak stwarzamy szansę nie tylko na rozwój nauki, ale także na technologiczny skok europejskich firm, które będą korzystały z możliwości naszych zespołów badawczych i naszej infrastruktury – podkreśla rektor PK prof. Andrzej Szarata.
Polska sieć z unijnym wsparciem
Nowe laboratorium PK jest częścią Narodowej Sieci Metrologii Współrzędnościowej (NSMET), stworzonej przez cztery czołowe w kraju politechniki: Krakowską (lider konsorcjum) oraz Poznańską, Warszawską i Świętokrzyską. Wart ponad 51 mln zł projekt NSMET został zrealizowany w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój. Uczelnie otrzymały dofinansowanie w wysokości ponad 35 mln zł (z czego najwięcej – 18 mln zł – Politechnika Krakowska) na stworzenie wyspecjalizowanej infrastruktury badawczej dla rozwoju w Polsce metrologii współrzędnościowej. Dzięki tym środkom oraz środkom własnym uczelni i Wydziału Mechanicznego PK w Krakowie powstał 2-kondygnacyjny budynek nowego Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych (pow. użytkowa 612,22 m2, kubatura – ok. 5 954 m3) wraz z wyposażeniem badawczym oraz doposażone zostało działające już na PK Laboratorium Metrologii Współrzędnościowej. Łączna wartość inwestycji Politechniki to 29 mln zł. Dzięki tym środkom stworzono w Krakowie ośrodek na światowym poziomie w obszarze metrologii współrzędnościowej z unikatową w skali międzynarodowej aparaturą. Umożliwia ona wykonywanie pomiarów geometrii struktur wewnętrznych oraz zewnętrznych obiektów mierzonych, w skalach od nano do pomiarów wielkogabarytowych (co odpowiada zakresowi od 10-9 m do 102 m).
– Bez zwiększania dokładności pomiarów nie ma mowy o wytwarzaniu coraz lepszych urządzeń. Nasze Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych służy łamaniu barier technologicznych. Otwiera Politechnikę na technologie najwyższej klasy. Pomiary o takiej dokładności, jak są możliwe teraz w Polsce, wykonuje się w zaledwie kilku światowych ośrodkach, przy czym możliwości aparaturowe polskiej sieci czynią ją jednym z najnowocześniejszych centrów badawczych, o najszerszym zakresie badań – mówi prof. Jerzy Sładek, dziekan Wydziału Mechanicznego i inicjator narodowej sieci metrologicznej. Obiekty, które będzie można w Polsce badać, to przede wszystkim części maszyn i układów z różnorodnych branż przemysłu, m.in.: samochodowego, lotniczego, energetycznego (w tym odnawialnych źródeł energii), maszynowego, medycyny, fotowoltaiki, AGD, technologii światłowodowych, optoelektroniki, bioinżynierii, produkcji materiałów kompozytowych i nanomateriałów, itd. Zakres realizowanych usług obejmuje pomiary tomograficzne w skali nano oraz mikro, nano pomiary współrzędnościowe geometrii mierzonych elementów oraz topografii ich powierzchni, pomiary multisensoryczne części maszyn wykonywane z zastosowaniem skanujących głowic stykowych oraz głowic optycznych, których funkcjonowanie oparte jest na różnych zjawiskach fizycznych oraz pomiary wielkogabarytowe elementów z mikronowymi dokładnościami.
Hexagon Leitz Infinity 12.10.7 – do najtrudniejszych pomiarów
Trzy maszyny pomiarowe nowego laboratorium Politechniki Krakowskiej to perły światowej metrologii. Hexagon Leitz Infinity 12.10.7 (z możliwą niepewnością pomiaru na poziomie 0,1 μm i przestrzenią pomiarową 1,2m x 1m x 0,7 m) to obecnie najdokładniejsza maszyna współrzędnościowa w Polsce, a wkrótce osiągnie jeszcze wyższe moce. – Po zrealizowaniu założonej agendy badawczej, za około 2 lata, maszyna umożliwi wykonywanie pomiarów z maksymalnymi błędami dopuszczalnymi rzędu dziesiątej części mikrometra. Dla porównania ludzki włos ma średnicę od 50 do 100 mikrometrów. Przy takich możliwościach nasza maszyna będzie jedną z najdokładniejszych maszyn współrzędnościowych w skali światowej – zapowiada prof. Adam Gąska, kierownik Laboratorium Metrologii Współrzędnościowej i projektu NSMET.
Urządzenia o tak wysokich dokładnościach, jak Leitz Infinity 12.10.7, nie są produkowane komercyjnie. Uzyskanie takich parametrów było możliwe poprzez dodatkowe, specjalistyczne prace nad nimi naukowców PK i ekspertów producenta maszyny firmy Hexagon Metrology GmbH. Potrzebne było zastosowanie specjalnie dopasowanych metod korekcji błędów geometrycznych maszyny i błędów systemów pomiaru przemieszczeń oraz stosowanych na maszynie głowic pomiarowych. Korekcja błędów odbywa się w oparciu o komputerowo wspomaganą mapę błędów wyznaczoną z zastosowaniem najnowocześniejszych interferometrów laserowych. – Hexagon Leitz Infinity jest najdokładniejszą współrzędnościową maszyną pomiarową w swojej klasie, wyjątkową m.in. przez to, że umożliwia połączenie w pomiarach sond optycznych i stykowych w jednym systemie. Urządzenie jest wyposażone w precyzyjną i szybką głowicę skanującą LSP-S4. Unikatowa konstrukcja Hexagon Leitz Infinity oraz zastosowane technologie o wysokiej rozdzielczości rzędu 1 nm rzeczywiście pozwalają na stwierdzenie, iż jest to najdokładniejsza tego typu maszyna na świecie – mówi Szymon Matyjaszek, General Manager Hexagon Poland & Baltics.
Dla uzyskania tak precyzyjnych możliwości pomiarowych konieczne było umieszczenie maszyny w klimatyzowanym pomieszczeniu ze stałą temperaturę 20 st. Celsjusza (z odchyleniami nieprzekraczającymi… pięciu setnych stopnia). Tak rygorystycznych warunków nie spełnia prawie żadna inna instalacja w Europie. Maszyna Leitz Infinity 12.10.7 będzie służyła do realizowania najtrudniejszych zadań, jakie są spotykane w praktyce metrologicznej – pomiarów i wzorcowania elementów o skomplikowanych kształtach, powierzchni swobodnych, elementów o bardzo wąskich polach tolerancji rzędu kilku mikrometrów – części silników, pomp, kompresorów.
