محصول «بوش‌های دولایه» ۲ جایزه جشنواره فرهیختگان را صید کرد

به گزارش خبرنگار گروه استان‌های خبرگزاری آنا، بوش‌های تقویت‌شده دولایه با قالب‌های ترکتریکس توسط محققان دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد ساخته شد. قالب‌های ترکتریکس یکی از انواع قالب‌های کشش عمیق است که در آن از ورقگیر استفاده نمی‌شود.

تکنولوژی ساخت قالب‌های ترکتریکس به‌دلیل وجود منحنی ترکتریکس (Tractrix) در دهانه ماتریس نسبتاً پیچیده است؛ اما به‌دلیل ساختار ساده و تعداد قطعات کمتر در مقایسه با قالب‌های کشش عمیق معمول بیشتر مورد توجه طراحان و قالب‌سازان قرار گرفته است.

ساخت بوش‌های دولایه با استفاده از قالب ترکتریکس برای نخستین‌بار در دنیا توسط تیم تحقیقاتی گروه مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد انجام شده است.

امروزه بوش‌های دولایه در صنایع مختلف کاربرد وسیع پیدا کرده‌اند که ازجمله آنها می‌توان صنایع نظامی، ساخت تجهیزات پزشکی، صنعت خودرو، صنایع هوا و فضا را ذکر کرد. ترکیب دولایه از ورق‌های فلزی با خواص مکانیکی، متالورژیکی و شیمیایی متفاوت می‌تواند خواص منحصربه‌فردی به بوش بدهد.

کاربرد بوش‌های دولایه در صنایع نظامی

بوش با پوسته خارجی مقاوم به سایش و سطوح داخلی با چقرمگی زیاد در صنایع نظامی کاربرد داشته و قابلیت اجرا در ابعاد مختلف را دارد. این طرح فقط محدود به ساخت بوش‌ها نیست. سیلندرهای دولایه گاز CNG (لایه داخلی مقاوم به خوردگی شیمیایی و لایه بیرونی مقاوم به ضربه) نیز از دیگر کاربردهای این طرح است که قابلیت اجرایی‌شدن را در صنعت خودروسازی دارد.

این طرح در سایت اداره ثبت اختراعات آمریکا (USPTO) و سازمان ثبت اختراعات کشور منتشر و ثبت شده و در حال طی مراحل مورد نیاز برای اخذ گرنت نهایی است. طرح ساخت بوش‌های دولایه با استفاده از قالب ترکتریکس مورد تأیید سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران نیز قرار گرفته است.

نتیجه این تحقیقات در پایان‌نامه کارشناسی ارشد علیرضا مردانی با راهنمایی مجید هاشم‌زاده در کتابخانه مرکزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد موجود است.

دانش‌آموخته کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی با گرایش ساخت و تولید واحد نجف‌آباد در پایان‌نامه کارشناسی ارشد خود با عنوان «ساخت بوش‌های دولایه با استفاده از قالب ترکتریکس و تحلیل آن با نرم‌افزار اتوفرم» با تحقیقات فراوان این طرح را کلید زد.

بیشتر بخوانید:

خلّاقیت و نوآوری نویسندگان در کاربرد حوزه‌های جدید استعاری

۵ پروتئین ناشناخته در پاسخ به تنش شوری پایه پسته شناسایی شد

بودجه لازم به بخش پژوهش کشور تزریق شود

دانش‌آموخته کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی با گرایش ساخت و تولید واحد نجف‌آباد با پایان‌نامه «ساخت بوش‌های دولایه با استفاده از قالب ترکتریکس و تحلیل آن با نرم‌افزار اتوفرم» توانست در فهرست برگزیدگان جشنواره فرهیختگان در گروه فنی و مهندسی و بخش پایان‌نامه‌های برتر قرار بگیرد.

علیرضا مردانی در گفت‌وگو با خبرنگار گروه استان‌های خبرگزاری آنا، درباره این پایان‌نامه اظهار کرد: مشاوره و راهنمایی این پایان‌نامه توسط مجید هاشم‌زاده انجام شد و در این پژوهش، ساخت بوش‌های دولایه با استفاده از قالب ترکتریکس مورد بررسی قرار گرفت.

وی درباره ساختار این نوع بوش عنوان کرد: ساختار آن مشتمل بر یک بوش داخلی بوده که درون یک بوش خارجی پرس شده است. فرآیند ساخت شامل دو مرحله است. ابتدا یک ورق دایره‌ای‌شکل روی سطح بالایی قالبی که دارای الگوی لگاریتمی است و قالب ترکتریکس نامیده می‌شود، قرار می‌گیرد که این قالب فاقد ورق‌گیر است.

دانش‌آموخته کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی با گرایش ساخت و تولید واحد نجف‌آباد ادامه داد: یک عدد بوش داخلی که از قبل تراشکاری شده است، روی سنبه قرار داده می‌شود و سنبه شروع به فشردن ورق دایره‌ای‌شکل به داخل قالب ترکتریکس می‌کند. در حالی که ورق دایره‌ای‌شکل در حال کشیده‌شدن توسط سنبه به درون قالب است، یک بوش خارجی در اطراف بوش داخلی شکل می‌گیرد و بوش دولایه ساخته می‌شود.

مردانی بیان کرد: از آنجایی که مقدار نفوذ مواد در ناحیه تماس لایه‌ها قابل توجه است، بوش‌های دولایه از مقطع برش‌داده شده و مرز دولایه در زیر میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM مشاهده می‌شود. همچنین با استفاده از نرم‌افزار اتوفرم، قالب ترکتریکس آنالیز می‌شود.

این پژوهشگر بیان کرد: نتایج این پژوهش نشان داد که کشش بوش دولایه با استفاده از قالب ترکتریکس قابل تولید است، فاصله بین دو لایه کشش خورده با میکروسکوپ SEM نیز بررسی شد که در بیشترین حالت در حد میکرومتر و در کمترین حالت یا جذب صورت گرفته یا فاصله بین‌لایه‌ای در حد نانومتر است.

وی تأکید کرد: امروزه با توجه به پیشرفت‌های صورت‌گرفته در علم و ضرورت نیاز به مواد دوجنسی و چندلایه، تولید قطعات غیرهمجنس از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. قطعات ترکیبی از دو جنس یا بیشتر می‌توانند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند، به‌عنوان مثال در جایی که سطح رویه ماده در تماس با ماده خورنده قرار دارد و سطح آن باید بسته به فرآیند دارای چقرمگی مناسب و شکننده نباشد، از دو ماده مختلف با خواص مورد نیاز استفاده می‌شود؛ بنابراین با توجه به کاربردهای مختلف دو ماده متفاوت، می‌توان آنها را در کنار هم قرار داد و در مکان‌های مختلف از کاربردهای دو ماده بهره برد.

این پژوهشگر و مخترع یادآور شد: روش‌ها و فرآیندهای مختلفی برای ساخت و تولید مواد دولایه وجود دارد؛ از روش‌های پوشش‌دهی سطحی مانند روش CVD که در این روش رسوب‌دهی شیمیایی، بخار پوشش روی ماده مورد نظر می‌نشیند و سطح آن پوشش داده می‌شود؛ البته روش‌های پوشش‌دهی سطحی دیگری هم موجود است.

مردانی اضافه کرد: یکی دیگر از روش‌های تولید مواد دولایه به روش کندوپاشی است. در این روش لایه‌های نازک به روش بمباران پرتویی روی قطعه می‌نشانند. از روش‌های دیگر، فرآیند پالتروژن است، در این فرآیند الیاف از درون حمام پر از رزین عبور کرده و سپس با عبور از قالب قطعه در اندازه‌های مختلف بریده می‌شود. موارد ذکر شده فقط بخشی از روش‌های تولید مواد دو جنسی مختلف است.

وی توضیح داد: روش‌ها و دستورالعمل‌های متعددی برای تولید اینگونه از قطعات وجود دارد که در این پروژه سعی شد از قالبی با منحنی خاص ریاضی، بوش‌های دولایه با جنس‌های مختلف تولید کرد.

بوش‌های دولایه تقویت‌شده با قالب‌ ترکتریکس اختراع برتر جشنواره فرهیختگان شد

علیرضا مردانی و مجید هاشم‌زاده از برگزیدگان جشنواره هشتم در حوزه اختراع و پایان‌نامه برتر موفق به کسب رتبه برتر به‌عنوان ثبت اختراع بین‌المللی (ساخت بوش‌های دولایه تقویت‌شده با قالب‌ ترکتریکس) شدند. ساخت بوش‌های دولایه با استفاده از قالب ترکتریکس برای نخستین‌بار در دنیا توسط تیم تحقیقاتی گروه مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد انجام شد.

بیشتر بخوانید:

ساخت بوش‌های دولایه با قالب ترکتریکس چگونه رقم خورد؟

خبرنگار آنا به همین مناسبت با مجید هاشم‌زاده از برگزیدگان جشنواره هشتم در حوزه اختراع برتر و عضو هیئت علمی گروه مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد هم درباره این اختراع و چگونگی جایگاه پژوهش در کشور گفت‌وگو کرد که مشروح آن را می‌خوانید.

آنا: دلایل انتخاب اختراع شما به‌عنوان اختراع برتر جشنواره فرهیختگان براساس چه شاخص‌ها و مؤلفه‌هایی بوده است؟

هاشم‌زاده: از مهم‌ترین شاخص‌هایی که می‌توان ذکر کرد، این است؛ در پژوهشی که منجر به ثبت اختراع شد، توانسته بودیم برای نخستین بار یک روش جدید برای ساخت و تقویت بوش‌های دولایه معرفی کنیم و تمرکز بیشتر روی معرفی یک متدولوژی جدید ساخت و تولید بود تا یک محصول جدید. در این روش توانستیم با استفاده از قالب‌های کشش عمیقِ بدون ورقگیر و با بهره‌گیری از منحنی ترکتریکس (Tractrix) در دهانه ماتریس، بوش‌های دولایه تولید کنیم.

آنا: چه شاخص‌هایی موجب موفقیت شما در عرصه پژوهش شد؟

هاشم‌زاده: امروزه به‌نظر می‌رسد مطالعه و پژوهش روی روش‌های ساخت و تولید، بیشتر از فقط تولید یک محصول جدید اهمیت پیدا کرده است. شاید یک محصول را (با حفظ تمام خصوصیات آن) بتوان با روش‌های مختلفی تولید کرد؛ اما اینکه با کدام روش می‌توان به بیشترین بهره‌وری دست یافت، موضوع مهمی است. مهم‌ترین شاخصی که توانست ما را در مسیر پژوهش به این موفقیت برساند، شناخت نیاز صنعت در حوزه ساخت و تولید بود.

اطلاعات بیشتر درباره ساخت بوش‌های دولایه تقویت‌شده با قالب‌ ترکتریکس را اینجا بخوانید.

آنا: جرقه اولیه اختراع و محصول مورد نظر چه زمانی به ذهن شما رسید و چه چیزی موجب ساخت آن شد؟

هاشم‌زاده: در حین تدریس درس اصول شکل دادن فلزات، این روش جدید که منجر به ثبت اختراع شد به ذهنم رسید و همان موقع سر کلاس مطرح کردم و کلیات آن را پای تابلو توضیح دادم و از دانشجویان دعوت کردم که با من همراه شوند تا این طرح را به سرانجام برسانیم. علیرضا مردانی تنها دانشجویی بود که به‌طور جدی پیگیر موضوع شد و با همت خودش و راهنمایی‌های بنده، این پژوهش به سرانجام رسید.

آنا: چه اهدافی را در این تصمیم و اختراع دنبال کردید و نحوه عملکرد اختراع (دستگاه یا ...) چگونه بوده و برای چه مقاصدی سودمند است و کارایی و کاربرد دارد؟

هاشم‌زاده: عنوان این اختراع «ساخت بوش‌های تقویت شده دولایه با قالب‌های ترکتریکس» است. قالب‌های ترکتریکس یکی از انواع قالب‌های کشش عمیق است که در آن از ورقگیر استفاده نمی‌شود. تکنولوژی ساخت این نوع قالب‌ها به‌دلیل وجود منحنی ترکتریکس (Tractrix) در دهانه ماتریسِ قالب نسبتاً پیچیده است؛ اما به‌دلیل ساختار ساده و تعداد قطعات کمتر در مقایسه با قالب‌های کشش عمیق معمول، امروزه مورد توجه طراحان و قالبسازان قرار گرفته است. ساخت بوش‌های دولایه با استفاده از قالب ترکتریکس برای نخستین بار در دنیا توسط یک تیم تحقیقاتی از گروه مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد انجام شد و قالب متشکل از یک سنبه و یک ماتریس ترکتریکس است.

در این روش ابتدا قالب روی میز دستگاه پرس نصب می‌شود. یک عدد بوش داخلی که از قبل تراشکاری شده است، روی سنبه قرار داده می‌شود. سپس ورق دایره‌ای شکل نیز که از یک ورق با جنس متفاوت در مقایسه با بوش از قبل آماده‌سازی شده است روی قالب در دهانه ترکتریکس موقعیت‌دهی می‌شود. با حرکت پرس، سنبه همراه با بوش بر روی ورق در دهان ماتریس فشار وارد می‌کند و به‌تدریج ورق را به درون حفره‌ای که به فرم منحنی ترکتریکس است، می‌کشد.

در این فرآیند، در حالی که سنبه، ورق را به درون حفره قالب می‌کشد، ورق به شکل یک پوسته خارجی بر روی بوش داخلی شکل می‌گیرد. محصول چنین فرآیندی، یک بوش دولایه از جنس‌های متفاوت خواهد بود. میزان نفوذ لایه‌های سطحی دو فلز در یکدیگر در حد قابل است به‌علاوه اینکه پوسته بیرونی این بوش به دلیل انجام فرآیند شکل‌دهی و نیز آیرونیگ (Ironing) روی آن در طول عبور از حفره ترکتریکس، کارسخت شده و دارای استحکام بالایی است. همچنین تیراژ تولید با این روش بالاست.

ساخت «بوش‌های دولایه با قالب‌های ترکتریکس» چقدر هزینه داشت؟

امروزه بوش‌های دولایه در صنایع مختلف کاربرد وسیع پیدا کرده‌اند که ازجمله می‌توان به صنایع نظامی، ساخت تجهیزات پزشکی، صنعت خودرو، صنایع هوا و فضا اشاره کرد. ترکیب دولایه از ورق‌های فلزی با خواص مکانیکی، متالورژیکی و شیمیایی متفاوت می‌تواند خواص منحصربه‌فرد به بوش بدهد. به‌عنوان مثال، بوش با پوسته خارجی مقاوم به سایش و سطوح داخلی با چقرمگی زیاد در صنایع نظامی کاربرد دارد. این طرح قابلیت اجرا در ابعاد مختلف را دارد. همچنین این طرح فقط محدود به ساخت بوش‌ها نیست. سیلندرهای دولایه گاز CNG (لایه داخلی مقاوم به خوردگی شیمیایی و لایه بیرونی مقاوم به ضربه) نیز از دیگر کاربردهای این طرح است که قابلیت اجرا در صنعت خودروسازی را دارد.

آنا: آیا نمونه خارجی این محصول و اختراع وجود دارد؟

هاشم‌زاده: بوش‌های دولایه، بوش جدیدی نیست؛ اما روشی که ما برای ساخت و تولید این بوش‌ها به کار گرفتیم، یک روش جدید و برای نخستین بار در دنیا انجام شده است.

آنا: هزینه ساخت از نمونه اولیه تا محصول چه‌قدر بوده است؟

هاشم‌زاده: برای ساخت نمونه اولیه، چیزی حدود ۱۵ میلیون تومان هزینه شد که بیشتر این مبلغ برای ساخت قالب هزینه شده است.

آنا: در راه ساخت این دستگاه، محصول یا اختراع آیا کمک یا کمک‌هایی از نهاد، ارگان یا دانشگاه صورت گرفته است؟

هاشم‌زاده: برای تحقیقات و ساخت، خیر هیچ کمکی به ما نشد؛ اما پس از ثبت اختراع، کمک هزینه‌ای بابت ثبت اختراع از طرف دانشگاه به ما پرداخت شد.

آنا: اختراع و محصول مورد نظر اکنون در چه مرحله‌ای است؟ آیا به تولید انبوه رسیده یا خواهد رسید؟ برای تولید آن از طرف نهاد یا ارگان خاصی استقبال شده است؟

هاشم‌زاده: از این طرح در مرحله آزمایشگاهی نتایجی خوبی گرفته‌ایم؛ اما هنوز به مرحله تجاری‌سازی نرسیده است. در مورد تجاری‌سازی این طرح باید به این نکته توجه داشت که این طرح به‌تنهایی نمی‌تواند به‌عنوان یک محصول ساخته و روانه بازار شود. شاید بتوان چنین بوش‌های دولایه‌ای را با روش‌های دیگری ساخت؛ اما نکته قابل توجه در این اختراع این است که روش ساخت، یک روش ساخت منحصربه‌فرد است. این طرح برای تجاری‌سازی (مانند سایر طرح‌های از این قبیل) نیازمند یک اعلام نیاز از طرف صنایع مختلفی که بخشی از محصولات‌شان با استفاده از این روش و یا این محصول می‌تواند بهینه شود، است. متأسفانه هنوز اعلام نیاز نشده است.

آنا: موانع پیش روی پژوهشگران و در مجموع فعالیت پژوهشی در کشورمان را چه می‌دانید؟

هاشم‌زاده: موانع پیش روی محققان و پژوهشگران فراتر از یک پاسخ ساده است و می‌توان راجع به آن کتاب نوشت؛ اما اگر بخواهیم نخستین مانع را نام ببریم، به جرئت می‌توان گفت خودِ محقق می‌تواند نخستین مانع برای خودش باشد. محقق باید ابتدا از سد خودش عبور کند، به این باور رسیده باشد که باید در مسیر تحقیق، بی‌وقفه تلاش کند. ایمان داشته باشد و از اشتباه کردن نترسد. روزی که ما کار روی پژوهش خود را(ساخت بوش‌های دولایه تقویت‌شده با قالب‌ ترکتریکس) آغاز کردیم هرگز فکر نمی‌کردیم که ممکن است نتایج این پژوهش بتواند شاخصه‌های یک پژوهش برتر را داشته باشد. فقط سعی می‌کردیم کارمان را درست انجام دهیم.

آنا: آیا کشور در حوزه پژوهش به‌ویژه در حوزه دانشگاه جایگاه مناسبی دارد؟ بایدها و نبایدهای این حوزه چیست؟

هاشم‌زاده: دانشگاه‌های ما ظرفیت لازم برای پژوهش را دارند. در کنار این ظرفیت‌ها، کمبودهایی نیز وجود دارد. بودجه و تجهیزات کم است و حتی گاهی این تجهیزات به‌روز نیست؛ اما بدتر از همه و آنچه بیشترین ضربه را ممکن است به مقوله پژوهش در دانشگاه بزند، حوزه صنعت است که پژوهش در دانشگاه را باور ندارد. متأسفانه اگر پروژه‌هایی را که از صنعت در دانشگاه تعریف می‌شود، بررسی کنید، متوجه می‌شوید که اکثر آنها پروژهایی بوده و هستند که باید زودبازده باشند. پروژه‌ای تعریف می‌شود، ظرف چند ماه، یک نتیجه‌ای (درست و یا غلط) از آن پروژه به‌دست می‌آید و پرونده آن پروژه بسته می‌شود.

این روش را مقایسه کنید با روشی که شرکت‌های بزرگ در دانشگاه‌های بزرگ دنیا دارند. پروژه‌ها گاهی به قدری گسترده و برای درازمدت برنامه‌ریزی شده‌اند که ممکن است چند نسل از دانشجوی ارشد و دکتری در کنار آن پروژه فارغ‌التحصیل بشوند و هر نسل بخشی از آن پروژه را به جلو برده است. پروژه گاهی به قدری بزرگ است که آن شرکت دارای یک ساختمان یا دفتر در آن دانشگاه است.

آنا: آیا در عرصه پژوهش و کارآفرینی جایگاه خوبی به دست آورده‌ایم؟

هاشم‌زاده: واقعیت این است که ما (محققان کشور) در دانشگاه به‌دلیل اینکه در خط مقدم جبهه دانش هستیم، کاستی‌ها در زمینه پژوهش را بهتر از هر کس دیگر درک می‌کنیم. با وجود این کاستی‌ها، مقالات بسیاری از دانشمندان به چاپ می‌رسد، اختراعات بسیاری از همین دانشمندان در مجامع بین‌الملی دنیا به ثبت می‌رسد و افتخارآفرین هستند. مسئولان باید به این دانشمندان افتخار کنند.

آنا: توصیه‌های شما برای موفقیت جوانان، دانشجویان و پژوهشگران چیست؟

هاشم‌زاده: تلاش و توکل در پژوهش تنها توصیه من برای موفقیت جوانان، دانشجویان و پژوهشگران است.

انتهای پیام/۴۰۷۸/۴۰۶۲/