Proiectul de cercetare intitulat „Instalație pentru obținerea prin levitație în atmosferă inertă a aliajelor biocompatibile ușoare de înaltă puritate – BIOLEV” este propus de o echipă interdisciplinară alcătuită din coordonator AAGES SA din Sângeorgiu de Mureș, P1 – Universitatea Politehnică din București și P2 – Universitatea de Medicină și Farmacie din Tg. Mureș, care are ca scop realizarea unei instalații flexibile pentru topire și tratare termică în câmp de curenți de inducție a aliajelor ușoare, biocompatibile, în condiții de puritate avansată. Consorțiul este extrem de bine echilibrat, în sensul că AAGES SA este o binecunoscută firmă pe plan național și internațional în domeniul realizării echipamentelor electrotehnice; Partenerul P1, prin echipa pe care o prezintă, este binecunoscut, de asemenea, în țară și străinătate (contracte interne și internaționale, cărți și articole de specialitate) în domeniul elaborării și caracterizării materialelor metalice; UMF Târgu Mureș reprezintă o instituție recunoscută pe piața academică și de cercetare, cu multiple realizări științifice.
Conducerea și coordonarea implementării proiectului va fi realizată de o echipă de specialiști astfel:
Scopul general al proiectului este proiectarea și realizarea unei instalații pentru obținerea aliajelor biocompatibile de înaltă puritate, prin levitație electromagnetică în atmosferă inertă de argon. În completare, se urmărește demonstrarea funcționalității instalației prin efectuarea de teste și încercări de obținere a unei clase de aliaje ușoare biocompatibile din sistemul de aliere Mg-Ca, care pot fi utilizate pentru implanturi bioresorbabile. Totodată, se urmărește valorificarea rezultatelor prin implementarea în producție la aplicant a soluției inovative, pentru a fi pusă în vânzare pe piața de profil internă sau externă, având în vedere relațiile comerciale și prestigiul de care se bucură acesta (peste 75% din producția sa de echipamente este solicitată la export). Drepturile de proprietate intelectuală asupra rezultatelor vor fi protejate prin bevet de invenție, partenerii specificând cu exactitate proporțiile de participare și condițiile de transfer tehnologic al rezultatelor într-un acord de colaborare ce va fi încheiat la demararea proiectului.
Obiectivele proiectului:
Etapa I. Proiectare instalație de obținere a aliajelor metalice ușoare prin levitație. Cercetări privind caracteristicile și aplicabilitatea aliajelor biocompatibile de înaltă puritate din sistemul Mg-Ca.
Etapa II. Realizarea instalației de topire prin levitație, obținerea și caracterizarea aliajelor ușoare de înaltă puritate din sistemul Mg-Ca.
Etapa III. Demonstrarea funcționalității noii instalații și tehnologiei de topire prin levitație a aliajelor biocompatibile de înaltă puritate. Diseminarea rezultatelor.
Rezultate previzionate:
Rezultatul principal previzionat al proiectului este realizarea instalației propuse, cu potențial de ieșire pe piață.
În cadrul fiecărei activități se vor obține ca și rezultat o serie de livrabile concretizate în: 4 rapoarte de cercetare, 1 caiet de sarcini, 1 proiect de execuție, 1 pagina web, rețete de fabricație,modele experimentale, instalație pilot, lot de teste, raport de caracterizare, 3 articole științifice, documentație de brevetare, 2 rapoarte de demonstrare, 3 work-shop-uri, raport tehnic și economic.
Rezultate obținute:
Etapa I.
Activitatea 1 – Raport de cercetare privind caracteristicile aliajelor biocompatibile de înaltă puritate din sistemul Mg-Ca
Activitatea 2 – Raport de cercetare privind aplicabilitatea aliajelor biocompatibile de înaltă puritate din sistemul Mg-Ca
Activitatea 3 – Caiet de sarcini pentru instalație de prelucrare prin levitație
Activitatea 4 – Proiect de execuție a instalației de obținere prin levitație a aliajelor metalice ușoare
Activitatea 5 – Dezvoltare pagină web
Etapa II.
Realizarea instalației de topire prin levitație, obținerea și caracterizarea aliajelor ușoare de înaltă puritate din sistemul Mg-Ca
Activitatea 2.2 – Cercetare industrială efectuată de Coordonator – AAGES S.A. din Sângeorgiu de Mureș
S-a realizat MODELUL FUNCȚIONAL al instalației de topire prin levitație a aliajelor ușoare de înaltă puritate, la următoarele parametrii funcționali:
| Tensiune de alimentare: | 3 x 400 V ± 10% / 50 Hz ± 2 Hz |
| Putere nominală de medie frecvență: | 15 kW |
| Gama frecvenței de lucru: | 30…60 kHz |
| Tensiune de medie frecvență: | 500 V |
S-a experimentat topirea în levitație și turnarea în cochile a metalelor ușoare.
S-a optimizat geometria inductorului, adecvat topirii aliajelor de magneziu.
S-au stabilit parametrii PROTOTIPULUI instalației de topire prin levitație.
Ținând cont de caracterul inovativ al proiectului, precum și de condițiile de lucru impuse, s-a inentificat nevoia construirii unui ȘTAND DE DESERVIRE, auxiliar instalației de topire prin levitație, dotat cu echipamentele, aparatele și instrumentele specifice temei cercetării.
Activitatea 2.7 – Diseminarea pe scară largă prin comunicarea și publicarea națională sau internațională a rezultatelor, de Partener P1 – Universitatea Politehnica București
Rezultatele parțiale au fost cuprinse în lucrarea ”Designing and obtaining of new metallic alloys”, publicată de către Prof. Dr. ing. Victor GEANTĂ, la Day of Macedonian Metallurgists din Skopje, din 7 mai 2017
Prezentarea in-extenso al lucrării se poate consulta aici: http://biolev.aages.ro/Designing-and-obtaining-of-new-metallic-alloys-sm.pdf
Etapa III.
Demonstrarea funcționalității noii instalații și tehnologiei de topire prin levitație a aliajelor bio-compatibile de înaltă puritate
Activitatea 3.1 – Demonstrarea funcționalității noului tip de instalație de prelucrare prin levitație. Reglare parametri electrici, mecanici și de control
S-a realizat PROTOTIPUL instalației de topire prin levitație a aliajelor ușoare de înaltă puritate, la următoarele parametrii funcționali:
| Tensiune de alimentare | 3 x 400 V / 50 Hz |
| Putere electrică instalată | 50 kVA |
| Curent maxim absorbit de la reţea | 72 A |
| Tensiune nominală de medie frecvenţă | 600 V |
| Frecvenţa nominală | 80 kHz |
| Domeniul frecvenței de lucru | 50…80 kHz |
| Putere maximă de medie frecvenţă | 40 kW |
| Randamentul convertizorului | min. 94 % |
| Unitate de control (PLC) | Siemens SIMATIC |
| Gradul normal de protecţie | IP 55 |
| Dimensiuni de gabarit (ÎxLxA) | 2040 x 1300 x 800 mm |
| Masa netă | cca. 350 kg |
S-a pus în funcțiune prototipul instalației de topire în laboratorul ERAMET – Laborator pentru elaborarea si rafinarea materialelor metalice din Universitatea Politehnica București, Facultatea de Știința și Ingineria Materialelor.
S-a testat instalația și s-au adus îmbunătățiri funcționale și constructive
Soluție tehnică optimizată de formare a atmosferei de argon
Sistem de exhaustare a gazelor arse
Activitatea 3.2 – Testarea comportării la bio-degradabilitate a noilor tipuri de aliaje de înaltă puritate din sistemul Mg-Ca
S-au pregătit probe pentru pentru analiza biocompatibilității și biodegradabilității
Proba de aliaj în godeu după 24h de incubare cu mediul de cultură celulară
Celule stem mezenchimale izolate din ţesut osos cultivate in vitro în prezenţa aliajelor de magneziu pentru evaluarea biocompatibilităţii
Activitatea 3.5 – Participare la workshop pentru diseminarea rezultatelor. Publicare articole
CONCLUZII
