ΤΩΝ ΓΚΑΜΠΡΙΕΛ ΜΑΝΣΟΥΡ
ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΤΣΟΓΓΑ*
H δυναμική συμπεριφορά των εργαλειομηχανών και των μηχανικών διατάξεων είναι άμεσα συνυφασμένη με την απόδοση τους. Η επίδραση του δυναμικού φαινομένου είναι πολύ σημαντική για την ασφαλή λειτουργία μιας μηχανής και για τη βελτιστοποίηση των προϊόντων της.
Η επίτευξη της ακρίβειας εξαρτάται μεταξύ άλλων και από τη δυναμική συμπεριφορά της μηχανικής διάταξης. Αποτέλεσμα των ταλαντωτικών φαινομένων είναι οι διάφορες ανεπιθύμητες δονήσεις, οι οποίες επηρεάζουν την ίδια τη μηχανολογική κατασκευή αλλά και το περιβάλλον μέσα στο οποίο λειτουργεί. Συχνά προβλήματα είναι η πρόκληση προσωρινής δυσλειτουργίας λόγω υπερβολικής ταλάντωσης και η δημιουργία διαταραχών όπως αστοχία από κόπωση, πρόωρη φθορά, δυσφορία στο χειριστή, μη ασφαλείς συνθήκες εργασίας και υψηλά επίπεδα θορύβου. Για όλα τα παραπάνω πιθανά προβλήματα, είναι σημαντική η πρόβλεψη του εύρους των ταλαντώσεων μιας κατασκευής, ώστε να περιοριστούν. Η δυναμική απόκριση μιας μηχανικής διάταξης υπαγορεύεται εκτός από την κατασκευαστική της διαμόρφωση και από τις συνθήκες έδρασής της. Με την κατάλληλη έδραση επιδιώκονται αφενός ο περιορισμός της μετάδοσης των δυναμικών διεγέρσεων που προκαλεί η ίδια η μηχανή ή αυτών που δέχεται από το περιβάλλον και αφετέρου επιτυγχάνεται η απαιτούμενη ακρίβεια στην κατεργασία και στις μετρήσεις ελέγχου.
Τα νανοσύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας έχουν προσελκύσει τις τελευταίες δύο δεκαετίες το ιδιαίτερο ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, τόσο σε επίπεδο έρευνας όσο και σε σχέση με την τεχνολογική αξιοποίηση αυτών στον τομέα της βιομηχανίας. Η συνεισφορά των νανοσύνθετων υλικών έγκειται στις ανώτερες ιδιότητες που προσφέρουν, όπως μεγάλο μέτρο ελαστικότητας, αντοχή θραύσης, αντίσταση σε διάβρωση, αντίσταση σε φθορά λόγω χρήσης, συμπεριφορά σε κόπωση, θερμική μόνωση, θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, ακουστική μόνωση, σε συνδυασμό με το βάρος και το κόστος τους οδηγούν στην επίτευξη κατασκευών οι οποίες στο παρελθόν έμοιαζαν ανέφικτες. Βασικό τους πλεονέκτημα αποτελεί το γεγονός ότι η βελτίωση των ιδιοτήτων επιτυγχάνεται με πολύ μικρές περιεκτικότητες σε εγκλείσματα, σε αντίθεση με τα μακροσύνθετα υλικά. Κατά γενική ομολογία τα νανοσύνθετα υλικά ξεχωρίζουν, σε σχέση με τα παραδοσιακά σύνθετα, εξαιτίας των ισχυρών αλληλεπιδράσεων των εγκλεισμάτων µε το υλικό της μήτρας ως αποτέλεσμα της μικροδοµής σε επίπεδο νανοκλίµακας και της εξαιρετικά μεγάλης επιφάνειας σύνδεσης µε τη μήτρα.
Η πρόκληση και το ενδιαφέρον στην ανάπτυξη νανοσυνθέτων υλικών πολυμερικής μήτρας είναι η εκμετάλλευση των μοναδικών μηχανικών ιδιοτήτων των νανοϋλικών για εφαρμοσμένα προβλήματα σε επίπεδο μακροδομής. Υλικά υψηλής μηχανικής απόδοσης προορίζονται για τεχνολογικά ανώτερες εφαρμογές και προσελκύουν τον ερευνητικό τομέα της σύγχρονης βιομηχανίας. Στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται ένας καινοτόμος αναλυτικός-πειραματικός προσδιορισμός των δυναμικών χαρακτηριστικών διάφορων εδράσεων από νανοσύνθετα υλικά, όπως θερμοσκληρυνόμενου νιτριλικού ελαστομερούς (NBR) ενισχυμένου με νανοσωλήνες άνθρακα (MWCNTs) και θερμοπλαστικής πολυουρεθάνης (TPU) ενισχυμένης με νανοσωλήνες άνθρακα (MWCNTs). Σκοπός της συγκεκριμένης έρευνας είναι η εφαρμογή των βέλτιστων για την αποφυγή μετάδοσης ταλαντώσεων μέσω της έδρασης μηχανολογικών κατασκευών. Στο Σχήμα 2 παρουσιάζονται διάφορες εφαρμογές της μεθόδου σε μηχανολογικές κατασκευές. Για τις συγκεκριμένες μηχανικές διατάξεις το επίπεδο απομόνωσης βελτιώθηκε κατά 90%, σε σχέση με τα αρχικά πέλματα από συμβατικό ελαστομερές.
