O projekcie BOR4MACH
Projekt BOR4MACH ma na celu opracowanie i walidację zaawansowanych powłok na bazie borków – TiB₂, TaB₂ oraz ich mieszanin (TixTa(1-x)B₂) – przeznaczonych dla narzędzi skrawających stosowanych w obróbce wysokowytrzymałych nadstopów na bazie niklu.
Nadstopy niklu, szeroko wykorzystywane w sektorze lotniczym i energetycznym, stwarzają poważne wyzwania podczas obróbki ze względu na ich wysoką wytrzymałość, niską przewodność cieplną oraz silną reaktywność chemiczną w podwyższonych temperaturach. Czynniki te prowadzą do intensywnej koncentracji ciepła w strefie skrawania, szybkiego zużycia narzędzi, przywierania materiału (tworzenia narostu) oraz częstego wykruszania lub uszkodzeń narzędzia. W efekcie procesy obróbkowe są mniej wydajne i wymagają częstej wymiany narzędzi. Dlatego opracowanie powłok, które jednocześnie zapewniają wysoką twardość, stabilność termiczną, odporność na utlenianie oraz niskie tarcie, ma kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności i wydłużenia trwałości narzędzi w wymagających warunkach obróbki stopów niklu.
Ta międzynarodowa współpraca łączy czterech partnerów: Politechnikę Rzeszowską (RUT), Ultratech Sp. z o.o., Empa – Szwajcarskie Federalne Laboratoria Nauki i Technologii Materiałowej oraz Platit AG.
Projekt koncentruje się na poprawie trwałości narzędzi i wydajności obróbki poprzez kompleksowy proces obejmujący przygotowanie podłoży węglikowych, nanoszenie powłok, wysokowydajną syntezę kombinatoryczną, zaawansowaną charakteryzację materiałów oraz walidację przemysłową w warunkach rzeczywistych. Wstępny etap referencyjny przeprowadzany jest z użyciem istniejących powłok komercyjnych (np. AlTiN, TiN, TiCN), po którym następuje opracowanie i walidacja nowych powłok TixTa(1-x)B₂. Projekt łączy wiedzę akademicką i przemysłową w celu wygenerowania obszernego zbioru danych, który pozwoli ukierunkować przyszłe projektowanie twardych, odpornych na utlenianie powłok zoptymalizowanych do obróbki stopów niklu.
Projekt trwa 24 miesiące, od czerwca 2026 do maja 2028, i jest finansowany w ramach Szwajcarsko-Polskiego Programu Współpracy, Programu Badań i Innowacji – Badania Stosowane.
Cele projektu
Ogólnym celem projektu BOR4MACH jest opracowanie, walidacja oraz przemysłowe porównanie nowej klasy powłok na bazie borków (TiB₂, TaB₂ oraz ich mieszanin) przeznaczonych dla narzędzi skrawających stosowanych w obróbce nadstopów niklu. Projekt ma na celu przezwyciężenie obecnych ograniczeń dostępnych komercyjnie powłok w obróbce w wysokich temperaturach poprzez poprawę odporności na zużycie, stabilności termicznej oraz odporności na utlenianie.
Cele szczegółowe obejmują:
- Synteza i badania przesiewowe bibliotek cienkich warstw TixTa(1-x)B₂ z wykorzystaniem technik kombinatorycznych HiPIMS w celu identyfikacji kompozycji o maksymalnej twardości i integralności strukturalnej.
- Zaawansowana charakteryzacja właściwości mechanicznych, termicznych i odpornościowych powłok na utlenianie przy użyciu metod wysokowydajnych oraz najnowocześniejszych technik (nanoindentacja, LFA, DSC/TGA, SEM, TEM, APT, FIB-TOF-SIMS, ERDA/RBS).
- Nanoszenie przemysłowe trzech najbardziej obiecujących powłok TixTa(1-x)B₂, wyselekcjonowanych na podstawie testów laboratoryjnych, na rzeczywiste narzędzia skrawające przy użyciu komercyjnych systemów PVD firmy Platit.
- Walidacja wydajności narzędzi podczas obróbki łopatek turbinowych IN738 w Ultratech, w warunkach przemysłowych, wraz ze szczegółową analizą zużycia i degradacji przeprowadzoną w Politechnice Rzeszowskiej.
- Porównanie z najnowocześniejszymi powłokami komercyjnymi w celu wyznaczenia punktów odniesienia dla wydajności.
Projekt ma na celu dostarczenie zwalidowanego rozwiązania powłokowego o wymiernych korzyściach: +30% trwałości narzędzia, ograniczenie częstotliwości wymiany oraz poprawę wydajności obróbki.
Konsorcjum
Politechnika Rzeszowska
Rzeszów, Polska — Lider konsorcjum
Szeroka wiedza ekspercka w zakresie obróbki materiałów trudnoskrawalnych, w tym nadstopów niklu, stopów tytanu i stali nierdzewnych. Jako koordynator projektu, Politechnika Rzeszowska przygotowuje podłoża i narzędzia, przeprowadza testy laboratoryjne powłok oraz koordynuje integrację danych w ramach konsorcjum.
Odwiedź stronę
Ultratech
Sędziszów Małopolski, Polska
Przedsiębiorstwo przemysłowe zajmujące się obróbką skrawaniem, posiadające praktyczne doświadczenie w obróbce nadstopów niklu. Jako odbiorca przemysłowy projektu, Ultratech przeprowadza walidację wydajności powłok w rzeczywistych warunkach produkcyjnych, dostarczając kluczowych informacji zwrotnych na podstawie wyzwań związanych z szybkim zużyciem narzędzi we własnych operacjach.
Odwiedź stronę
Empa
Thun, Szwajcaria
Szwajcarskie Federalne Laboratoria Nauki i Technologii Materiałowej. Pionier w dziedzinie wysokowydajnego rozwoju materiałów – Empa wykorzystuje zaawansowane platformy do kombinatorycznego nanoszenia i charakteryzacji materiałów w celu szybkiej identyfikacji wysokowydajnych powłok TixTa(1-x)B₂.
Odwiedź stronę
Platit AG
Selzach, Szwajcaria
Globalny lider w rozwoju i produkcji przemysłowych systemów PVD do powłok twardych. Platit dostarcza powłoki referencyjne ze swojego portfolio komercyjnego oraz skaluje najbardziej obiecujące powłoki borkowe opracowane w skali laboratoryjnej do celów walidacji przemysłowej.
Odwiedź stronęWpływ i Cele Zrównoważonego Rozwoju
Projekt BOR4MACH wspiera wiele Celów Zrównoważonego Rozwoju ONZ poprzez konkretne, weryfikowalne działania:
Dobra jakość edukacji
Ustrukturyzowane szkolenia doktoranckie i podoktoranckie w dziedzinie nauki o materiałach, wyposażające młodych naukowców w wiedzę ekspercką z zakresu powłok cienkowarstwowych i walidacji przemysłowej.
Równość płci
Równowaga płci w procesach rekrutacji oraz na stanowiskach decyzyjnych w instytucjach partnerskich.
Wzrost gospodarczy i godna praca
Trwałe powłoki na bazie borków, które wydłużają żywotność narzędzi i ograniczają odpady produkcyjne, wspierając zrównoważony rozwój w zaawansowanej produkcji przemysłowej.
Innowacyjność, przemysł, infrastruktura
Rozwój technologii powłok PVD oraz wzmacnianie współpracy między środowiskiem akademickim a przemysłem, wspierające europejską innowacyjność przemysłową.
Mniej nierówności
Promowanie dostępu do zaawansowanych technologii materiałowych oraz angażowanie partnerów z różnych regionów, wspierające potencjał innowacyjny ponad granicami.
Odpowiedzialna konsumpcja i produkcja
Minimalizacja odpadów materiałowych oraz ograniczenie potrzeby częstej wymiany narzędzi w sektorach energochłonnych, takich jak przemysł lotniczy.
Działania w dziedzinie klimatu
Ograniczenie zużycia energii oraz pośrednich emisji związanych z obróbką skrawaniem poprzez poprawę wydajności i trwałości narzędzi.
Partnerstwa na rzecz celów
Ułatwianie współpracy międzynarodowej, wymiany wiedzy oraz długoterminowych partnerstw badawczo-rozwojowych między Polską, Szwajcarią a szerszym obszarem UE.
Projekt BOR4MACH finansowany jest w ramach Szwajcarsko-Polskiego Programu Współpracy, Programu Badań i Innowacji – Badania Stosowane, poprzez działanie wsparcia „Badania i innowacje w obszarze badań stosowanych", realizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) w Polsce oraz Innosuisse – Szwajcarską Agencję ds. Innowacji w Szwajcarii.
Numer projektu SPPW/BOR4MACH/0003/2025