Díky počítačové tomografii můžeme ušetřit čas a náklady nejen při výrobě plastů, ale i ve farmacii

Analýza porozity. Analýza porozity.

O brněnské laboratoři CEITEC jsme zhruba před rokem na našich stránkách čtenáře informovali v souvislosti s průmyslovou tomografií při výzkumu plastů. Tentokrát se zaměříme na konkrétní spolupráci s průmyslovými podniky a způsoby, kterými se brněnští vědci snaží nejen v oboru plastikářství, ale i farmacie zvýšit přidanou hodnotu českých výrobců. O rozhovor jsme opět požádali Michaelu Škaroupkovou, obchodní a marketingovou manažerku laboratoře pro rentgenovou počítačovou tomografii.

Můžete krátce připomenout, čemu se vaše laboratoř v rámci CEITECu věnuje?

V naší laboratoři se věnujeme nejen různým oblastem výzkumu, ale především spolupráci s průmyslem, a také vývojem μCT techniky. Díky počítačové tomografii jsme schopni nahlédnout do vnitřních struktur předmětů z různých materiálů a snáze tak analyzovat potřebné údaje za pomoci nedestruktivního testování. Spolupracujeme s velkým množstvím tuzemských i zahraničních firem a podílíme se na vývoji jejich produktů. Průmyslovým potřebám je uzpůsoben i režim laboratoře, umožňující pružně reagovat na potřeby průmyslových partnerů. Zároveň je však kladen důraz na kvalitu výstupů a jejich interpretaci koncovému odběrateli.

Jaké úkoly řešíte pro výrobce plastů a plastikářský sektor obecně?
Pro plastikářský sektor běžně provádíme analýzu pórů/inkluzí, která detekuje a vizualizuje póry/inkluze (defekty) v materiálu součástky. Pro každý individuální detekovaný defekt je určen objem, pozice, velikost, plochu povrchu a další. Podle objemu jsou potom objekty barevně kódovány. K výstupům je přidána statistika velikosti defektů, celkové procento porozity a histogram objemu defektů. Analyzovat lze také součástky podle standardů P201 definovaných asociací VDG (German Association of Foundry Specialists) na základě vnitřních norem Volkswagenu VW/50097. Dále provádíme měření rozměrů a geometrických tolerancí, měření tlouštěk, porovnání CAD dat a skutečného povrchu modelu, analýzu vlákny zpevněných kompozitů a další.

Jak daleko jste s projektem korekce vstřikovacích forem, o kterém jste se zmiňovala v loňském roce?
Aktuálně tento nový trend v plastikářském průmyslu testujeme. V současnosti se při konstrukci a výrobě využívají 3D softwary a simulace výrobních procesů. Při těchto simulacích ovšem nelze dosáhnout přesné shody a dochází ke geometrickým odchylkám. Tyto odchylky ovšem nejsou v toleranci daného výrobního dílce, tudíž musí forma projít korekcí. Díky počítačové tomografii můžeme tento proces urychlit, a tím ušetřit čas a náklady. Za pomoci softwarových nástrojů se naskenovaný díl porovná s nominálním CAD modelem dílu a zjistí se výrobní odchylky tvaru. Manuálně vybrané plochy s netolerovanými odchylkami jsou následně využity pro návrh nové modifikované formy.

05Tomografický řez pilulkou.

Počítačová tomografie se ale osvědčila i v jiných úkolech, které jste řešili například pro automotive sektor…
Nedávno jsme se v laboratoři například zabývali problémem průsaku skrz ozdobné šití v loketních opěrkách automobilu. Opěrky z gumové imitace kůže jsou při výrobě prošity a šití je z vnitřní strany přelepeno temovací páskou. Takto zpracovaný díl se následně nasazuje na plastový základ a mezera mezi nimi se vyplní pěnou. Právě tato pěna u některých dílů prosakuje skrz šití a zanechává na povrchu výrobku viditelné lesklé stopy. Problémové části byly vyříznuty a analyzovány. Výsledná CT data objevila dvě možné příčiny, jak k průsaku dochází. První je nechtěná perforace temovací pásky, druhá pak deformovaný kontakt pásky s pryží, vznikající při procesu pěnění, kdy pěna pod páskou protéká. Příčinná souvislost je skryta v dalším sledovaném parametru, kterým je tloušťka gumového materiálu a následný útisk pásky, její poškození a vznik průsaku. Tloušťka nebyla výrobcem dodržena zejména v místech ohybů, což vede k obtížím následného šití i temování.

02 1Studentská formule Dragon 9

A co vaše spoluúčast na projektu závodních studentských formulí? Toto klání často bývá vysokými školami, které se ho účastní, prezentováno jako výkladní skříň umu a konstrukčních dovedností jejich studentů…
Několikátým rokem sponzorujeme studentský tým TU Brno Racing, který každoročně vyvíjí nový model studentské formule. Letos skončili v celosvětové konkurenci, kde je více, než 600 týmů na 9. místě. S jejich modelem Dragon 9 jsou také 3. nejlepším týmem v Evropě. Naše laboratoř se s nimi podílí na vývoji automotive dílů. V minulých letech jsme testovali například kvalitu lepených spojů v rámci vývoje kompozitních ramen náprav, geometrii hlavic tlumičů a letos jsme provedli kontrolu kvality výroby karbonových kol. Jednotlivé vrstvy tkanin jsou kladeny do vícedílné spojené formy, což umožňuje vyrobit disk v jednom kuse bez lepených spojů. Je ovšem nutné ověřit vnitřní strukturu materiálu, zda v disku není velké množství vzduchových kavit, které by měly za následek snížení tuhosti celého kola. Díky našemu velkému kabinetu jsme byli schopni nasnímat celý 36 cm velký disk v rámci jedné akvizice. V naměřených datech byly nalezeny vzduchové kavity mezi vrstvami laminátu.

Disk png3D render karbonového disku

Kromě plastikářství je vaše laboratoř aktivní rovněž v segmentu farmacie. Prozradíte čtenářům něco více o úkolech, které řešíte v tomto segmentu?
Již několik let spolupracujeme s japonskou firmou Rigaku, pro kterou jsme testovací laboratoří a podílíme se také na vývoji softwaru k jejich přístrojům. Pro účely farmacie vlastníme speciální nano CT s názvem Rigaku nano3DX. Tento přístroj má unikátní rozlišení až 0,27 μm. Proto je vhodný k testování farmaceutických vzorků, jakými jsou pilulky, kapsle, různé tablety nebo granule.

analýza porozity pilulkaAnalýza porozity pilulky.

K čemu je testování tímto unikátním tomografem dobré?
Pomocí počítačové tomografie dokážeme neinvazivně zjistit jakoukoliv informaci o vnitřní struktuře farmaceutik. Na léčivech běžně analyzujeme porozitu, struktury tablet, kapslí nebo granulí. Zajímají nás trhliny, kavity, rozložení excipientů. Nejde ale jen o samotná léčiva. Analyzujeme také jejich obaly. Například příčinu degradace tablet v blistrech, kde mohou vznikat vzduchové kavity spojující vnější prostor s vnitřním, čímž se sníží životnost léku. Tomografie pak pomůže odhalit zdroj problému jako je nedostatečná tloušťka materiálu nebo nesoudržnost jeho vrstev, často zaviněná přítomností nečistot či úlomků tablet.

MŠO odpovědi jsme požádali Michaelu Škaroupkovou, obchodní a marketingovou manažerku laboratoře pro rentgenovou počítačovou tomografii.

Vítězslav Fejfar

Vítězslav Fejfar je editor ve společnosti Trade Media International (vydavatel časopisů Contorl Engineering Česko a Řízení a údržba průmyslového podniku). Zaměřuje se na rozhovory, reportáže a příběhy z průmyslových firem. 

www.trademedia.cz