Powłoki: od twardych chromowych do bezpiecznych i zrównoważonych
Z uwagi na wyjątkową twardość i odporność na zużycie i korozję twarde powłoki chromowe od dawna są pierwszym wyborem w przypadku całego wachlarza zastosowań przemysłowych. Produkcja twardego chromu wymaga jednak stosowania toksycznego chromu sześciowartościowego (Cr6+), który stanowi poważne zagrożenie dla środowiska i zdrowia pracowników. Ze względu na toksyczność substancji Cr6+ ich stosowanie podlega obowiązkowi uzyskania zezwolenia na mocy unijnego rozporządzenia REACH w sprawie szkodliwych chemikaliów. Komisja Europejska zatwierdziła również wniosek, który nakłada na producentów twardych powłok chromowych obowiązek wdrożenia rygorystycznych procedur zarządzania ryzykiem, ponownej oceny dostępności bezpieczniejszych alternatyw i jak najszybszego wdrożenia zamiennika. W koordynacji tych zmian pomóc ma finansowany ze środków UE projekt MOZART. „Korzystając z zasad bezpiecznego i zrównoważonego projektowania, opracowaliśmy powłoki nanokompozytowe zgodne z przepisami REACH, które mogą zastąpić twarde powłoki chromowe w wielu docelowych zastosowaniach”, mówi Myrto Pelopida, analityczka biznesowa w firmie AXIA Innovation i kierowniczka ds. rozpowszechniania i stosowania wyników projektu.
Wytrzymałe zamienniki nanokompozytów
Jednym z najważniejszych osiągnięć projektu jest stworzenie innowacyjnych powłok nanokompozytowych za pomocą wprowadzenia do powłoki metalicznej nanocząsteczek. „Te nanocząsteczki mogą poprawić właściwości powłok MOZART, tak by dorównywały parametrom twardych powłok chromowych lub je przewyższały”, wyjaśnia Pelopida. Przy użyciu elektrolitów zgodnych z REACH udało się w skali pilotażowej wyprodukować serię nanokompozytowych powłok opartych na niklu i węgliku krzemu, cechujących się twardością porównywalną do twardego chromu. „Opracowanie elektrolitów zgodnych z REACH i włączenie nanocząsteczek do istniejących linii galwanicznych wymagało od nas pokonania kilku barier technicznych”, zauważa Pelopida. Z myślą o pokonaniu tych wyzwań w projekcie wykorzystano symulacje oparte na sztucznej inteligencji (AI), metodę chemicznej funkcjonalizacji nanocząsteczek i zaawansowane techniki galwanizacji. „Dzięki ciężkiej pracy naszych partnerów projektu udało nam się ostatecznie uzyskać trwałe powłoki wysokiej jakości, które jednocześnie są bezpieczne dla środowiska”, dodaje Pelopida.
Impuls dla innowacji przemysłowych
Opierając się na wytycznych dotyczących bezpiecznego i zrównoważonego projektowania, uczestnicy inicjatywy MOZART zadbali o to, by opracowane przez nich rozwiązania mogły być stosowane w ramach aktualnych procesów. Zespół pracuje również nad hybrydowym zestawem danych szkoleniowych, aby pomóc firmom w przechodzeniu na nowe powłoki nanokompozytowe. „Nasze rozwiązania nie tylko oferują taki sam stopień twardości i odporności na korozję i zużycie, co twarde powłoki chromowe, ale są również kompatybilne z istniejącymi procesami produkcyjnymi, co oznacza, że właściwie przedsiębiorcy mogą zacząć je stosować już dziś”, wyjaśnia Pelopida. Zespół pracuje obecnie nad dalszym zwiększaniem skali swojej technologii z myślą o zastosowaniach komercyjnych, jednocześnie monitorując jej zrównoważony charakter. Co więcej, z uwagi na rozwój sztucznej inteligencji zespół rozszerza wykorzystanie swojej technologii, chcąc przeprowadzić bardziej precyzyjne symulacje i udoskonalić kompozycje elektrolitów na potrzeby szerszego wykorzystania w przemyśle. „Ustanawiamy nowy poziom odniesienia dla obróbki powierzchni przyjaznej dla środowiska, jednocześnie pokazując, w jaki sposób zaawansowane technologie, takie jak AI, nanotechnologia oraz zasady bezpiecznego i zrównoważonego projektowania, mogą stać się ważnym impulsem do tworzenia innowacji przemysłowych bez stwarzania zagrożenia dla środowiska i bezpieczeństwa pracowników”, podsumowuje Pelopida.
Słowa kluczowe
MOZART, bezpieczne i zrównoważone projektowanie, obróbka powierzchni, twarde powłoki chromowe, powłoki, powłoki nanokompozytowe, rozporządzenie REACH, sztuczna inteligencja, AI, innowacje przemysłowe, nanotechnologia
