W poszukiwaniu rozwiązań dla maszyn mikroświata
Wciąż zwiększane są wymagania stawiane producentom miniaturowych elementów, którzy nieustannie poszukują bardziej efektywnych rozwiązań dotyczących maszyn. Na przykład w przemyśle biomedycznym kwitnie opracowywanie jak najmniej inwazyjnych urządzeń do zastosowań chirurgicznych. Z drugiej strony, przemysły tak różne jak mikroelektroniczny oraz lotniczy wymagają złożonych, małych elementów wykonanych z egzotycznych oraz trudnych do wykorzystania w maszynach materiałów. Wraz z wysiłkami producentów, aby spełnić coraz bardziej rygorystyczne wymogi stawiane coraz mniejszym elementom, wykorzystanie konwencjonalnych procesów formowania prowadzi do uszkodzenia miniaturowych materiałów. W ramach projektu MACHMINI sformułowano nowe definicje charakterystyk zniekształcenia plastiku w elementach miniaturowych, aby wspomóc modelowanie procesów formowania. Biorąc pod uwagę zarówno efekty wielkości ziarna oraz powierzchniowe, które są bardziej wyraźne niż w materiałach masowych, wykorzystano mikrostrukturalny model pojedynczego kryształu, aby przewidzieć zachowania woluminów jednostkowych. Model został opracowany przez partnerów projektu z Société Lorraine de Services Informatiques i zaimplementowany w kodzie ABAQUS® o skończonej liczbie elementów. Mechanizmy wyślizgiwania plastiku obserwowane w laboratorium na systemach poślizgu o dobrze zdefiniowanej geometrii utworzyły podstawy podprogramu formułowania modelu materiału użytkownika (UMAT). Wśród wewnętrznych zmiennych modelu znalazły się gęstości przemieszczenia obliczone dla każdego systemu poślizgu. Z drugiej strony, symulacje prostych testów naprężeń przeprowadzone dla cienkich płatów metalu umożliwiły lepsze zrozumienie obserwowanych przemieszczeń. Podczas ciągnięcia arkuszy metalu ich odpowiedź na przyłożone siły ujawniła rolę względnych wymiarów i położenia ziarna w stosunku do wolnej powierzchni. Te wyniki teoretyczne pozwoliły na zorientowanie badań w projekcie MACHMINI na ulepszony projekt sprzętu do formowania wykorzystującego piezo-aktywację, aby wpłynąć na kontrolowaną deformację materiałów miniaturowych.
