Lorem ipsum

Lorem ipsum

 
 

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Projekty naukowe

A+ / A-

 


Materiały kompozytowe na bazie grafenu przeznaczone do oczyszczania wody

     

     Źródło finansowania: Projekt współfinansowany w ramach 1 konkursu w ramach Działania 4.1 „Badania naukowe i prace rozwojowe”, Poddziałanie 4.1.4 „Projekty aplikacyjne” Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020

    Umowa: Nr POIR.04.01.04-00-0089_15-00

    We współpracy z: Amii Sp. z o.o. Wartość projektu: 5 928 412,87 zł

    Kierownik projektu: dr hab. inż. Konrad Dybowski, prof. PŁ

    O projekcie: Celem projektu jest wytworzenie i zbadanie skuteczności działania nowych materiałów kompozytowych do oczyszczania wody zbudowanych na bazie grafenu. Projekt zakłada wytworzenie materiału filtracyjnego w wyniku nałożenia na nośne podłoża grafenu w postaci polikrystalicznych monowarstw. Warstwy te wykorzystywane będą jako półprzepuszczalne membrany do selektywnego wychwytywania zanieczyszczeń lub okładziny elektrod do elektrodejonizacji wody. Filtry te podczas oczyszczania wody wyłapywać będą zawarte w niej jony, np. soli, a po odwróceniu polaryzacji ulegać będą oczyszczaniu. Alternatywną koncepcją jest wytworzenie kompozytu zbudowanego z wielu warstw polikrystalicznego grafenu rozdzielanych filarami (makrocząsteczkami) o założonych odległościach międzypłaszczyznowych, między którymi przepływać będą cząsteczki wody, a zanieczyszczenia wyłapywane będą elektrostatycznie oraz mechanicznie. Rozwiązania te bazują na grafenie wytwarzanym na podłożu metalicznej fazy ciekłej (grafen HSMG™-High Strength Metallurgical Graphene. Kolejną z rozpatrywanych koncepcji jest filtracja na bazie włóknin polimerowych z płatkami grafenu. Koncepcja ta zakłada nakładanie grafenu w postaci płatków na włókniny polimerowe, które będą mogły posłużyć do budowy filtrów do oczyszczania mechanicznego i wyniku adsorpcji zanieczyszczeń na powierzchni grafenu. Wytworzone na tej bazie kompozytowe układy filtracyjne zostaną przebadane pod kątem skuteczności oczyszczania wody. Najbardziej efektywne rozwiązania będą wdrożone do produkcji przez członka konsorcjum - polską firmę Amii Sp. z o.o., która jest jednym z czołowych producentów systemów do uzdatniania wody.

     

Urządzenie do wysokowydajnej i precyzyjnej obróbki cieplnej z układem redukcji odkształceń hartowniczych do bezpośredniej aplikacji w łańcuchu potokowej produkcji elementów przekładni mechanicznych i łożysk” akronim UCM.

     


     Projekt współfinansowany w ramach 1 konkursu w ramach Działania 4.1 „Badania naukowe i prace rozwojowe”, Poddziałanie 4.1.4 „Projekty aplikacyjne” Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój, 2014-2020 Umowa nr POIR.04.01.04-00-0087/15


    Projekt finansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach działania 4.1 "Badania naukowe i prace rozwojowe" Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020. Projekt realizowany w konsorcjum: Lider projektu- Seco/Warwick S.A. Partner- Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej.


    Termin realizacji: 19.11.2015-30.09.2020

    Kierownik B+R projektu: dr hab.inż. Emilia Wołowiec-Korecka, prof PŁ



    Celem projektu jest opracowanie, zaprojektowanie, wytworzenie i uruchomienie wielokomorowego urządzenia do wysokowydajnościowej, zindywidualizowanej i zunifikowanej obróbki cieplnej elementów części maszyn stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, transmisyjnym i łożyskowym, wykorzystującego innowacyjne technologie nawęglania próżniowego i hartowania gazowego pod wysokim ciśnieniem. Koncept dedykowany jest dla produkcji odpowiedzialnych, wysokoobciążonych elementów o dużym zróżnicowaniu geometrycznym i funkcjonalnym (kół zębatych, wałków, pierścieni synchronizacyjnych, łożyskowych, itp.) stosowanych w przemyśle masowym.

Opracowanie modeli MES do analizy biomechanicznej stopy ze zniekształceniem koślawym palucha (hallux valgus) podczas chodu

     

    Kierownik grantu: mgr Zhang Yan

    Opiekun naukowy: prof. dr hab inż. Jan Awrejcewicz

    Nr decyzji: 2017/27/N/ST8/00148

    Okres realizacji: 2018-10-22 – 2019-10-21

    Przyznane środki: 69 945 PLN



    Podsumowanie grantu (z raportu końcowego): W ramach projektu opracowano narzędzie obliczeniowe do przewidywania ryzyka wystąpienia urazów i ogólnej oceny wydajności biomechanicznego funkcjonowania stopy ze zniekształceniem koślawym palucha (hallux valgus, HV). Opracowano trzy trójwymiarowe modele stóp, w tym model stopy normalnej, stopy z lekkim HV oraz ze znacznym HV (typowym dla tzw. stopy skrępowanej u Chinek). Obrazy tomografii komputerowej (w projekcji czołowej) poddano segmentacji, która umożliwiła odróżnienie kości od tkanek miękkich. Do symulacji więzadeł i powięzi podeszwy zastosowano elementy łączące, które mają zdolność wyłącznie do rozciągania. Geometria kości i tkanek miękkich została zrekonstruowana poprzez podzielenie struktury anatomicznej stopy na mniejsze części, a następnie nałożenie na każdą z nich siatki złożonej z sześciobocznych elementów. Zbadano wrażliwość siatki, aby zapewnić dokładność i poprawność modelu oraz optymalne wymagania dotyczące zasobów obliczeniowych. Zbadano wpływ zniekształcenia koślawego palucha (HV) oraz nałożonych więzów na biomechanikę stopy. Oddziaływanie między powierzchnią podeszwy stopy a podłożem zostało zasymulowane jako zagadnienie kontaktowe z udziałem tarcia. Podczas modelowania tylnej części kości piętowej zastosowano pięć składowych wektora siły ścięgna Achillesa. Siły mięśni zostały oszacowane na podstawie sygnału elektromiografii i pola przekroju mięśni. Za okres fazy lądowania przyjęto 0,1s mierzonej od połowy masy ciała do dwukrotności masy ciała. Wszystkie elementy kostne oraz więzadła zostały osadzone wewnątrz tkanki miękkiej przy użyciu funkcji tzw. regionu osadzonego (Embedded Region). Jako warunki brzegowe do kontroli procesu lądowania na stopie, na górnych powierzchniach kości piszczelowej, strzałkowej i tkanki miękkiej zastosowano przemieszczenia otrzymane z eksperymentów kinematycznych. Na podstawie danych zebranych w czasie badań chodu przyjęto także początkowy kąt między podeszwą stopy a podłożem (wyniósł on 5°). Modele MES (metody elementów skończonych) zostały zwalidowane poprzez porównanie rozkładu ciśnienia podeszwowego, ciśnienia szczytowego i obniżenia kości łódkowatej uzyskanych na drodze obliczeń w oprogramowaniu MES i pomiaru z wykorzystaniem nowatorskiej platformy dynamometrycznej dla przypadku pozycji stojącej. Badania te przeprowadzono dla tego samego ochotnika, który był również badany przy użyciu tomografii komputerowej. Wyniki uzyskane w projekcie wskazują, że dynamiczny model MES stopy może być wykorzystany do realistycznego symulowania dynamiki ludzkiej stopy i może przyczynić się do lepszego zrozumienia strukturalnej dynamiki układu mięśniowo-szkieletowego stopy podczas jej normalnego, a nawet patologicznego funkcjonowania. Rezultaty niniejszego projektu mogą także przyczynić się do zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw strukturalnych problemów mechanicznych i nieprawidłowego wzorca chodu w przypadku stóp ze zniekształceniem koślawym palucha. Mogą one również w przyszłości (po rozszerzeniu do trójwymiarowego, dynamicznego, napędzanego w pełni mięśniami modelu ze szczegółową reprezentacją wszystkich głównych struktur anatomicznych) stanowić użyteczne narzędzie do badania dynamiki strukturalnej układu mięśniowo-szkieletowego ludzkiej stopy podczas analizy stanów dynamicznych normalnych i patologicznych.
Modelowanie i dynamika nieliniowa układów magneto-elektro-mechanicznych
    Kierownik grantu: prof. dr hab. inż. Jan Awrejcewicz

    Nr decyzji: UMO-2017/27/B/ST8/01330

    Okres realizacji: 2018-08-31– 2021-08-30

    Przyznane środki: 1 899 270 PLN



    Projekt dotyczy matematycznego modelowania, badań numerycznych, analitycznych i doświadczalnych dynamiki nieliniowej układów mechanicznych poddanych działaniu pól magnetycznych i elektrycznych. Opierając się na już zbudowanych stanowiskach eksperymentalnych i doświadczeniu wnioskodawców w obszarze metod dynamiki nieliniowej i sterowania, planuje się wypełnić niektóre luki w wiedzy z pogranicza takich obszarów nauki jaki mechanika, elektrotechnika, elektronika, automatyka i sterowanie. Projekt składa się z kilku problemów reprezentowanych przez różne stanowiska doświadczalne: (A) pojedyncze wahadło fizyczne z oddziaływaniami magnetycznymi (budowa i testowanie zredukowanych modeli oddziaływań magnetycznych odpowiednich do szybkich i realistycznych symulacji oraz sterowania); (B) magnetycznie wymuszane wahadła sprzężone (dalsze rozwijanie matematycznych modeli oddziaływań magnetycznych i ich wykorzystanie w badaniu dynamiki nieliniowej wahadeł sprzężonych); (C) magnetycznie wzbudzane wahadła sprzężone poddane wymuszeniu w postaci zmiennego kąta nachylenia platformy wahadeł (problematyka sterowania układem wahadeł za pomocą tłumienia parametrycznego, kątem przechylenia platformy lub oddziaływaniami magnetycznymi); (D) płaskie podwójne wahadło z oddziaływaniami magnetycznymi (dalsza rozbudowa modeli matematycznych sił magnetycznych uogólnionych do układu o 2 stopniach swobody i jego wykorzystanie w badaniu i sterowaniu dynamiki nieliniowej podwójnego wahadła poprzez oddziaływania magnetyczne); (E) wahadło napędzane silnikiem prądu stałego za pośrednictwem mechanizmu korbowo-wodzikowego poddane oddziaływaniom magnetycznym (analiza wzajemnego oddziaływania dynamiki wahadła i silnika DC jako nieidealnego źródła energii oraz sterowanie dynamiką bifurkacyjną układu poprzez dodatkowe oddziaływania magnetyczne); (F) wieloparametryczny oscylator oparty na trójfazowym bezrdzeniowym silniku liniowym (budowa zredukowanych modeli matematycznych pola magnetycznego maszyn elektrycznych i innych urządzeń, gdzie oddziaływania magnetyczne ogrywają istotną rolę); (G) konstrukcja i modelowanie matematyczne sprężyn magnetycznych (budowa i badanie eksperymentalne i symulacyjne sprężyn magnetycznych oraz układu szeregowego oscylatora o wielu stopniach swobody z wykorzystaniem sprężyn z cewkami magnetycznymi do sterowania dynamiką bifurkacyjną i przepływem energii); (H) badanie stabilności silnika krokowego (modelowanie i analiza dynamiki nieliniowej silników krokowych); (I) dynamika nieliniowa układów wahadeł sprężystych umieszczonych w polach grawitacyjnym, elektrostatycznym i magnetycznym (badanie wielokrotnych rezonansów, antyrezonansów, synchronizacji, przepływów energii pomiędzy oscylatorami, przejść od ruchu regularnego do chaotycznego, analiza asymptotyczna rozwiązań nieustalonych rożnych konfiguracji oscylatorów, w tym zawierających wzbudzenie „sklejenie-poślizg”); (J) parametryczne wahadło magnetyczne (detekcja rezonansów metodami numerycznymi i analitycznymi). Współczesny rozwój nauki i technologii wymaga interdyscyplinarnego podejścia zarówno podczas badań o charakterze czysto naukowym jak i prac nad rozwojem nowych technologii. Złożoność świata rzeczywistego i systemów rzeczywistych powoduje konieczność nowych metodologii i podejść opartych na interdyscyplinarnej wymianie idei, pomysłów i konfrontacji różnych gałęzi nauki (mechaniki, fizyki, matematyki stosowanej, elektromechaniki i elektrotechniki, automatyki i teorii sterowania) podczas tworzenia modeli matematycznych procesów i ich sterowania. Dokonany przegląd literatury dowodzi, że podjęty w projekcie temat jest aktualny i o dużym znaczeniu zarówno z punktu widzenia czystej nauki, jak i potencjalnych zastosowań. Proponowana tematyka badawcza obejmuje grupę powiązanych ze sobą problemów ilustrujących oryginalne podejście metodologiczne mające na celu wypełnienie luk i usunięcie niepewności w wiedzy dotyczącej nieliniowej dynamiki układów magnetoelektro-mechanicznych. Należy podkreślić, że projekt ma na celu badania podstawowe dotyczące dynamiki nieliniowej z wykorzystaniem koncepcji pochodzących z mechaniki, mechatroniki i fizyki.
Drgania nieliniowe połączonych samowzbudnych oscylatorów ze wzbudzeniem parametrycznym/auto-parametrycznym i nieidealnymi źródłami energii
    Kierownik grantu: prof. dr hab. inż. Jan Awrejcewicz

    Nr decyzji: UMO-2019/35/B/ST8/00980

    Okres realizacji: 2020-10-02 – 2024-10-01

    Przyznane środki: 2 649 720 PLN



    Celem projektu jest badanie własności dynamicznych układów mechanicznych wykazujących złożone drgania samowzbudne, czyli podtrzymywane przez stałe w czasie źródło energii lub drgania parametryczne, w których istotną rolę odrywają zmienne w czasie pewne parametry układu. W badaniach tych będą również uwzględniane własności dynamiczne źródeł dostarczanej energii, takich jak różnego rodzaju napędy, w tym silniki elektryczne, np. prądu stałego. Badania dotyczą układów mechanicznych o skończonej liczbie stopni swobody i mechatronicznych, czyli układów mechanicznych z zaawansowanym sterowaniem, wykorzystującym elementy elektroniki i informatyki. W układach tego typu mogą wystąpić dotąd nie poznane scenariusze bifurkacyjne, czyli zmiany dynamiki dla powoli zmieniających się parametrów lub scenariusze te mogą okazać się istotne z punktu widzenia zastosowań w inżynierii mechanicznej lub mechatronice. Cele projektu dotyczą więc również wykrywania, analizy i sterowania złożonych i potencjalnie nieznanych procesów fizycznych i dynamiki bifurkacyjnej występującej tego typu układach, m.in. złożonych rezonansów, w tym rezonansów parametrycznych, synchronizacji, drgań regularnych i chaotycznych. W ramach projektu realizowanych jest szereg powiązanych ze sobą zadań: 1) modele tarcia i rozwiązania numeryczne parametrycznych układów samowzbudnych; 2) układy wzbudzone parametrycznie z idealnymi i nieidealnymi źródłami energii; 3) układy parametryczne o nieidealnych źródłach energii i samowzbudne z tarciem suchym; 4) samowzbudne układy parametryczne o wielu stopniach swobody; 5) rezonanse parametryczne; 6) wzbudzone tarciem suchym drgania podwójnego wahadła przestrzennego; 7) bifurkacje i synchronizacja w łańcuchach oscylatorów wykonujących drgania obrotowo-postępowe typu utwierdzenie-poślizg; 8) wzbudzone tarciem suchym drgania w pojedynczych i sprzężonych oscylatorach mechanicznych; 9) modelowanie matematyczne i badania numeryczne dynamiki bifurkacyjnej układów z napędami i przenośnikami pasowymi; 10) wahadło fizyczne wymuszone okresowo. Badania dotyczą układów występujących lub modelujących zjawiska występujące w inżynierii mechanicznej i mechatronice. Polegają one na tworzeniu opisu matematycznego zjawisk fizycznych oraz specjalnych procedur pozwalających na otrzymanie ich rozwiązania numerycznego. W wielu przypadkach modele te są weryfikowane doświadczalnie, poprzez estymację parametrów modelu i dopasowanie rozwiązania równań modelu do danych eksperymentalnych, a następnie poprzez walidację modelu dla innych danych doświadczalnych. Odpowiedni model matematyczny pozwala następnie na lepsze zrozumienie i wyjaśnienie obserwowanych zjawisk lub wykrycie wcześniej nieznanych zjawisk i następnie ich weryfikację doświadczalną. Szeroko wykorzystywane jest wcześniejsze doświadczenie wykonawców dotyczące m.in. badania i specjalnych modeli matematycznych układów z tarciem suchym i uderzeniami, rzeczywistymi oporami ruchu w łożyskach i oddziaływaniami magnetycznymi. Tematyka projektu została podjęta ze względu na jej potencjalne walory poznawcze i czysto naukowe. W tego typu układach mogą występować zjawiska dynamiczne dotąd nieznane lub poznane słabo. Modelowanie matematyczne i metody rozwiązywania odpowiadających im równań w wielu przypadkach wymagają specjalnych opracowań. Dotyczy to szczególnie układów z tarciem suchym i uderzeniami. Ponadto badane układy i zjawiska dynamiczne mogą znaleźć potencjalne odpowiedniki i zastosowania w przemyśle. Znajomość dynamiki bifurkacyjnej konstrukcji mechanicznej lub układu mechatronicznego pozwala na takie ich zaprojektowanie, aby uniknąć niekorzystnych zjawisk. Znajomość modelu matematycznego pozwala przewidywać zachowania układów rzeczywistych w sposób znacznie szybszy i tańszy niż przy użyciu badań doświadczalnych. Model matematyczny umożliwia szybkie i prawidłowe projektowanie układów mechanicznych i mechatronicznych. Najważniejsze spodziewane efekty projektu, to pełniejsze poznanie zjawisk dynamicznych występujących w układach mechanicznych i mechatronicznych, parametrycznych i samowzbudnych, z uwzględnieniem dynamiki źródła energii. Efektem projektu będą również oryginalne opisy matematyczne tego typu układów oraz odpowiadające im metody symulacji numerycznych.
Modelowanie matematyczne dynamiki nieliniowej elementów czujników nanoelektromechanicznych w postaci elastycznych płyt i powłok w obecności szumu i pola temperaturowego
    Kierownik grantu: mgr. inż. Vadim Krysko-Jr.

    Opiekun naukowy: prof. dr hab inż. Jan Awrejcewicz

    Nr decyzji: : 2018/31/N/ST8/00707

    Okres realizacji: 2019-08-30 – 2021-08-29

    Przyznane środki: 133 300 PLN



    Miniaturyzacja czujników i przyrządów do skali nano wywołała potrzebę zidentyfikowania i zbadania podatnych elementów mechanicznych (belek, płyt i powłok) odpowiedzialnych za procesy dynamiczne zachodzące w tych urządzeniach. Urządzenia nanoelektromechaniczne (NEMS) mają unikalne właściwości, które wymagają odpowiedniego modelowania matematycznego w celu adekwatnego przewidywania ich dynamicznego zachowania. Wśród wspomnianych właściwości można wyróżnić ich małe wymiary i mały ciężar, wysoką wytrzymałość mechaniczną, wysokie częstotliwości rezonansu mechanicznego (co pozwala na uniknięcie szkodliwych procesów drganiowych), uwzględnienie wpływu mechaniki kwantowej, oraz wysoki stosunek pola powierzchni do objętości. Powyższe cechy są istotne z punktu widzenia wrażliwości tych elementów na wiarygodne uzyskanie pomiarów na przykład w przypadku mikroczujników ciśnienia. Nanoczujniki i nanosiłowniki znajdują zastosowanie w fizyce, biologii, chemii, medycynie (diagnostyka, nano- i mikrochirurgia, transport leków w naczyniach krwionośnych), czy przemyśle. Warunki działania czujników NEMS są w dużym stopniu zbieżne z warunkami dla czujników mikroelektromechanicznych (MEMS), jednak ze względu na bardzo mały rozmiar czujników NEMS, czynniki zakłócające mają większy wpływ na urządzenia NEMS niż na MEMS. Wartość dodaną proponowanego projektu badawczego, stanowić będą: (i) konstrukcja nowych modeli matematycznych elementów NEMS z wykorzystaniem metod dynamiki nieliniowej oraz z uwzględnieniem małych rozmiarów i warunków działania czujników NEMS; (ii) opracowanie nowych algorytmów, zaawansowanego oprogramowania komputerowego i nowych metod analizy danych; (iii) zastosowanie złożonych teorii, takich jak zmodyfikowana teoria naprężeń par (ang. modified couple stress theory), z uwzględnieniem geometrycznej nieliniowości elementów. Powyższa metodologia zostanie wykorzystana do opracowania nowych jakościowo kierunków badań związanych z projektowaniem, wytwarzaniem i doborem materiałów nanopłyt i nanopowłok, stanowiących elementy układów NEMS. Innym ważnym aspektem projektu badawczego jest dobór właściwego modelu wpływu temperatury, a także uwzględnienie wpływu szumu białego i kolorowego oraz wzajemnego oddziaływania pól odkształcenia i temperaturowego na zjawiska dynamiczne obserwowane w układach NEMS/MEMS. Należy podkreślić, że w aspekcie dynamiki nieliniowej, podczas modelowania płyt, belek czy powłok w skali mikro lub nano, z reguły zagadnienie bywa radykalnie uproszczone do układu mechanicznego o jednym lub dwóch stopniach swobody. Podczas analizy układów ciągłych, badanie takiego układu sprowadzane jest do rozwiązania jednego lub dwóch równań różniczkowych zwyczajnych typu Duffinga, co nie pozwala jednak na dokładny opis występujących w takich układach procesów nieliniowych. W proponowanym projekcie rozważane układy ciągłe będą traktowane jako układy o niemal nieskończonej liczbie stopni swobody, co najdokładniej opisze zachowanie dynamiczne takich układów. Zasada Hamiltona posłuży do uzyskania nieliniowych równań różniczkowych cząstkowych różnych typów i wymiarów, a także warunków brzegowych i początkowych. Badania jakościowe zostaną przeprowadzone z wykorzystaniem różnych metod numerycznych. Wiarygodność badań zostanie zweryfikowana poprzez zredukowanie układów równań różniczkowych cząstkowych do równań różniczkowych zwyczajnych (metodą różnic skończonych 2. i 4. rzędu oraz metodą Faedo-Galerkina) oraz rozwiązanie problemu Cauchy'ego za pomocą metody Newmarka i metody Runge-Kutty 4. i 2. rzędu. Metody Runge-Kutty zapewniają automatyczną zmianę kroku i pozwalają kontrolować błąd całkowania, co umożliwia otrzymanie wiarygodnych wyników. W projekcie oprócz dobrze znanych metod rozwiązania podobnych problemów proponuje się zbadanie dynamiki chaotycznej za pomocą analizy falkowej z wykorzystaniem falek Morleta, Haara, Daubeshies i Gaussa. Widma wykładników Lapunowa zostaną określone kilkoma metodami, w tym metodami Wolfa, Kantza i Rosensteina oraz zmodyfikowaną metodą sieci neuronowych. Za pomocą zmodyfikowanych znanych metod dynamiki nieliniowej i nowych metod zaproponowanych przez wykonawców projektu, zostaną zbadane scenariusze przejścia od drgań okresowych do chaotycznych oraz charakter stanu chaotycznego (chaos, hiper-chaos, itp.), a także wpływ parametrów zależnych od wielkości (ang. sizedependent parameters) oraz pól temperatury i szumu na rodzaj drgań badanych nano- i mikrokonstrukcji mechanicznych. Głównym zadaniem projektu jest opracowanie metodologii badawczej, nowego oprogramowania i algorytmów do projektowania urządzeń nanoelektromechanicznych o wymaganych charakterystykach, a także poprawa charakterystyk istniejących czujników NEMS. Powyższe rozważania prowadzą do wniosku, że przedstawiony problem jest poznawczo nowy i posiada duże znaczenie utylitarne. Podstawą i gwarancją realizacji tego ambitnego projektu jest doświadczenie wykonawców w rozpatrywanej tematyce, a w tym kilka wspólnych opublikowanych już prac w prestiżowych czasopismach dotyczących rozpatrywanych zagadnień. Wstępnie opracowane metody, podejścia, algorytmy i systemy oprogramowania zostaną zmodyfikowane i rozszerzone dla potrzeb realizacji proponowanego projektu. Znaczenie i istotność potrzeby badania dynamiki geometrycznie nieliniowych składników NEMS w obecności pól temperatury i szumów potwierdzono przeprowadzonym przeglądem literatury.
Warstwy Antybakteryjne zol-żel zawierające nanocząstki węgla (AnBaCo)


    źródło finansowania: NCBiR i TACR,

    Partnerzy: Politechnika Łódzka, Uniwersytet Techniczny w Libercu, Przedsiębiorstwo Produkcyjno Handlowo Usługowe TERMEX sp. z.o.o.,

    lider: Politechnika Łódzka,

    koordynator: dr inż. Anna Karczemska

    Okres realizacji: 01.05.2020 – 30.04.2023

    Przyznane środki: 531 000 Euro,

    Celem projektu AnBaCo jest uzyskanie nietoksycznych powłok antybakteryjnych zol-żel do różnych zastosowań (uchwyty w transporcie publicznym, wózki w supermarketach, klamki w toaletach, szpitalach itp.). Rozwinięta zostanie znana technologia osadzania warstw zol-żel (patent-Politechnika w Libercu) jednak toksyczne nanocząstki metali (Ag, Cu, Zn) zostaną zastąpione modyfikowanymi chemicznie nietoksycznymi nanocząstkami węgla (CNP). CNP zostaną zmodyfikowane chemicznie w celu uzyskania lepszych właściwości przeciwdrobnoustrojowych. Działanie przeciwbakteryjne warstw zostanie zweryfikowane w eksperymentach mikrobiologicznych z wybranymi szczepami bakterii, ponadto zostanie potwierdzone bezpieczeństwo produktów. Technologia zostanie przystosowana do zautomatyzowanego procesu z wykorzystaniem zaprojektowanego i zbudowanego w projekcie - Przenośnego Stanowiska Laboratoryjnego.
Opracowanie opatrunku wchłanialnego na bazie aktywnego tropokolagenu egzogennego ze skór rybich z dodatkiem zmodyfikowanych nanoproszków węgla.


    źródło finansowania: NCBiR,

    Partnerzy: Politechnika Łódzka, Sancoll sp. z.o.o., Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

    osoba kierująca z ramienia PŁ: prof. Stanisław Mitura, prof. Zbigniew Mikołajczyk

    Projekt nr: POIR.04.01.04-00-0077/20

    Okres realizacji: 01.01.2021 – 31.12.2023

    Przyznane środki: 18 179 529.30 zł,



    Celem głównym projektu jest opracowanie innowacyjnego opatrunku wchłanialnego na bazie egzogennego tropokolagenu z dodatkiem zmodyfikowanych nanodiamentów w formie żelu, liofilizatu, błony, włókniny i rejestrację jako wyrobu medycznego. Cel projektu zakłada również opracowanie modyfikacji nanodiamentów tak, aby tworzyły właściwości przeciwbakteryjne opatrunku i zdolność do zakłócania tworzenia biofilmu na powierzchni rany i urządzeń do produkcji opatrunków i przeniesienie produkcji do skali półprzemysłowej.
Oszacowanie udziału przepływów wtórnych i lokalnych zaburzeń przepływu w układzie wirującym z wykorzystaniem metod nieliniowej analizy sygnału


    źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki (Miniatura)

    Kierownik Projektu – dr inż. Grzegorz Liśkiewicz

    Projekt nr: 494692

    Okres realizacji: 01.01.2021-31.12.2021

    Przyznane środki: 49 830,00 zł



    Celem projektu jest oszacowanie udziału przepływów wtórnych (secondary flows) i lokalnych zaburzeń przepływu w układzie wirującym z wykorzystaniem metod nieliniowej analizy sygnału: autorska metoda RDF (Rate of Derrivative Fluctuation) oparta o diagram fazowe, metoda EMD (Empirical Mode Decomposition), Metoda PCA (Principal Component Analysis), analiza uwzględniająca metodę cyklostacjonarności. Wcześniejsze badania wnioskodawcy udowodniły wysoką czułość wskazanych metod. To pozwala wierzyć, że będzie możliwe ich zastosowanie do nowego obszaru badań, gdzie nie były dotychczas stosowane – pośredniego pomiaru udziału przepływów wtórnych (secondary flows) i lokalnych zaburzeń przepływu w warunkach pracy nominalnej. Badania mogą pozwolić na pogłębienie wiedzy na temat fizycznych przyczyn powstawania lokalnych niestateczności przepływu w układzie wirującym i w dalszej perspektywie prowadzić do lepszego projektowania kanałów przepływowych w układach wirujących. W ramach projektu planowane jest dostosowanie istniejącego stanowiska doświadczalnego przez montaż turbosprężarki Garrett G25 550 Dual Ball Bearing lub innej o podobnej charakterysatyce. Planowany jest też zakup co najmniej dwóch układów wirujących, które będą poddane drobnym modyfikacjom w celu zdiagnozowania ich wpływu na czasowe przebiegi parametrów pracy.
Opracowanie nowoczesnej technologii zbioru biomasy, opartej na spararelizowanych systemach mikroprzepływowych.


    źródło finansowania: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (Szybka Ścieżka).

    Rola dr inż. Grzegorza Liśkiewicza w Projekcie: Kierownik Etapu 1 realizowanego przez podwykonawcę – Instytut Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej.

    Projekt nr: POIR.01.01.01-00-0987/20

    Okres realizacji: 01.01.2021-30.06.2023.

    Przyznane środki: 9 540 170,99 zł,



    Celem głównym projektu jest opracowanie innowacyjnego opatrunku wchłanialnego na bazie egzogennego tropokolagenu z dodatkiem zmodyfikowanych nanodiamentów w formie żelu, liofilizatu, błony, włókniny i rejestrację jako wyrobu medycznego. Cel projektu zakłada również opracowanie modyfikacji nanodiamentów tak, aby tworzyły właściwości przeciwbakteryjne opatrunku i zdolność do zakłócania tworzenia biofilmu na powierzchni rany i urządzeń do produkcji opatrunków i przeniesienie produkcji do skali półprzemysłowej.
System zabezpieczenia antypompażowego dla turbosprężarek w sektorze automotive.


    źródło finansowania:Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (Inkubator Innowacyjności).

    Rola dr inż. Grzegorza Liśkiewicza w Projekcie: Kierownik Etapu 1 realizowanego przez podwykonawcę – Instytut Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej.

    Projekt nr: MNISW/2020/326/DIR

    Okres realizacji:

    Przyznane środki: 2 111 159,20 zł,



    Wnioskodawcy są autorami trzech krajowych zgłoszeń patentowych obejmujących rodzinę aktywnych zabezpieczeń antypompażowych. Podstawy teoretyczne technologii powstały w ramach pracy doktorskiej. Następnie technologia została rozwinięta w ramach projektu NCBiR (LIDER). Prototyp zabezpieczenia został przetestowany na stanowisku doświadczalnym VRK-3 w warunkach zbliżonych do rzeczywistych (dokonano testu na dużej sprężarce przemysłowej o mocy nominalnej 30kW, prędkości obrotowej 120 Hz). Zidentyfikowano, że zaprojektowane rozwiązanie nie jest łatwe do wdrożenia w przemyśle ciężkim z uwagi na duże koszty ewentualnego przestoju instalacji jaki wiąże się z zainstalowaniem nowego układu zabezpieczającego. W ramach projektu zostanie zrealizowane przeskalowanie technologii do zastosowania w turbosprężarkach małej mocy będących używanych w motoryzacji. Zostanie zbudowany prototyp udowadniający działanie technologii w warunkach zgodnych z rzeczywistymi w danym zastosowaniu (TRL 6-7).
Eco-Aerozol. Opracowanie W Ramach B+R Innowacyjnej Linii Prototypowej Do Kompleksowego Odzysku Pojemników Ciśnieniowych I Neutralizacji Gazów Roboczych


    źródło finansowania: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

    Partnerzy: CSD-ECO Sp. z o.o.

    Osoba kierująca z ramienia PŁ: dr hab. inż. Damian Obidowski, prof. uczelni

    Projekt nr:

    Okres realizacji:

    Przyznane środki: 6 049 970.00 zł,



    Szeroko stosowane opakowania aerozolowe są jednym z poważniejszych wyzwań w dziedzinie zagrożeń środowiska naturalnego ze względu na zawartość szeregu lotnych, ciekłych oraz stałych substancji. Stąd istnieje silna potrzeba ich recyklingu oraz odzysku powstałego odpadu w postaci częściowo opróżnionego pojemnika. Według Europejskiej Fundacji Aerozolowej (FEA), Europa jest największym producentem wyrobów w pojemnikach ciśnieniowych. Za raportem FEA za 2015 r. (jak i w latach poprzednich), jest to ilość powyżej 5,5 miliarda opakowań rocznie. Polska w latach 2011 - 2014 wytworzyła ponad 110 milionów szt. rocznie, co daje 8 pozycję wśród producentów w Europie. Odzysk materiałów z opakowań jest niewielki. W Polsce sięga 8,4% w relacji do ilości materiałów zużytych w produkcji tych opakowań. Przyczyną jest złożona budowa pojemników z użyciem wielu różnych materiałów. Ponadto, pojemniki wypełniane są produktem do rozpylenia i gazem roboczym, którego rolą jest ciśnieniowe opróżnianie produktu. Najczęściej stosowane gazy robocze to gazy palne szkodliwe dla środowiska. CELEM PROJEKTU ECO-AEROZOL jest stworzenie nowatorskiej prototypowej linii technologii w pełni bezpiecznego dla środowiska odzysku opakowań ciśnieniowych z kontrolowanym uwalnianiem gazów roboczych przy użyciu polskiej myśli naukowej. Cel ten zostanie osiągnięty w oparciu o ścisłą współpracę Wnioskodawcy z Konsorcjum jednostek naukowych z Politechniki Łódzkiej (Podwykonawca). Najważniejsze rezultaty to: - wzrost odzysku surowców z odpadu pojemników ciśnieniowych, w woj. łódzkim z 0 ton do 1000 ton rocznie, - stworzenie sieci punktów zbiórki pojemników ciśnieniowych od indywidualnych jego wytwórców z 0 do 50 punktów, - wypełnienie luki na rynku odzysku opakowań aerozolowych przy jednoczesnym obniżeniu kosztów utylizacji tego odpadu. Głównym celem prototypowej linii technologii odzysku będzie odzysk surowcowy, co w pełni gwarantuje sukces ekonomiczny projektu po jego wdrożeniu.
Badania wtrysku powietrza do dyfuzora bezłopatkowego w celu poprawy stabilności i rozszerzenia zakresu pracy sprężarek odśrodkowych


    źródło finansowania: Program „Diamentowy Grant” Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

    Kierownik projektu: Filip Grapow

    Projekt nr:

    Okres realizacji:

    Przyznane środki: 197 450,00zł,



    Sprężarki przepływowe są maszynami powszechnie wykorzystywanymi w wielu gałęziach przemysłu, takich jak energetyczny, lotniczy, chemiczny, petrochemiczny, górniczy, hutniczy i innych, gdzie bardzo często są one najważniejszym urządzeniem pracującym w instalacji. Bezpieczny zakres pracy sprężarki ograniczają zjawiska przepływowe niestateczne, które pojawiają się po przekroczeniu granicy stateczności czyli przy zbyt niskich strumieniach masy płynących przez maszynę. Jednym z najgroźniejszych zjawisk jest oderwanie wirujące w dyfuzorze bezłopatkowym, które objawia się jako obracające się wokół osi maszyny nierównomierne pole ciśnienia. Skutkuje ono pojawieniem się lokalnych przepływów zwrotnych (komórek oderwania wirującego) oraz zwiększeniem poziomu wibracji i sił działających na wał maszyny. W rezultacie następuje znaczny spadek sprawności maszyny, a bardzo często jest również wymagane jej awaryjne odstawienie spowodowane zwiększonym poziomem drgań. Projekt składał się z dwóch części, a każda z nich zawierała w sobie część numeryczną i eksperymentalną. Pierwsza część dotyczyła analizy rozwoju zjawiska oderwania wirującego oraz stworzenia w komercjalnym środowisku ANSYS CFX jego trójwymiarowego modelu. Uzyskane wyniki numeryczne zostały zwalidowane z wykorzystaniem eksperymentu przeprowadzonego na specjalnie zaprojektowanym stanowisku sprężarki odśrodkowej o budowie modułowej . W tym celu wykorzystano laserową technologię PIV (Particle Image Velocimetry), która pozwala na wizualizację pola prędkości, a co za tym idzie dokładne zbadanie zjawiska oderwania wirującego w dyfuzorze. Przeprowadzona analiza pozwoliła na dogłębną analizę rozwoju komórek oderwania wirującego, pierwszą w historii ocenę ich kształtu i rozmiaru oraz na opisanie genezy niezwykle rzadkiego zjawiska łączenia się komórek. Druga część skupiała się na zaprojektowaniu systemu wtrysku powietrza do dyfuzora bezłopatkowego, który przeciwdziałałby powstaniu wspomnianej niestabilności przepływowej, a co za tym idzie poprawił stabilność sprężarki i rozszerzył jej zakres pracy. Zaprojektowany system został wykonany tak, aby możliwe było zbadanie różnych jego parametrów pracy i ocena ich wpływu na stabilność sprężarki. Zbadano między innymi takie wielkości jak prędkość wylotowa czynnika z dyszy wtryskowej, strumień masy wtryskiwanej strugi, liczba dysz czy kąt nachylenia dyszy. W ramach prowadzonych badań wszystkie konfiguracje systemu wtrysku powietrza poprawiały zakres pracy sprężarki, a część z nich również zwiększała ciśnienie wylotowe. Dzięki nieskomplikowanej i modułowej konstrukcji zaprojektowany system wtrysku może zostać zaimplementowany nie tylko w nowych, ale i w obecnie używanych maszynach, bez znaczącej ingerencji w ich konstrukcje.
Okanałowany wirnik nośny w układzie tandem dla polskiej elektromobilności- NUTRIA


    źródło finansowania: Program Lider XI (NCBiR)

    Kierownik z ramienia PŁ: dr inż. Michał Lipian

    Projekt nr:

    Okres realizacji:01.01.2021 – 01.01.2024

    Przyznane środki: 1 500 000 zł,



    Celem projektu jest opracowanie i przebadanie koncepcji wirnika nośnego dla małego elektrycznego pojazdu latającego przeznaczonego do transportu ludzi lub towarów. Końcowym produktem projektu będzie koncepcja wirnika, przeznaczonego dla pojazdu latającego typu VTOL (ang. Vertical Take-Off and Landing). Ze względu na potrzebę zachowania kompaktowej bryły w konstrukcjach tego typu preferuje się rozwiązania wielowirnikowe, na przykład z rotorami przeciwbieżnymi. Pozwala to na osiągnięcie wysokiego ciągu przy zachowaniu relatywnie niewielkiej powierzchni wirników, może jednak powodować wzrost intensywności hałasu. W celu jego redukcji, a także poprawy bezpieczeństwa konstrukcji, w projekcie planuje się wykorzystanie okanałowania, opasującego wirnik. Takie rozwiązanie wymaga jednak ostrożnego podejścia: zaprojektowane prawidłowo może podnieść osiągi zespołu wirnikowego, zaplanowane błędnie – będzie generowało znaczące opory aerodynamiczne w ruchu postępowym. Dalszej poprawy osiągów wirnika zespół upatruje w eksploracji rozwiązań biomimetycznych, takich jak profilowanie krawędzi spływu łopat wirników podobnie do skrzydeł sów. Proces projektowy będzie obejmował badania eksperymentalne w tunelu aerodynamicznym (pomiary mocy i ciągu wirnika, badania przepływu) oraz w komorze bezodbiciowej (pomiary emisji akustycznej wirnika w różnych lokalizacjach i odległościach); a także badania numeryczne, polegające na wytworzeniu modeli numerycznych przepływu i ich implementacja w metodzie optymalizacyjnej.
Badania aerodynamiczne innowacyjnych rozwiązań turbin wiatrowych


    Partner projektu: Arts et Métiers ParisTech (Paryż, Francja)

    Kierownik z ramienia PŁ: dr inż. Michał Lipian

    Źródło finansowania: Program wymian bilateralnych polsko-francuskich POLONIUM 2018 (NAWA)

    Okres realizacji:01.01.2019 – 31.12.2021

    Przyznane środki:15 000 zł,



    Celem projektu jest zbadanie nowoczesnych rozwiązań w dziedzinie energetyki wiatrowej, ze szczególnym naciskiem na małe turbiny wiatrowe (moc nominalna ok. 3 kW). Badania koncentrują się na aerodynamice wirników i obejmują takie zagadnienia jak projekty łopat oparte na profilach aerodynamicznych wysokiej doskonałości czy łopaty wyposażone w winglety. Projekt przebiega w oparciu o dwie metody badań aerodynamicznych: symulacje numeryczne przepływu oraz badania tunelowe.
Przewidywanie skutków zabiegów wewnątrznaczyniowych poprzez spersonalizowaną analizę numeryczną


    źródło finansowania: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

    Kierownik z ramienia PŁ: – dr inż. Piotr Reorowicz

    Partnerzy: Projekt Lider realizowany jest na PŁ, ale współpracujemy z Uniwersyteckim Szpitalem Klinicznym nr 1 im. Norberta Barlickiego w Łodzi

    Okres realizacji:

    Przyznane środki:1 387 481.25 zł,



    Obecnie na rynku nie występuje narzędzie komputerowe, które wspomagałoby proces planowania indywidualnych zabiegów interwencyjnych poprzez przewidywanie skutków i ocenę ryzyka związanego z zabiegiem chirurgicznym modyfikacji tętnic. Celem niniejszego projektu jest stworzenie narzędzia do wyboru optymalnego wariantu procedury chirurgicznej (np. wszczepienia stentów, klipsowania), bazując na szczegółowych informacjach dotyczących układu naczyń krwionośnych pacjenta w rozpatrywanym obszarze oraz danych otrzymanych metodą obliczeniowej mechaniki płynów (computational fluid dynamics, CFD). Planowane jest odtworzenie przynajmniej 30 wirtualnych modeli 3D układów tętniczych w oparciu o obrazy otrzymane poprzez angiograficzne badania tomografią komputerową/rezonansem magnetycznym, a następnie przeprowadzenie symulacji numerycznych przepływu krwi w tychże modelach. Wyniki symulacji będą porównane z: wynikami eksperymentalnymi, klinicznymi i ogólnodostępną literaturą. Zgodność wyników będzie świadczyć o wiarygodności analizy numerycznej. Następnie zaprojektowana zostanie sieć neuronowa, która będzie zawierać zanonimizowane informacje o pacjentach (wiek, płeć, wywiad rodzinny, zdiagnozowane schorzenie, itp.) oraz dane otrzymane z obliczeń CFD. Użytkownik aplikacji komputerowej (PETRINA), która będzie łączyć się z siecią, systemem analizy przepływu krwi, uzyska sugestię dotyczącą efektu planowanego zabiegu chirurgicznego. Drugą metodą pozwalającą na oszacowanie najlepszej procedury zabiegowej będzie wykorzystanie spersonalizowanej symulacji numerycznej przepływu krwi do wykonania wirtualnego zabiegu i oceny jego skutków. Podsumowując, celem niniejszego projektu jest stworzenie programu, który będzie wspomagał odpowiednią indywidualną terapię leczniczą bazując na informacjach dotyczących pacjentów oraz wynikach otrzymanych dzięki symulacjom numerycznym przepływu krwi. Grupą docelową produktu będą pracownicy medyczni oraz pośrednio dystrybutorzy oprogramowania medycznego.