CHARAKTERYSTYKA WSPÓŁCZESNYCH PROCESÓW WYTWARZANIA ELEMENTÓW MASZYN I NARZĘDZI

Transkrypt

1 Adam Ruszaj; Charakterystyka współczesnych procesów wytwarzania elementów maszyn i narzędzi (Charcteristic of modern manufacturing processes of machine-tools and tools details) Świat Obrabiarek i Narzędzi = The World of Machine Tools & Tools. 2014, R. 9, Nr 9-10, pp : CHARAKTERYSTYKA WSPÓŁCZESNYCH PROCESÓW WYTWARZANIA ELEMENTÓW MASZYN I NARZĘDZI CHARACTERISTICS OF NOWADAYS MANUFACTURING PROCESSES OF MACHINE DETAILS AND TOOLS Adam Ruszaj 1 Streszczenie: Z uwagi na coraz szersze zastosowania specjalnych trudnoobrabialnych materiałów oraz rosnące wymagania w zakresie wydajności i dokładności oraz jakości warstwy wierzchniej wyrobów obserwuje się dynamiczny rozwój wszystkich podstawowych procesów wytwarzania. Dodatkowym elementem wpływającym na rozwój metod wytwarzania jest coraz szersze stosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu Mikro i Nano Elektro - Mechanicznych Systemów (MEMS i NEMS ), co wymusza produkcję mikro i nanoelementów. Sprostanie powyższym wymaganiom jest możliwe przez intensywny i zharmonizowany rozwój metod wytwarzania przez formowanie, usuwanie oraz dodawanie materiału. W artykule przedstawiono zarys podstawowych problemów wytwarzania ze szczególnym uwzględnieniem procesów niekonwencjonalnych i hybrydowych oraz problem integracji pomiędzy powyżej wymienionymi procesami wytwarzania a mikro i nanotechnologiami. Abstract: Taking into account the wider and wider application of difficult to machining materials and increasing demand in metal removal rate, accuracy and surface quality the dynamic development of all basic manufacturing processes take place. The additional factor influenced manufacturing methods development is wider and wider application in industry Micro and Nano Eletro Mechanical Systems (MEMS and NEMS), what is also the reason of intensive and harmonised development of manufacturing by material forming, removal and addition. In the paper the overall outline of basic problems of manufacturing with particular stress on unconventional and hybrid processes has been presented. The problem of integration between above mentioned manufacturing processes and micro and nanotechnology processes has also been taken into account. Słowa kluczowe: obróbka specjalnych materiałów, procesy wytwarzania, procesy niekonwencjonalne, procesy hybrydowe. Key words: special materials machining, manufacturing processes, unconventional processes hybrid processes. 1. Wprowadzenie Inżynieria materiałowa rozwija się bardzo dynamicznie i oferuje wciąż nowe materiały o specjalnych właściwościach [1, 2]. Do takich już stosowanych materiałów zaliczane są między innymi: wysoko wytrzymałe stopy (np. Inconel, Nimonic), stopy, 1 Prof. dr hab. inż. Adam RUSZAJ, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji Politechniki Krakowskiej. ruszaj@mech.pk.edu.pl

2 tytanu, materiały kompozytowe (np. PCD Co, Al. SiC, Al.-Al 2 O 3 ) oraz ceramiczne (np. SiC, Al 2 O 3, ZrO 2, MgO 2 ), półprzewodnikowe (np. Si) oraz tworzywa sztuczne. Specjalne materiały kompozytowe znajdują coraz szersze zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, kosmicznym, zbrojeniowym, jądrowym, elektronicznym, mechatronicznym czy medycznym. Wynika to z ich właściwości, które można kształtować przez odpowiedni dobór osnowy oraz zbrojenia. Wytwarzane są kompozyty o osnowie metalowej, polimerowej, ceramicznej oraz półprzewodnikowej. Kompozyty są umacniane w sposób ciągły włóknami długimi, oraz w sposób nieciągły cząstkami, wiskersami, oraz fazą dyspersyjna lub wydzieleniami. I tak włókna są wykonywane np. z: SiC, Al 2 O 3, ZrO 2, druty cienkie np. z: W, Mo, Nb-Ti, cząstki do umacniania to np.: SiC, Al 2 O 3, ZrO 2, Si 3 N 4, WC, TiC, TaC, TiB 2, B 4 C, fazy dyspersyjne i wydzielenia to np.: Al 2 O 3,TiB 2, Al 3 Fe, Al 2 Mg, TiAl, Ti 3 Al. Ponadto elementy fazy umacniającej mogą być ułożone jednokierunkowo lub dwukierunkowo w sposób uporządkowany lub losowy. Materiał osnowy oraz rodzaj i stopień uporządkowania fazy wzmacniającej są dobierane w z punktu widzenia wymaganych właściwości materiału. Racjonalne zastosowanie w praktyce przemysłowej nowych materiałów jest możliwe dopiero po opracowaniu efektywnych metod ich kształtowania. Z kolei dynamiczny rozwój wszystkich gałęzi przemysłu stawia nowe wymagania dotyczące wydajności i dokładności obróbki oraz jakości powierzchni. W trosce o poprawę jakości, niezawodności i wygody stosowania produkowanych maszyn i urządzeń w coraz większym zakresie stosowane są w nich Mikro (Nano) Elektro Mechaniczne Systemy (MEMS-y, NEMS-y), których produkcja stawia nowe wyzwania zarówno w zakresie stosowanych materiałów jak i wymiarów produkowanych elementów czy struktur geometrycznych w skali mikro i nano [3, 4, 5]. Aby sprostać takim wyzwaniom i zapewnić racjonalną realizacje procesów produkcyjnych wszystkie procesy wytwarzania są dynamicznie rozwijane; zarówno klasyczne procesy formowania, procesy obróbki skrawaniem i ściernej, procesy obróbki elektroerozyjnej (EDM), elektrochemicznej (ECM), laserowej (LBM), wiązką elektronów (EBM), strumieniem plazmy (PBM), oraz strumieniem wodnym (WJM) i wodnościernym (AWJM)[5-10]. Niezwykle dynamicznie rozwijają się również: procesy wytwarzania przyrostowego, w których elementy budowany jest przez dodawanie materiału [8,11,12], oraz hybrydowe procesy wytwarzania, które bazują na równoczesnej i kontrolowanej interakcji różnych mechanizmów usuwania naddatku oraz (lub) różnych źródeł energii, co wywiera istotny i pozytywny wpływ na wskaźniki technologiczne procesu wytwarzania [13-31]. W zarysowany powyżej nurt rozwojowy procesów wytwarzania częściowo wpisują się mikro i nanotechnologie. Są one równocześnie źródłem nowego podejścia do zagadnień wytwarzania, wzorowanego na procesach zachodzących w przyrodzie [32-44]. 2. Procesy formowania Do procesów formowania zalicza się obróbkę plastyczną, odlewanie, wytwarzanie przez spiekanie proszków [5]. Obróbka plastyczna jest procesem kształtowania wyrobów metalowych pod działaniem obciążeń wywołujących odkształcenia trwałe zarówno bez naruszenia jak i z naruszeniem spójności materiału (wycinanie). Obróbka ta charakteryzuje się tym, że kształt wyrobu jest zbliżony do gotowego produktu a w przypadku kształtowania

3 bez naruszenia spójności następuje umocnienie (podniesienie właściwości mechanicznych) materiału. Obróbka ta może odbywać się na zimno i na gorąco. Metody kształtowania plastycznego możemy ogólnie podzielić na: kształtowanie bez naruszenia spójności materiału (kształtowanie plastyczne) oraz ciecie, wycinanie, wykrawanie (kształtowanie z naruszeniem spójności materiału). Z kolei w kształtowaniu plastycznym wyróżniamy: gięcie, tłoczenie oraz kształtowanie brył. Sposoby kształtowania plastycznego wyróżnione według kinematyki narzędzia i materiału to: kucie i tłoczenie, walcowanie, ciągnienie (przeciąganie, przepychanie). Obróbka plastyczna zajmuje bardzo ważne miejsce w procesach produkcyjnych. Odlewanie jest procesem wytwarzania elementów maszyn i wyrobów metalowych (odlewów) polegającą na nadawaniu kształtu i wymiarów wyrobów przez doprowadzenia ciekłego tworzywa odlewniczego i wypełnienia nim odpowiednio przygotowanej formy tworzywo odlewnicze wpływa do formy przez specjalnie zaprojektowany układ wlewowy. Do wykonania formy potrzebne są modele, które odtwarzają zewnętrzne kształty przedmiotów oraz rdzenie, które odtwarzają wewnętrzne kształty przedmiotu. W tradycyjnych procesach odlewniczych często stosuje się rdzenie i formy jednorazowe wykonane z masy formierskiej a modele z drewna. Znacznie bardziej trwałe są modele i rdzenie wykonane z metalu; najczęściej ze stopów aluminium, miedzi i z żeliwa. Z uwagi na rosnące wymagania odnośnie dokładności odlewów w coraz większym stopniu stosuje się odlewanie w formach metalowych (kokilach) zalewanych grawitacyjnie lub pod ciśnieniem (2 350 MPa). Kokila jest formą drogą i opłacalną dla dużych serii odlewów dokładnych o mniejszych gabarytach ze stopów aluminium, cynku, miedzi magnezu staliwo i żeliwo odlewa się w formach metalowych tylko w 10 % z uwagi na wysoką temperaturę zalewania ( o C), która istotnie zmniejsza trwałość formy. Ponadto szybkie krzepniecie tworzywa utrudnia uzyskanie właściwej struktury odlewów. Coraz większe zastosowanie znajduje wykonywanie elementów metodą spiekania proszków (metalurgia proszków). Proces wytwarzania elementów przez spiekanie proszków obejmuje następujące operacje: wytworzenie proszku lub mieszaniny proszków, formowanie (prasowanie) proszku w matrycy na zimno, spiekanie, obróbka wykończeniowa. Na wyróżnienie zasługuje przetwarzanie tworzyw sztucznych czyli mieszanin polimerów z dodatkami pomocniczymi, które nadają lub podwyższają określone właściwości tych tworzyw. Wytwarzanie elementów przez formowanie tworzyw sztucznych można realizować między innymi w procesach wtryskiwania, odlewania, wytłaczania czy walcowania. Bardzo często stosowana jest operacja wtryskiwania, która polega na wtłoczeniu uplastycznionego tworzywa do zamkniętej i chłodzonej (tworzywa termoplastyczne) lub ogrzewanej (tworzywa termoutwardzalne) formy wtryskowej, a następnie zestaleniu i wyjęciu wypraski. Z powyższej bardzo ogólnej charakterystyki metod formowania wynika, że podstawowymi czynnikami właściwej realizacji tych procesów są oprzyrządowanie technologiczne oraz odpowiednie narzędzia: matryca, dociskacz, stempel, płyta tnąca wykrojnika (operacje obróbki plastycznej z naruszeniem spójności materiału - cięcie, wycinanie),

4 matryca, stempel, walec, ciągadło, (operacje obróbki plastycznej bez naruszenia spójności materiału np. gięcie, walcowanie, tłoczenie, ciągnienie, przepychanie, wyciskanie, kucie matrycowe), kokila, model, rdzeń, forma wtryskowa (operacje odlewnicze odlewanie, odlewanie kokilowe, odlewanie pod ciśnieniem ), matryca (forma) ( operacje spiekania proszków). Aby zwiększyć żywotność narzędzi formowania wykonuje się je ze specjalnie dobranych materiałów, a np. w przypadku kształtowania plastycznego dąży się do zmniejszenia sił niezbędnych do realizacji procesu przez wspomaganie go drganiami ultradźwiękowymi lub wiązką światła laserowego. W wytwarzaniu narzędzi do realizacji procesów formowania są stosowane: obróbka skrawaniem, szlifowanie, metody niekonwencjonalne (np. obróbka elektroerozyjna - EDM, obróbka elektrochemiczna - ECM, obróbka laserowa LBM czy obróbka strumieniem wodno ściernym AWJM, strumieniem elektronów EBM itp.), metody hybrydowe - np. procesy szlifowania, skrawania czy obróbki elektroerozyjnej wspomagane drganiami ultradźwiękowymi, procesy skrawania wspomagane laserowo - oraz metody wytwarzania przyrostowego. Produkcja narzędzi i oprzyrządowania dla procesów formowania jest ważnym czynnikiem stymulującym rozwój innych procesów wytwarzania. Wynika to z faktu, że metody formowania są niezastąpione w produkcji wielkoseryjnej i masowej przede wszystkim z punktu widzenia wydajności i kosztów. Oprzyrządowanie technologiczne jest drogie ale jego koszt rozkłada się dużą liczbę (nawet na kilkaset tysięcy) wyrobów. Zatem koszt pojedynczego wyrobu jest stosunkowo niewielki. Dotyczy to wyrobów w skali makro, mikro i nano. Wszystkie dotychczas wymienione procesy wytwarzania uzależnione są od rozwoju inżynierii materiałowej od właściwości materiału zależą koszty produkcji, żywotność narzędzi do formowania, obróbki skrawaniem, szlifowania, obróbki elektrochemicznej czy elektroerozyjnej. 2. Procesy wytwarzania ubytkowego Do ubytkowych procesów wytwarzania zaliczamy procesy skrawania, szlifowania oraz procesy obróbki erozyjnej: obróbka elektroerozyjna, elektrochemiczna, metody strumieniowe: laserowa, wiązką elektronów, plazmy, strumieniem wodno ściernym itp. [1, 6 10] Zastosowanie tych metod w procesach produkcyjnych jest powszechne i znane. W procesach skrawania i szlifowania naddatek usuwany jest w wyniku mechanicznego oddziaływania ostrza skrawającego czy pojedynczego ziarna ściernego. Dzięki rozwojowi materiałów narzędziowych zakres zastosowania tych metod stale się powiększa. Podstawowymi barierami ich stosowania w kształtowaniu elementów w skali makro są właściwości materiałów obrabianych. Im bardziej zbliżone są one do właściwości materiału narzędzia (ostrza skrawającego) tym efektywność procesu obróbki jest mniejsza. Z drugiej strony zbyt niskie właściwości mechaniczne materiału obrabianego też ograniczają stosowanie obróbki skrawaniem czy szlifowania z uwagi na odkształcenia przedmiotu obrabianego pod wpływem sił skrawania. Występowanie sił skrawania jest również czynnikiem ograniczającym zastosowanie obróbki skrawaniem i szlifowania do wytwarzania mikroelementów (d< 1mm). W przypadku obróbki

5 mikroelementów pojawia się niekorzystne zjawisko tzw. efekt skali. Polega on na tym, że wraz ze zmniejszeniem grubości warstwy skrawanej siły skrawania maleją mniej niż proporcjonalnie, co ogranicza wymiary przedmiotu obrabianego (mikroelementu). W przypadku trudnoobrabialnych materiałów metalowych przewodzących prąd elektryczny stosowane efektywnie mogą być metody erozyjne, w których naddatek usuwany jest w wyniku procesów topienia i parowania (EDM) lub reakcji elektrochemicznych (ECM). W przypadku materiałów zarówno nieprzewodzących jak i przewodzących prąd elektryczny, niezależnie od właściwości mechanicznych, mogą efektywnie być stosowne metody strumieniowe (np.: LBM, EBM, AWJM). Oczywiście metody erozyjne tez posiadają ograniczenia w stosowaniu: np. wymiary przedmiotu obrabianego, wydajność obróbki, właściwości warstwy wierzchniej, dokładność obróbki, zużycie narzędzia (EDM), szkodliwy wpływ na środowisko naturalne i środowisko pracy (elektrolity) itp. Zakres zastosowania metod wytwarzania można znacząco zwiększyć stosując odpowiednie sekwencje operacji (obróbka sekwencyjna przechodząca w kompletną - co najmniej dwie operacje na jednym stanowisku). Na przykład w wytwarzaniu mikroelementów warto ~60-80 % naddatku usunąć obróbką elektrochemiczną (duża wydajność) a pozostałe % obróbką elektroerozyjną (stosunkowo duża dokładność) [34]. Niezwykle dynamicznie rozwijają się hybrydowe procesy wytwarzania, które zwykle umożliwiają uzyskanie lepszych wskaźników technologicznych w stosunku do już stosowanych konwencjonalnych procesów wytwarzania [13 31]. Często dają one jedyną możliwość kształtowania nowych materiałów. Procesy hybrydowe bazują na równoczesnej i kontrolowanej interakcji różnych mechanizmów procesu oraz (lub) różnych źródeł energii, co wywiera istotny wpływ na wskaźniki technologiczne procesu wytwarzania; np. zwiększenie wydajności, poprawa dokładności i jakości warstwy wierzchniej, zmniejszenie sił skrawania czy sił niezbędnych do kształtowania plastycznego, zmniejszenie zużycia narzędzia skrawającego, elektrody w procesie (EDM) czy ściernicy. Charakterystyczna cecha wytwarzania hybrydowego jest zawarta w równaniu 1 +1 = 3 [13, 14], co oznacza, że pozytywny efekt jest większy niż zsumowanie efektów procesów składowych. W obszarze ubytkowych procesów wytwarzania wyróżnia się czyste procesy hybrydowe: np. obróbka elektrochemiczno elektroerozyjna (ECDM - dwa różne mechanizmy usuwania naddatku: roztwarzanie elektrochemiczne oraz wyładowania elektryczne), oraz wspomagane hybrydowe procesy to takie, w których mechanizm usuwania naddatku jest określony przez pierwotny proces. Drugi proces tylko go wspomaga. Np. laserowo wspomagana obróbka skrawaniem, ultradźwiękowo wspomagane: skrawanie, szlifowanie, obróbka elektroerozyjna (UEDM) czy elektrochemiczna (UECM) itp. [13,14]. Jednak pojęcie hybrydowe procesy wytwarzania zostało uogólnione również na procesy powierzchniowej obróbki cieplnej i procesy formowania. I tak do procesów hybrydowych zalicza się również procesy [14, 15] o kontrolowanej kombinacji pojawiających się efektów, które konwencjonalnie są uzyskane w oddzielnych operacja (obróbka i nadawanie kształtu, czy obróbka i zmiana właściwości warstwy wierzchniej nie związanych bezpośrednio z procesem obróbkowym). Na przykład połączenie usuwania naddatku w procesie szlifowania z hartowaniem. Aby wydzieliła się odpowiednia ilość ciepła stosuje się większe głębokości

6 szlifowania (np. 0.5 mm) i mniejsze prędkości posuwu. Twardość materiału po takiej obróbce wynosi na powierzchni 800 HV, a na głębokości 0,3 mm HV=650 HV. Do procesów hybrydowych zalicza się również procesy skrawania czy szlifowania z chłodzeniem wysokociśnieniowym (np. ~ MPa) lub kriogenicznym ( T < -150 o C - chłodzenie strumieniem ciekłego N 2 ), proces wyciskania połączony ze zmianą kształtu (np. gięcie) laserowo wspomagana obróbka plastyczna itp. Zgodnie z powyższymi rozważaniami procesy hybrydowe w obszarze wytwarzania ubytkowego i wytwarzania przez formowanie można podzielić następująco. A. Procesy bazujące na różnych mechanizmach procesu i/lub różnych źródłach energii. Czyste procesy hybrydowe, w których naddatek usuwany jest w wyniku koincydencji różnych mechanizmów. Wspomagane procesy hybrydowe, w których podstawowy mechanizm usuwania naddatku jest wspomagany np. przez dodatkowe źródło energii (np. laserowo wspomagane procesy skrawania). B. Procesy o kontrolowanej kombinacji efektów, w których efekt końcowy był dotychczas osiągany w oddzielnych operacjach; np. połączenie szlifowania z hartowaniem czy połączenie wyciskania z gięciem itp. Zakres zastosowania procesów hybrydowych w produkcji przemysłowej znacząco wzrasta. Poniżej przedstawione zostaną wybrane przykłady procesów hybrydowych I tak do czystych procesów hybrydowych zalicza się : obróbkę elektroerozyjno elektrochemiczną (ECDM), obróbkę elektroerozyjno - ścierną (AECM) czy obróbkę elektroerozyjno ścierną (AEDM). Procesy hybrydowe wspomagane to procesy np. skrawania i szlifowania, EDM czy ECM wspomagane: drganiami (zwykle ultradźwiękowymi), wiązką światła laserowego, strugą wysokociśnieniową lub kriogeniczną (T< -150 o C), polem magnetycznym itp. Wiązką światła laserowego czy drganiami wspomagane są również procesy obróbki plastycznej. Poniżej omówiono kilka przykładów procesów hybrydowych dotyczących obróbki ściernej, która zajmuje bardzo ważne miejsce w procesach przemysłowych i dlatego dąży się do poprawy efektywności jej stosowania przez zmniejszenia sił szlifowania (normalnej i stycznej), zwiększenia wydajności obróbki, zmniejszenie temperatury w obszarze obróbki, poprawę dokładności wymiarowej i mikrogeometrii powierzchni obrabianej (np. zmniejszenie Ra) oraz jakości warstwy wierzchniej (np. mniejsza liczba defektów cieplnych powierzchni obrabianej). W ostatnim czasie prowadzone są intensywne badania różnych wariantów procesu szlifowania wspomaganego drganiami ultradźwiękowymi (Rys.1), szczególnie przy obróbce specjalnych materiałów, specjalnych stopów i materiałów kompozytowych [13 21].

7 Rys.1. Schemat różnych wariantów zastosowania drgań ultradźwiękowych w procesie szlifowania, a) ściernica, b) przedmiot obrabiany, V p prędkość posuwu stołu roboczego, << >> - warianty drgań ultradźwiękowych [17].

8 W większości z podanych w literaturze przypadków przez zastosowanie drgań ultradźwiękowych (zwykle drgania o amplitudzie: A=1 15 µm i częstotliwości: kh, które wykonuje przedmiot lub narzędzie) uzyskano znaczącą poprawę wskaźników technologicznych. W zależności od szlifowanego materiału przy optymalnych parametrach procesu można osiągnąć zmniejszenie siły normalnej o ~ 15 70% a siły stycznej ~15 50 %, przy równoczesnym istotnym zmniejszeniu zużycia ściernicy oraz chropowatości powierzchni. Oczywiście, każdy przypadek należy rozpatrywać indywidualnie i optymalizować proces dla przyjętych kryteriów. Kolejnym ważnym kierunkiem rozwoju hybrydowych procesów obróbki ściernej jest szlifowanie z chłodzeniem kriogenicznym (T< o C), które również jest zaliczane do procesów hybrydowych - tzw. Media Assisted Machining - [14, 15, 22, 23]. Nieefektywność konwencjonalnych chłodziw i ich niekorzystny wpływ na środowisko naturalne doprowadziło do zastosowania ciekłego azotu jako alternatywnego chłodziwa, które istotnie zmniejsza temperaturę w obszarze szlifowania a w dodatku jest nieszkodliwy dla środowiska naturalnego. W badaniach procesu szlifowania stali AISI 316 (odpornej na korozję) stosowano szlifowanie na sucho i mokro z tradycyjnym chłodziwem oraz kriogeniczne chłodzenie ciekłym azotem. Kriogeniczne chłodziwo zapewnia zmniejszenie o ok. 37% i 13% sił szlifowania, zmniejszenie chropowatości o 59% i 32 % w stosunku do szlifowania na sucho i zastosowaniu tradycyjnego chłodziwa oraz o % niższą temperaturę nawet dla większych wydajności szlifowania. Temperatura w obszarze szlifowania przy chłodzeniu kriogenicznym była odpowiednio o 500 i 300 stopni niższa niż przy szlifowaniu na sucho i tradycyjnym chłodzeniu, co sprzyja zmniejszeniu liczby defektów cieplnych powierzchni obrabianej. Ciekły azot dostarczano do obszaru szlifowania strumieniem z dyszy umieszczonej 40 mm od strefy obróbki pod katem 20 o. Badania przeprowadzono przy stałej prędkości szlifowania 31,4 m/s i posuwie poprzecznym 10 µm na przejście, posuw roboczy stołu wynosił: 0.1; 0,125 oraz 0,15 m/s a ciśnienie N 2 : 3, 4 oraz 5 kg/cm 2. Parametr Ra zmieniał się wraz z warunkami obróbki w przedziale ~ µm. Badane są również procesy obróbki ściernej wspomagane oddziaływaniem chemicznym, elektrochemicznym czy elektroerozyjnym. Aczkolwiek z uwagi na szkodliwy wpływ na środowisko pracy i środowisko naturalne stosowanych tutaj płynów roboczych (szczególnie elektrolitów) zmniejszyła się ostatnio intensywność prac badawczych w tym zakresie. Jednak pewne zalety wspomagania elektrochemicznego, chemicznego i elektroerozyjnego procesów obróbki ściernej są ważne dla produkcji kosmicznej, lotniczej, zbrojeniowej oraz produkcji MEMS i dlatego pojawiają się informacje o ich nowych praktycznych zastosowaniach [13, 14, 25-31]. Na przykład wykończeniowe szlifowanie elektrochemiczne stopów lotniczych po obróbce elektroerozyjnej, wykończeniowe szlifowanie elektrochemiczne szczelin w pierścieniach turbin lotniczych silników przepływowych (zamiast przeciągania) czy wykończeniowa obróbka elektrochemiczno - mechaniczna kół zębatych stosowana zamiast szlifowania czy docierania. Wykończeniowa obróbka elektrochemiczno mechaniczna kół zębatych polega na wytworzeniu warstwy pasywnej na zębach koła, która zostaje usunięta (wykruszona) podczas współpracy z kołem o większej niż koło obrabiane twardości. Biorąc pod uwagę rosnącą liczbę procesów

9 hybrydowych wykorzystywanych w przemyśle należy uznać, że ich stosowanie rozwiązuje wiele problemów technologicznych. 3. Procesy wytwarzania przyrostowego. Niezwykle dynamicznie rozwijają się również procesy wytwarzania przyrostowego, w których element budowany jest przez dodawanie porcji materiału (warstwami lub kroplami o wymiarach nawet <<1 µm) [8, 11, 12]. Promień lasera Żądany kształt przedmiotu Trzecia warstwa Druga warstwa Pierwsza warstwa Rys.2. Zasada budowania wyrobu warstwa po warstwie. Najszersze zastosowania przemysłowe znalazły takie metody jak: Selektywne Spiekanie Laserowe ( Selective Laser Sintering - SLS), Selektywne Laserowe Stapianie (Selective Laser Melting - SLM), Sterelitografia (Sterelitography - SLA) polegająca na zlokalnym zestalniu specjalnych cieczy (fotopolimerów) pod wpływem promieniowania laserowego o odpowiedniej długości fali. Selektywne sklejanie proszku różnych materiałów - tzw. drukowanie przestrzenne (3DP), lub spajanie (klejenie, spawanie czy zgrzewanie) folii z papieru, tworzywa czy metalu (Laminated Object Manufacturing - LOM) oraz wytłaczanie i nakładanie strugi uplastycznionego materiału (Fused Deposition Modelling - FDM). Zakres zastosowania tych metod do wytwarzania prototypów oraz pełnowartościowych elementów wciąż rośnie. Oczywiście metody te też posiadają pewne ograniczenia wynikające z możliwych do wykorzystania materiałów, właściwości struktury wewnętrznej, właściwości warstwy wierzchniej, dokładności wymiarowej czy wydajności. W procesie SLS, SLM i 3DP może być wykorzystany proszek (mieszanina proszków) w zasadzie dowolnego materiału (metal, ceramika, tworzywo sztuczne lub mieszaniny proszków), w procesie SLA stosować można ograniczoną liczbę materiałów ciekłych (fotopolimerów - żywice epoksydowe i winylowe z odpowiednimi dodatkami), które zmieniają stan skupienia pod wpływem promieniowania UV o odpowiedniej długości fali. W odmianie procesu SLA opartym na polimeryzacji dwu lub wielofotonowej [two photon(multiphoton) polimerization] można modelować i wytwarzać mikro i nano - elementy czy struktury biologiczne (implanty tkanek) o manometrycznej rozdzielczości (nawet ~150 nm). Umożliwia to modelowanie i

10 wykonywanie struktur i tkanek biologicznych np. modelowanie łapki GEKONA, która jest niedościgłym wzorcem przyczepności. W procesie FDM najczęściej stosuje się ograniczoną liczbę materiałów z grupy tworzyw sztucznych, które łatwo ulegają uplastycznieniu (np. akrylonitrylo-butadieno styren ABS, polycarbon PC oraz ich odmiany, PCL, PES,.)., a w procesie LOM można stosować folie z papieru, tworzyw sztucznych i materiałów metalowych. WKŁADKA DO FORMOWANIA WTRYSKOWEGO Konstrukcja CAD wkładki z uwidocznionymi kanałami wewnętrznymi, dostosowanymi do jej zewnętrznego kształtu Wkładka wykonana metodą DMLS ze stali narzędziowej MaragingSteel MS 1 o twardości do 54 HRC na urządzeniu firmy EOS Rys.3. Wkładka formy wtryskowej wykonana metodą DLMS (Direct Laser Metal Melting) posiada zwykle większą żywotność niż wykonana tradycyjnie z uwagi na optymalny układ chłodzenia niemożliwy do wykonania metodami tradycyjnymi [11]. Co decyduje o tak dynamicznym rozwoju metod wytwarzania przyrostowego? Przede wszystkim rosnący popyt na wielowariantowość wyrobów, coraz krótszy czas ich życia oraz rosnącą złożoność związaną bezpośrednio z wielofunkcyjnością. Czynniki te wynikają z bardzo silnej presji rynku na skrócenie czasu rozwoju wyrobu (od koncepcji do sprzedaży). Dzisiaj w konkurencji zwycięża przedsiębiorstwo, które szybciej potrafi wprowadzić na rynek nowy atrakcyjny wyrób (slogan reklamowy: Time to market). Wyżej wymienione metody wytwarzania przyrostowego stosowane są przede wszystkim na etapie uruchamiania produkcji (wykonywanie prototypów elementów maszyn oraz narzędzi do formowania Rapid Prototyping, Rapid Tooling). Ale w coraz większym zakresie są również stosowane do wytwarzania pełnowartościowych narzędzi do procesów formowania oraz pełnowartościowych elementów np. samochodowych dla formuły I, implantów medycznych, narzędzi medycznych itp. SLS lub SLM stosowane jest do wytwarzania metalowych form wtryskowych (Rys.3) a LOM do wytwarzania form wtryskowych i tłoczników z folii metalowych oraz modeli odlewniczych czy rdzeni (często z papieru). Urządzenia do wytwarzania modeli i prototypów metodą 3D Printing oraz FDM (tzw. drukarki przestrzenne) coraz częściej znajdują się na wyposażeniu biur konstrukcyjnych. Mówiąc o

11 metodach wytwarzania przyrostowego należy również podkreślić analogię (bardzo odległą) do budowania organizmów w PRZYRODZIE w wyniku procesów samopowielania i samoorganizacji nanostruktur o wymiarach < 100 nm. Przewiduje się, że udział metod wytwarzania przyrostowego w procesach wytwarzania będzie wzrastał, kosztem obecnie stosowanych procesów wytwarzania. 4. Mikro i nano technologie w przemysłowych procesach wytwarzania Dynamika rozwoju mikro i nanotechnologii jest większa niż innych procesów wytwarzania.. Rozwój ten mierzony przyrostem produkcji wynosi od lat dziewięćdziesiątych ~ 20 % rocznie. Przyrost nakładów na badania podstawowe jest jeszcze większy [35, 44] Według obecnych poglądów: Nanotechnologia to umiejętność tworzenia w przestrzeni 3D struktur (obiektów) z pojedynczych atomów lub cząsteczek w celu wytwarzania nanomateriałów lub nanoobiektów, które mogą znaleźć zastosowanie w makroświecie. Obejmuje ona wytwarzanie fizycznych, chemicznych i biologicznych obiektów o wymiarach od 0,1 do około 100 nm (1 nm = 10-9 m) i integracji tych obiektów w mikro i makroobiekty. Takie wytwarzanie nazywane zostało przez R. Feymana; Bottom up z dołu w górę [41]. Powyższe zagadnienia stały się priorytetowym wyzwaniem dla interdyscyplinarnych zespołów naukowców i inżynierów w XXI wieku [41-48]. Z kolei inżynierowie z wielu dziedzin inżynierii mechanicznej czy elektrycznej od wielu lat dążą do miniaturyzacji wyrobów. Takie wytwarzanie nazywane zostało przez R. Feymana; Top down z góry w dół [41]. Przykładem mogą tu być Mikro Elektro Mechaniczne Systemy (MEMS-y) lub Nano Elektro Mechaniczne Systemy (NEMS-y), które znajdują już zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu od zbrojeniowego, kosmicznego i lotniczego przez medycynę do sprzętu gospodarstwa domowego [35] Rozwiązywanie problemów w obszarach mikro i nanotechnologii wymaga podejścia interdyscyplinarnego. Dlatego trudno jest jednoznacznie i uniwersalnie zdefiniować pojęcia mikro i nanotechnologii. Są one nieco inaczej postrzegane przez fizyków, chemików, lekarzy, specjalistów od inżynierii materiałowej, inżynierów elektroników czy inżynierów mechaników. R. Feyman pionier nanotechnologii, uważał, że o nanotechnologii można mówić wtedy, gdy do opisu procesu czy zachowania powstałego obiektu konieczne jest uwzględnienie efektów kwantowych. Jeżeli efekty kwantowe nie występują to mamy do czynienia z miniaturyzacją (mikrotechnologią). Jest to logiczna i elegancka fizyczna definicja, która wprowadza granicę pomiędzy mikro i nanoświatem [41]. W praktyce przemysłowej wytwarzania maszyn i narzędzi zwykle mówi się przede wszystkim o wymiarach obiektów: makroobiekty - o wymiarach powyżej 1 mm, mikroobiekty o wymiarach poniżej 1 mm (przynajmniej jeden wymiar) czy nanoobiekty - o wymiarach poniżej 100 nm. Jeżeli w wyniku jakiegoś procesu technologicznego wytwarzany jest mikro lub nanoelement, to proces ten uważany jest domyślnie za mikro lub nanotechnologię, niezależnie od tego czy występują tutaj czy też nie efekty kwantowe [32-40].

12 W inżynierii mechanicznej miniaturyzacja wiąże się z wytwarzaniem top down" - czyli produkcją co raz to mniejszych elementów (obiektów) przy użyciu odpowiednio zmodyfikowanych systemów produkcyjnych stosowanych do wytwarzania makroelementów (Rys. 1). Następnie z mikroelementów montowane są większe układy. Do wytwarzania mikroelementów stosuje się obecnie wszystkie omówione procesy obróbkowe z wykorzystaniem odpowiednio zmodyfikowanych urządzeń. Natura wytwarza obiekty stosując podejście bottom up ; zaczynając od tworzenia nanoobiektów aby następnie w procesach samoorganizacji i samoreplikacji budować mikro i makrosystemy (Rys.8). Rys 4. Granice wymiarowe nano, micro i makroobiektów w aspekcie strategii wytwarzania. bottom up i top down [35] Wśród współczesnych procesów produkcyjnych są również takie, które są już automatycznie realizowane według schematu bottom up. Są to przyrostowe metody wytwarzania (Rys. 5). W metodach tych produkty (prototypy, narzędzia, funkcjonalne elementy) budowane są warstwa po warstwie lub w niektórych przypadkach kropla po kropli [8, 11, 12]. W świetle inżynierskiej definicji mikroelementu, grubość każdej warstwy musi być znacznie mniejsza od 1mm aby obiekt można nazywać mikroelementem. Zazwyczaj grubość pojedynczej warstwy w przypadku wytwarzania makroelementów zawiera się w przedziale µm natomiast w przypadku wytwarzania mikro elementów to nawet od 1-5 µm. W przypadku metod gdzie obiekty budowane są kropla po kropli średnica kropli może być znacznie mniejsza niż grubość warstwy. Metody te mogą być one wykorzystywane przez konstruktorów bezpośrednio do drukowania zaprojektowanych elementów lub nawet całych mechanizmów (Rys. 6).

13 Rys. 5. Schemat wytwarzania przy użyciu metod przyrostowych [35]. Rys. 9. Model mechanizmu wydrukowanego przy użyciu urządzenia Zprinter 450 produkowanego przez ]. Rys. 6. Model mechanizmu wydrukowanego przy użyciu urządzenia Zprinter 450 produkowanego przez firmę: Z Corporation [11]. Rozwój mikro i nanotechnologii w wielu dziedzinach będzie zależał od osiągnięć w inżynierii materiałowej w zakresie nanomateriałów [42-46]. Nanomateriały to wszystkie materiały, których rozmiar struktury wewnętrznej (np. rozmiar ziaren krystalicznych) nie przekracza 100 nm. Wielu badaczy definiuje nanotechnnologię jako naukę której głównym obszarem zainteresowania jest tworzenie i wdrażanie (we wszystkich aspektach życia człowieka) nanomateriałów, co stymuluje rozwój takich dziedzin jak: nanoelektronika, nanotechnologia molekularna, nanoinformatyka i nanometrologia. Dlaczego osiągnięcia na gruncie nanomateriałów są tak bardzo istotne i obiecujące? Otóż tego typu materiały zazwyczaj mają odmienne właściwości w porównaniu ze zwykłymi materiałami, co daje nowe możliwości ich zastosowania w każdej z dziedzin inżynierii. Z punktu widzenia inżynierii mechanicznej, specjalną uwagę przykłada się do wykorzystania osiągnięć inżynierii materiałowej w zakresie wytwarzania specjalnych struktur węglowych (nanorurki, fulereny, grafeny). Mają one specjalne właściwości mechaniczne i elektryczne, które są i będą inspiracją do coraz większego zakresu ich zastosowania. Dla przykładu nanorurki węglowe charakteryzują się bardzo wysoką wytrzymałością na rozciąganie: ~100 GPa a dla stali ta wytrzymałość wynosi tylko ~2 GPa, rozciągliwością, przewodnością cieplną (dwa razy

14 większą niż diament) i zaskakująco dobrymi właściwościami elektrycznymi; szczególnie z punktu widzenia zastosowań w elektronice (np.podzespoły tranzystorów). Nanorurki, fulereny, grafeny już znalazły różnorodne zastosowania np. w produkcji specjalistycznego sprzętu sportowego, polimerowych komórek fotowoltaicznych oraz w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Modyfikowane nanorurki są atrakcyjnym materiałem startowym do wytwarzania nowych nanomateriałów. I tak na przykład: materiał uzyskany przez ściskanie nanorurek jest twardszy niż diament a równocześnie sprężysty, ponieważ jest amorficzny. Wspomniane powyżej struktury węglowe cieszą sie ogromnym zainteresowaniem ze strony projektantów mikro i nano mechanizmów oraz maszyn molekularnych (Rys. 7.) Rys. 7. Model nano-przekładni zębatej wykonany z nanorurek (piasta) i cząsteczek benzenu (zęby); białe plamki to atomy wodoru. Wymiary takiej nanoprzekładni: nm [44]. Czy w ten sposób atom po atomie będziemy w przyszłości budować mikro i nanomaszyny? Wielu naukowców uważa, że tak. A jak będą wówczas wytwarzane makro urządzenia? Odpowiedź na to pytanie zależy od osiągnięć w badaniach realizowanych w obszarze nanoinformatyki. Jednym z współczesnych zadań nauk informatycznych jest badanie praw transformacji informacji na granicy pomiędzy materią ożywioną a nieożywioną czyli np. w kodzie genetycznym DNA. Między innymi badane są molekularne układy informatyczne w organizmach żywych, będące rozległym polem do badań eksperymentalnych nad prawami rządzącymi kodem genetycznym i transformacją informacji [42,43, 47]. Naukowcy przypuszczają, że być może uda się w przyszłości zbudować sztuczny system działający według podobnych zasad jak odbywa się to w PRZYRODZIE (budowanie organizmów wg kodu DNA) i zaprogramować go tak aby wytwarzał zamiast białek np. cząsteczki polimerów i układał te cząsteczki w gotowe wyroby rozwijające się ze sztucznej cytoplazmy. [47, 48]. Jeżeli spełniłyby się powyższe prognozy, to w przyszłości do wytwarzania (produkcji) nano, mikro czy makro układów (wyrobów) mogłyby być wykorzystywane systemy techniczne wzorowane na zasadach stosowanych w przyrodzie do wytwarzania białek wg kodu DNA.

15 5. Podsumowanie W niniejszym artykule przedstawiono bardzo ogólną charakterystyka współczesnych procesów wytwarzania oraz ich wzajemnych zależności warunkujących ich obecny rozwój oraz rozwój tych systemów produkcyjnych w przyszłości zgodnie z prognozami nanonauki. Problemy tradycyjnych metod wytwarzania (metody wytwarzania przez formowanie i metody wytwarzania ubytkowego oraz przyrostowego) spotykają się z problemami dynamicznie rozwijających się i mikro i nanotechnologii, które wg wielu pracowników ośrodków naukowych i przemysłowych stanowią główny i najważniejszy kierunek badań i rozwoju w XXI wieku. Dwie główne strategie budowy obiektów to bottom up i top down. Pierwsza z nich została wypracowana przez naturę w ciągu ostatnich kilku miliardów lat i zastosowana do budowy organizmów żywych. Druga jest typowa dla technicznych systemów wytwarzania budowanych przez człowieka, aczkolwiek pewnej bardzo odległej analogii do wytwarzania wg strategii bottom up można dopatrywać się w systemach wytwarzania przyrostowego. Bardzo ważnym sposobem udoskonalenia systemów technicznych jest obserwacja, badanie i naśladowanie osiągnięć natury (Bionika). Jest prawdopodobne, że poprzez udoskonalanie krok po kroku obecnych systemów technicznych dzięki osiągnięciom z zakresu nanomateriałów, nanoinformatyki, nanoelektroniki i Bioniki będzie możliwa optymalna zmiana oblicza przemysłu i naszego codziennego życia. Na podstawie dotychczasowych osiągnięć w obszarze nanotechnologii można przypuszczać, że w przyszłości (zapewne odległej) rysuje się możliwość zbudowania technicznych systemów wytwarzania działających na zasadzie kodów analogicznych do kodu genetycznego DNA organizmów żywych. Nie stanie się to oczywiście natychmiast. Pierwszy krok będzie polegał na integracji mikro i nanotechnologii ze współczesnymi systemami wytwarzania. Przedsiębiorstwa, które nie wprowadzą osiągnięć mikro i nanotechnologii będą sukcesywnie eliminowane z rynku. W międzyczasie powinniśmy zastanowić sie nad wszystkimi aspektami badania, rozwoju i wdrażania nanotechnologii aby być przygotowanym mentalnie na nadchodzące zmiany w każdej sferze naszego życia. Ewentualne kolejne artykuły dotyczyć będą bardziej szczegółowych problemów wytwarzania. LITERATURA 1. PEROŃCZYK J., Obróbka elektroerozyjna kompozytów na osnowie metalowej i ceramiki technicznej, Praca doktorska, 2008, Politechnika Warszawska. 2. CEBON D., SHERCLIFF H., ASHBY M., Inżynieria materiałowa t.1; : MICHAE ASHBY, HUGH SHERCLIFF, DAVID CEBON, Inżynieria materiałowa t.2; Wydawnictwo: Galaktyka, MALUF, N., WILLIAMS K., ; An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering; Second Edition, 2004 ARTECH HOUSE, INC. 4. HOROSZKIEWICZ J., RUSZAJ A., SKOCZYPIEC S.; Materiały i procesy stosowane w wytwarzaniu elementów MEMS, Inżynieria Maszyn, R. 16, z. 4, 2011, Strona ERBEL J., Redaktor pracy zbiorowej pt. Encyklopedia technik wytwarzania stosowanych w przemysle maszynowym. Tom I odlewnictwo, obróbka plastyczna, przetwórstwo tworzyw sztucznych, spawalnictwo. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa GRZESIK W., KRUSZYŃSKI B., RUSZAJ A.; Surface Integrity of Machined Surfaces (pp ), Chapter in the Book: Surface Integrity in Machining, Editor J.Paulo Davim, Springer RUSZAJ A., GRZESIK W., Manufacturing of Sculptured Surfaces Using EDM and ECM Processes (pp ), Chapter in the Book: Machining of Comlex Sculptured Surfaces, Editor J. Paulo Davim, Springer 2010.

16 8. RUSZAJ A., Niekonwencjonalne metody wytwarzania elementów maszyn i narzędzi, Wydawnictwo IOS, Seria Monografie, Kraków OLSZAK W., Obróbka skrawaniem, Wydawnictwa Naukowo Techniczne; Warszawa ŻEBROWSKI H., Techniki Wytwarzania obróbka wiórowa, ścierna, erozyjna; oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław OCZOŚ K. E., Rola i znaczenie rapid technologii w budowie maszyn i medycynie, Sympozjum pt. RAPID TECHNOLOGIE WBUDOWIE MASZYN I MEDYCYNIE (POZNAŃ 2008), w ramach Salonu Obrabiarek i Narzędzi; OCZOŚ K. E., Rosnące znaczenie Rapid Manufacturing w przyrostowym kształtowaniu wyrobów, Mechanik nr 4/ SCHUH G., KREYSA J., ORILSKI S., Roadmap Hybride Produktion, Zeitschrift fur Wirtschftlichen Fabrikbetreib, 104 (5), , LAUWERS B., KLOCKE F., KLINK A., TEKKAYA A.E., NEUGEBAUER R., MICINTOSH D.; Hybrid processes in Manufacturing ; CIRP Annals Manufacturing Technology 1252 (2014). 15. LAUWERS W., Surface Integrity in Hybrid Machining Processes. Procedia Engineering 19 (2011), ZHAO B., WU Y.G., JIAO G.F., Research on micro-mechanism of nanocomposite ceramic in twodimensional ultrasound grinding ; Key Engineering materials, 304, 2008, BHADURI. D., i inni. A study on ultrasonic assisted creep feed grinding of Nikel based superalloys, Procedia CIRP 1 (2012), GAO G. F.. i inni; Research on the surface characteristics in ultrasonic grinding nano-zirconia ceramics. Journal of Materials Processing Technology 209 (2009), GHAHRAMANI M., i inni. Ultrasonic-Assisted Grinding of Ti6A14V Alloy. Procedia CIRP 1(2012), LIANG Z., i inni, Experimental study on brittle-ductile transition in elliptical ultrasonic assisted grinding (EUAG) of moncrystal sapphire using single abrasive grain. Journal of Materials Processing Technology 71 (2013), MOHSEN G. N., MOVAHHEDY M.R., JAVAD A., Ultrasonic-Assisted Grinding of Ti6Al4V Alloy, 5th CIRP Conference on High Performance Cutting, YILDIZ Y., NALBANDT M., A review of cryogenic cooling in machining processes ; International Journal of Machine Tools & Manufacture 48 (2008), MANIMARAN G., KUMAR M.P., Effect OF cryogenic cooling and sol-gel alumina Wheel on grinding performance of AISI 316 stainless steel. Archives of Civil and Mechanical Engineering 13 (2013), MANIMARAN G., KUMAR M.P., VENTKATASAMY R., Influence of cryogenic cooling l on surface grinding of stainless steel 316. Cryogenics 59 (2014), KOZAK J., OCZOŚ K.E., Selected problems of abrasive hybrid machining. Journal of Materials Processing Technology 109(2001), HASCALIK A., CYDAS U., A comparative study of surface integrity of Ti-6Al-4V Alloy machined by EDM and AECG, Journal of Materials Processing Technology 190 (2007), RUSZAJ A., CHUCHRO M., CZEKAJ J., KREHLIK M., ZYBURA-SKRABALAK M., The Investgations Aiming to Increase the Flexibility of Electrochemical Grinding, International Journal of Electrical Machining, No.3, January 1998, s RUSZAJ A., ZYBURA-SKRABALAK M., CHUCHRO M., MLECZEK A. Investigations aiming at working out the CAD/CAM system for electrochemical grinding with spherical abrasive tool. International Journal of Electrical Machining, Nr 5, January, 2000, s CURTIS D. T., SOO S. L., ASPINWALL D. K., SAGE C., Electrochemical superabrasive machining of a nickel based aeroengine alloy using mounted grinding points ; CIRP Annals Manufacturing Technology 58 (2009),

17 30. SATYARTHI M. K., PANDEY P.M., Modelling of material removal rate in electric discharge grinding process. International Journal of Machine Tools & Manufacture 74 (2013), SHAIKH J.H., JAIN N.K., Modelling of material removal rate and surface roughness in finishing of bevel gears by electrochemical honing process, Journal of Materials Processing technology, 214 (2014), SKOCZYPIEC, S., HOROSZKIEWICZ, J. & RUSZAJ, A.; Wybrane aspekty wytwarzania nanostruktur geometrycznych metodami ostrzowymi, Mechanik 2012 (4), pp MALSHE A. P. i inni, Tip-based nanomanufacturing by electrical, chemical, mechanical and thermal processes, CIRP Annals - Manufacturing Technology 59 (2010), str SKOCZYPIEC S., Elektrochemiczne metody wytwarzania mikroelementow. Monografia nr 426, Seria Mechanika, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków RUSZAJ A., SKOCZYPIEC S, WYSZYŃSKI D., LIPIEC P., Wybrane aspekty zastosowania mikro i nanotechnologii w procesach wytwarzania; Inżynieria Maszyn, Rok 16, Zeszyt 4, 2011 ss. 7 18, 36. RUSZAJ, A. & SKOCZYPIEC, S.; Kształtowanie mikroelementów obróbką elektrochemiczną i elektroerozyjną, Mechanik 2011, nr RAJURKAR K.P., G. LEVY,. A. MALSHE, M.M. SUNDARAM, J. MCGEOUGH, X. HU, R.RESNICK, A. DESILVA, Micro and Nano Machining by Electro-Physical and Chemical Processes, Annals of the CIRP Vol. 55/2/2006, 38. RUSZAJ A., S. SKOCZYPIEC, J. CZEKAJ, T. MILLER, J. DZIEDZIC, Surface micro and nanofinishing using pulse electrochemical machining process assisted by electrode ultrasonic vibrations. Proceedings of the 15th International Symposium on Electromachining ISEM XV, April 23 27, 2007, Pittsburg, Pennsylvania USA, ss , 39. SCHULZE H-P., A. RUSZAJ, T. GMELIN, J. KOZAK, K. KARBOWSKI, D. BORKENHAGEN, M. LEONE, S. SKOCZYPIEC, Study of the Process Accuracy of the Electrochemical Micro Machining using Ultra Nanosecond and Short Microsecond Pulses, Proceedings of the 16th International Symposium on Electromachining, China Shanghay. 40. KOCK M., V. KIRCHNER, R. SCHUSTER, Electrochemical micromachining with Ultrashort Voltage Pulses - a Versatile Method with Lithographical Precision, Electrochimica Acta, 2003; 48 /20-22: FEYNMAN R. P., There's Plenty of Room at the Bottom. Engineering and Science, 23 (5), 1960, str Nanotechnologie; Redakcja naukowa oryginału: KELSALL R. W., HAMLEY I. W.,. M. GEOGHEGAN; Redakcja naukowa przekładu: KURZYDŁOWAKI K., Wydawnictwa Naukowe PWN; Warszawa Springer Handbook of Nanotechnology; Bhushan Editor, 2nd Edition Oczoś K. E., Nanotechnologia- wyzwaniem XXI wieku, Wykład na Szkole Naukowej Obróbek Erozyjnych w Politechnice Warszawskiej luty PESZKE J., J. DŁUGOSZ, L. STOBIŃSKI, L. HONG MING; Derivatization of Carbon Nanotubes by the ZnO and ZnS nanoparticles. Nanorurki, fulereny). 46. STĘPNIOWSKI W., Węglowa Rewolucja; Wiedza i Życie; Nr (Nanorurki, fulereny). 47. WĘGRZYN S., ZNAMIROWSKI L., Zarys nanonauki i informatycznych molekularnych nanotechnologii; Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, Gliwice LEWANDOWSKI K.T., Nanotechnologia po polsku; http//: wiadomości.gazeta.pl ( Agora SA).