Na pierwszy rzut oka wyglądają jak zwykłe elementy montażowe. W rzeczywistości mogą stać się jednym z najciekawszych technologicznych produktów rozwijanych dziś na Podlasiu. Naukowcy z Politechniki Białostockiej stworzyli inteligentne śruby zdolne do monitorowania własnego stanu i wykrywania zagrożeń jeszcze zanim dojdzie do awarii, uszkodzenia infrastruktury albo katastrofy technicznej. Rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w energetyce, budownictwie, transporcie czy przemyśle ciężkim, a jego potencjał biznesowy wykracza daleko poza region.
Zespół badaczy z Wydziału Mechanicznego PB uzyskał ochronę dla dwóch wzorów użytkowych dotyczących łączników mechanicznych z funkcją pomiaru siły w połączeniu. W praktyce chodzi o śruby wyposażone w system czujników pozwalających stale kontrolować poziom naprężeń i wykrywać moment, w którym połączenie zaczyna się luzować lub pracować poza bezpiecznym zakresem.
Dla wielu branż to problem o ogromnym znaczeniu ekonomicznym. Współczesna infrastruktura opiera się na tysiącach połączeń śrubowych – od mostów i hal przemysłowych po turbiny wiatrowe, transformatory energetyczne, wagony kolejowe czy elementy konstrukcyjne samochodów. Awaria pojedynczego połączenia może prowadzić do wielomilionowych strat, kosztownych przestojów albo zagrożenia życia ludzi.
Właśnie dlatego rozwiązanie opracowane w Białymstoku może zainteresować nie tylko środowisko naukowe, ale również inwestorów i przemysł. Inteligentne śruby mają działać jak system wczesnego ostrzegania. Zamiast tradycyjnych, okresowych kontroli wykonywanych przez człowieka, połączenia mogłyby być monitorowane w czasie rzeczywistym, bez konieczności wyłączania urządzeń czy zatrzymywania infrastruktury.
Naukowcy opracowali dwa warianty technologii. Pierwszy wykorzystuje zjawiska piezoelektryczne i piezorezystywne. Wewnątrz śruby umieszczona została specjalna tuleja reagująca na odkształcenia zmianą parametrów pola elektrycznego. Drugi wariant oparto na materiałach magnetostrykcyjnych, gdzie zmiana pola magnetycznego pozwala określić poziom naprężeń działających na śrubę.
Kluczowe jest to, że cały system pomiarowy został ukryty wewnątrz konstrukcji łącznika. Dzięki temu czujniki są chronione przed uszkodzeniami mechanicznymi i wpływem warunków zewnętrznych. Rozwiązanie może także komunikować stan połączenia poprzez diody LED albo przesyłać dane bezprzewodowo do centralnego systemu monitorowania infrastruktury.
Z perspektywy rynku oznacza to wpisanie się w jeden z najszybciej rozwijających się trendów światowego przemysłu – predictive maintenance i przemysł 4.0. Coraz więcej firm inwestuje dziś w technologie pozwalające przewidywać awarie zanim do nich dojdzie. Takie systemy są szczególnie poszukiwane w energetyce, kolejnictwie, lotnictwie czy sektorze infrastrukturalnym, gdzie każda nieplanowana przerwa generuje ogromne koszty.
Potencjalne zastosowania rozwiązania z Politechniki Białostockiej są bardzo szerokie. Inteligentne śruby mogłyby monitorować stan mostów, konstrukcji stalowych, farm wiatrowych, sieci przesyłowych czy dużych transformatorów energetycznych. W przypadku infrastruktury energetycznej szczególnie ważne jest ograniczenie konieczności wyłączania urządzeń do tradycyjnych przeglądów technicznych.
To właśnie ten aspekt może okazać się jednym z najważniejszych argumentów biznesowych. Stały monitoring oznacza mniej przestojów, niższe koszty serwisowe i możliwość szybszego reagowania na zagrożenia. Dla operatorów infrastruktury to potencjalnie ogromne oszczędności.
Eksperci coraz częściej podkreślają również znaczenie takich technologii dla bezpieczeństwa publicznego. Inteligentne systemy monitorujące połączenia konstrukcyjne mogłyby szybciej wykrywać skutki przeciążeń wywołanych wichurami, wibracjami czy innymi ekstremalnymi zjawiskami. W praktyce oznacza to większą kontrolę nad stanem infrastruktury krytycznej.
Za opracowanie technologii odpowiadają dr hab. inż. Grzegorz Mieczkowski, prof. PB, dr hab. inż. Dariusz Szpica, prof. PB oraz dr hab. inż. Andrzej Borawski z Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. Ochroną objęto dwa wzory użytkowe dotyczące inteligentnych łączników wyposażonych w systemy pomiaru siły działającej w połączeniu.
Dla regionu to kolejny przykład, że uczelnie z Podlasia coraz mocniej wchodzą w obszary nowoczesnych technologii o realnym potencjale komercjalizacji. Jeśli rozwiązanie znajdzie partnerów przemysłowych i przejdzie etap wdrożeń, może stać się jedną z ciekawszych innowacji rozwijanych w Polsce w obszarze inteligentnej infrastruktury i nowoczesnego przemysłu.
Red. PP
