​Обхват/съдържание на програмата на групата

Програмата ще развива: комплекс от иновационни технологии и средства за проектиране, изследване и внедряване на цифрови екологощадящи технологични системи; съвременни материали, притежаващи специфични инженерни характеристики. 

 Предвижда се синергично разработване на иновативните материали и технологии, което да способства за реализирането на БЪРЗИ И ЕФЕКТИВНИ ЦИКЛИ НА ВНЕДРЯВАНЕ на мехатронни системи, индустриални и машиностроителни технологии. 

 Програмата се базира на създаден през годините и съществуващ научен "задел" в няколко направления, като възможностите му ще бъдат разширени и адаптирани към следните основни тематичните области: 

  • Цифрови индустриални производствени системи;
  • Обработване на материали и получаване на слоеве и покрития, използвайки методите на физично парово отлагане (PVD), с лазерни и други енергийни източници;
  • Проектиране, конструиране, моделиране, симулиране, изследване и управление на обекти, процеси и системи, и проекти;
  • Проектиране, конструиране, бързо прототипиране и производство на изделия и инструменти;
  • Управление на качеството на технологични системи и процеси.
  • Обзавеждане и оборудване на високо технологичнa лаборатория за съвременни научни изследвания, базирани на дигитализация на процеси, свързани с внедряването на иновативни решения;
  • Доставка на специализирано оборудване за научни изследвания в  сферата на цифрови, послойни, енергийно асистирани иновативни технологии;
  • Трансфер на добри практики и усвояване на опит при използване на висок клас специализирано оборудване в научните изследвания;
  • Привличане на млади учени и утвърдени изследователи, носещи напредъка и новото в себе си, имащи желани за учене, развиване и доказване;
  • Разработване и тестване на дигитализирани обучителни модели, базирани на резултатите на научната група  в подкрепа на развитието на млади изследователи, докторанти и постдокторанти; 
  • Изследване влиянието на софтуерната ергономия върху темпото на усвояване и прилагане на знания и практически умения в дисциплини от инженерни специалности;
  • Създаване и развитие на виртуална архитектура  за симулационни изследвания  в областта на Режещите инструменти за моделиране на техни характеристики в многоизмерна среда. Изследвания и оценка на концептуални и реални модели и процеси за инженерни обекти и системи във виртуална и добавена реалност, 3D стереоскопични технологии и 3D CAD моделиране и 3D принтиране за оптимизиране на базовите решения и свързаните с тях приложни параметри. Разработване на синергично свързани оптимизационни модели и методики, базирани на изследваните концептуални и реални обекти и процеси;
  • Създаване и развитие на специфична виртуална среда за тестване и оптимизиране на цифровизирана информация и решения за нейното устойчиво съхранение и сигурно ползване, базирана на Теорията на кодирането, вкл. симулационни анализи и изследвания на надеждността и сигурността при трансфериране и споделяне на резултати от научни изследвания с различна степен на чувствителност на данните;
  • Изследване и/или адаптиране на нови и съществуващи технологични асистивни решения за индустриални процеси, базирани на интелигентни компютърни системи интегрирани в човеко-машинен интерфейс;
  • Участие в работни срещи, семинари, дискусии и др. с фирми, произвеждащи и/или дистрибутиращи продукти, пряко свързани с разработване и изследване на модели, средства и системи за повишаване ефективността на операции и процеси в индустриалното производство, с цел непрекъснато проследяване и запознаване с новите им достижения и очертаване на възможности за съвместна работа и внедряване на научните разработки в дейността им.

                   

Изследователски цели

Групата си поставя за цел създаване на нови и конкурентноспособни разработки в следните примерни области:

  • Мехатронни системи (датчици, сензори, микро- и макро-електро-механични устройства и системи); автоматизирани и роботизирани комплекси в машиностроенето и други сектори на икономиката.  
  • Нано структурирани твърди, износоустойчиви, корозионно устойчиви или био съвместими покрития (в това число градиентни филми);
  • Материали и технологии в биомедицината и  био инженерството (например: био импланти, дентални устройства);
  • Инструментално производство - проектиране,  профилиране и конструиране на инструменти. Обобщаване на знанията и уменията при графо-аналитично профилиране инструменти, обработващи сложни профилни повърхнини;
  • Високоефективни процеси на заваряване чрез триене;
  • Повишаване ефективността на индустриалното производство чрез стимулиране на иновационната активност на научната група, технологичен трансфер и развитие на специфични компетентности  в т.ч. и дигитални, приложими при разработването на системи и компоненти за мониторинг, диагностика, информационно осигуряване и управление на технологичните процеси, системи и дейности, шумоустойчивостта на цифрови комуникационни системи и защита на информацията;
  • научни изследвания за натрупване на база данни, включително с информация за динамични технологичните процеси (в реално време) и системен анализ, верификация и валидиране на познавателни модели за да се намали влиянието на неопределеността при вземането на решения на етапите на проектиране и управление;
  • Системи за управление на качеството, измерванията, иновациите и непрекъснатостта на дейността.

     

Изследователски методи

За постигане на поставените цели ще бъдат използвани технологични съоръжения, интелигентни мехатронни системи, цифрови средства за проектиране (CAD/CAM технологии), експериментални методи за изпитване и изследване на материали и процеси, както и такива за тяхното моделиране и симулиране. Предвижда се усъвършенстване на методите за инженеринг и реинженеринг на детайли, възли и оборудване като части от мехатронни агрегати и системи. 

            Ще бъдат използвани съществуващи и нови апарати и съоръжения в областта на:

  1. Вакуумни, термични, химико-термични и използващи високо-енергийни потоци технологии за обработка на материалите и получаване на износоустойчиви, твърди слоеве, антикорозионни, антибактериални и биосъвместими покрития (PVD методи);
  2. Методи за получаване на ултра-дисперсни (нано) структури чрез пластично деформиране на материалите. Системи и средства за моделиране и симулиране на процесите на пластична деформация;
  3. Методи и технологии за прецизно леене, методи за бързо прототипиране, лазерни технологии за повърхностна обработка на материалите;
  4. Съвременни методи и технологии за заваряване на материалите, в това число на металургично несъвместими материали и такива със специфични комбинации от свойства (заваряване чрез триене и разбъркване - "Friction Stir Welding" (FSW));
  5. Изследване и изпитване на инженерни материали. Рентгено-структурен анализ на материалите, електронна микроскопия и определяне на химичен състав. Изследвания на повърхности и покрития, анализ на дебелини и оценка износоустойчивост, корозионна устойчивост, трибологични и други характеристики.  Изпитвания на опън, натиск, огъване, усукване, ударна жилавост (при високи и отрицателни температури, вкл. циклични натоварвания). Корозионни изпитвания и изследване на био съвместимост и устойчивост в имитиращи биологичните среди;
  6. Задълбочен анализ на съществуващите теоретични, емпирични и практически постижения в областта на поставените задачи, с цел тяхното развитие, усъвършенстване, адаптиране или за създаване на нови методи, подходи и средства за тяхното решаване;
  7. Създаване на методики за провеждане на изследвания, филтриращи незначимите и смущаващи фактори, водещи до неточности в получените резултати;
  8. Провеждане на изследвания в условия пресъздаващи реален съвременен производствен процес на обработване чрез стружкоотнемане в машиностроенето, анализ и систематизиране на резултатите;
  9. Провеждане на многократни експериментални изследвания за изключване на грешки;
  10. Използване метода на окръжностите при определянето на профила на инструменталните повърхнини на профилни режещи инструменти;
  11. Използване на осъвременения графо-аналитичен метод на обвиващите повърхнини при определяне профила на инструменталните повърхнини на режещи инструменти работещи по метода на центроидно обхождане. Итеративни методи за емпирично достигане на резултати с предварително зададена точност при решаване на трансцендентни задачи.

     

Очаквани резултати

1. Развити ключови технологии и методи (осигуряващи конкурентни предимства, отварящи нови конструктивни и функционални възможности на мехатронни и др. изделия, но същевременно натоварени с инвестиционен риск за индустрията), чрез използване на енергийно асистирани, послойни - адитивни и с отнемане на материал, с цифрово програмно управление и интегрирани с IT технологии и методи като:

  • Вакуумни, термични, химико-термични технологии;
  • Технологии за структуриране на материалите чрез пластично деформиране, заваряване, прецизно леене и бързо прототипиране, повърхностна обработка на материалите с лазер; 
  • Методи за изследване и изпитване на инженерни материали;
  • Технологии за тримерно проектиране и инструментално производство; 
  • Моделиране и симулиране на процеси и материали;
  • Съкращаване времето за технологично проектиране;
  • Методи и средства за контрол на качеството и подобряване на конкурентоспособността.
2. Създадени материали с нови и специфични „дизайнерски" свойства, с възможности за приложения като твърди, износоустойчиви инструментални материали, такива със зададени трибологични свойства и повърхностен интегритет, притежаващи био съвместими и корозионно устойчиви и други физико-химични свойства. 
3. Разработени и/или адаптирани методи и средства за автоматизиране и роботизиране на производствени системи;
4. Осигурени възможности за участие в международни научно-изследователски мрежи и  генериране на нови проектни концепции на основата на трансфер на знания и добри практики,  развитие на експертния капацитет на членовете на научната група вкл. и ключови компетенции свързани с употребите на доставеното специфично оборудване.
5. Интензивна публикационна дейност, отговаряща на научния обхват и целите на научната група в национални и международни издания с фокус върху публикациите в WoS.
6. Развит научен капацитет и изследователския потенциал на научната група и привлечени  млади изследователи (докторанти и пост-докторско ниво); 
7. Оборудвани високотехнологични експериментални лаборатории за развойна дейност и осигуряване на хибридни и конвенционални технологични тестови експериментални специализирани среди за симулации и изследвания;
8. Разработени подходи за бързо и с минимален разход на ресурси оценяване на факторите, оказващи влияние върху параметрите на технологичния процес.
9. Експериментални изследвания за управление на промяната в подкрепа на вземане на решения за оптимизация на приложимостта, ефективността и съвместимостта при внедряване, адаптиране или трансформиране на ИКТ решения в индустриите, вкл. и свързаните с тях интерфейси в подкрепа на усвояването на специфични аспекти на дигиталната компетентност на изследователи и професионалисти.
10. Проведени национални и международни научни конференции.