Polska metrologia na światowym poziomie

Polskie badania sond do pomiarów geometrycznych dla obrabiarek CNC wpisują się w światowe prace nad różnymi zagadnieniami związanymi z pomiarami na obrabiarkach. Dr hab. inż. Adam Woźniak wraz ze swoim zespołem doktorantów rozpoczął realizowanie grantu rozwojowego finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju na kwotę blisko 800 tys. zł. 

W rozmowie z PAP uczony mówi o swoich badaniach oraz porównuje pracę naukową w Polsce i zagranicą.

Projekt dotyczy nowego trendu w światowych badaniach - wykonywania pomiarów wytworzonych przedmiotów bezpośrednio na obrabiarkach CNC (ang. on-machine measurement).

Praca dra Woźniaka wiąże się z ciągłym poszukiwaniem nowych metod zwiększania dokładności oraz szybkości pomiarów. W ramach doktoratu badał impulsowe sondy maszyn współrzędnościowych. Analizował właściwości metrologiczne istniejących urządzeń pomiarowych oraz ich najważniejszych zespołów - głowic impulsowych, jak również najnowszej generacji skaningowych głowic aktywnych i pasywnych stosowanych do lokalizacji punktów mierzonego przedmiotu w przestrzeni pomiarowej.

W rozprawie habilitacyjnej, obronionej z wyróżnieniem w marcu tego roku, zaproponował nową oryginalną metodę wyznaczania punktów skorygowanych w pomiarach skaningowych, redukującą wielokrotnie błędy pomiaru. Rozwiązaniem tym zainteresowały się międzynarodowe firmy produkujące sprzęt pomiarowy i oprogramowanie (np. Quality Vision International, Inc. oraz Origin International Inc.) oraz przemysł (np. Pratt & Whitney Canada). W tym zakresie dr Woźniak jest również współautorem patentu zgłoszonego w Stanach Zjednoczonych.

"Mój wkład w tej dziedzinie polega m.in. na budowie unikatowych w skali międzynarodowej stanowisk do badania dokładności głowic pomiarowych impulsowych oraz skaningowych. Wyniki badania właściwości metrologicznych przy pomocy opracowanych stanowisk znalazły uznanie wśród badaczy na świecie i są cytowane w znaczących publikacjach. Zbudowane stanowiska badawcze umożliwiły poznanie szeregu nieznanych dotychczas właściwości metrologicznych głowic pomiarowych WMP" - wylicza.

Prowadzone przez jego międzynarodowy zespół badania przyczynią się do rozwoju najnowocześniejszych technik pomiarowych zaawansowanych technologicznie części maszyn i urządzeń. Ich wyniki opublikowano w maju w prestiżowych czasopismach naukowych "Precision Engineering" oraz "International Journal of Advanced Manufacturing Technology".

Dr hab. Woźniak ma doświadczenie pozwalające na porównanie pracy badawczej w Polsce i za granicą. Pracował naukowo na uczelni w Kanadzie, obserwował również pracę badawczą w Japonii i Stanach Zjednoczonych. Nie zauważył jednak, jak to powszechnie się głosi w Polsce, przepaści cywilizacyjnej.

"Owszem, obserwuję znaczną różnicę, jeżeli chodzi o wyposażenie techniczne laboratoriów badawczych, ale i to się zmienia, bo w Polsce również można zdobywać nie małe pieniądze na urządzanie laboratoriów i zakup aparatury naukowej. Nie zauważyłem natomiast różnicy w przygotowaniu naukowców do pracy. Zresztą młodzi naukowcy wyjeżdżający do pracy naukowej na uczelnie zachodnie są tam bardzo chwaleni i często czują się bardziej doceniani niż w macierzystych jednostkach w Polsce" - ocenia.

Według niego, współczesne projekty naukowe wymagają szerokiej interdyscyplinarnej wiedzy wykraczającej poza możliwości jednego człowieka. Dlatego do ich realizacji niezbędne jest zgromadzenie zespołu zaangażowanych osób skoncentrowanych na realizacji projektu, a nie pracujących nad nim z tzw. doskoku. Żeby to było możliwe, konieczne jest odpowiednie wynagradzanie ludzi pracujących na rzecz nauki. Inaczej nie zmotywuje się do pracy w projekcie naukowym zdolnego informatyka, czy elektronika, którzy w prywatnych firmach zarabiają znacznie więcej.

Pytany, co dają naukowcom wyjazdy, badacz odpowiada, że pozwalają wyzbyć się kompleksów zaściankowości. W jego opinii, w takie kompleksy wpędzają się sami Polacy, szczególnie ci nieznający zachodniego świata.

"Dzięki wyjazdom do renomowanych ośrodków naukowych w świecie młodzi naukowcy włączają się w międzynarodową społeczność naukową i w niej już pozostają, niezależnie od tego, czy zostaną na Zachodzie, czy wrócą potem do kraju. Bo w dobie obecnych możliwości komunikacji nie jest ważne, gdzie ma się biurko, komputer czy laboratorium. Ważne jest, aby mieć ciągły kontakt ze światem ludzi nauki. Wtedy rodzą się pomysły na wspólne badania naukowe, które mogą być realizowane jednocześnie w kilku ośrodkach naukowych na świecie" - przekonuje naukowiec.

Na potwierdzenie swoich słów dodaje, że po jego powrocie z Kanady do Polski współpraca z tamtejszymi profesorami wcale nie osłabła. Od tamtego czasu wykonali wiele wspólnych badań naukowych i napisaliśmy wiele wspólnych publikacji. Wiele z tych badań było przeprowadzonych na urządzeniach znajdujących się w jego laboratorium na Politechnice Warszawskiej.

Laboratorium Współrzędnościowej Techniki Pomiarowej Politechniki Warszawskiej, którym kieruje dr hab. inż. Adam Woźniak ma obecnie wysokiej klasy współrzędnościowe maszyny pomiarowe firmy Carl Zeiss. W roku 2010 zostało doposażone ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego za kwotę ponad ok 1,3 mln złotych w nowoczesne urządzenia umożliwiające także pomiary bezstykowe, przy użyciu skanera laserowego.

W tym roku planowany jest kolejny zakup sprzętu za blisko 2 mln zł, w tym tomografu komputerowego CT do zastosowań inżynierskich. Będzie to jedno z pierwszych tego typu urządzeń w Polsce. Takie wyposażenie umożliwia podejmowanie ciekawych tematów naukowych i współpracy z najlepszymi ośrodkami naukowymi w świecie.

- To jest jak sport - wciąga i wyzwala pozytywne emocje. Obecnie osiągane dokładności pozwalają mierzyć z rozdzielczością tysięcznych części średnicy włosa ludzkiego. Dzięki temu możliwa jest precyzyjna kontrola jakości praktycznie wszystkich otaczających nas produkowanych części maszyn i urządzeń - mówi PAP dr hab. inż. Adam Woźniak z Instytutu Metrologii i Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechatroniki Politechniki Warszawskiej. 

"Współczesna fabryka, zwłaszcza przemysłu motoryzacyjnego, nie może obejść się bez zastosowania techniki pomiarowej, która zapewnia kontrolę wymiarową w rytmie dostosowanym do produkcji. Dzięki tej technice pomiarowej stała się możliwa kontrola nie tylko wymiarów, ale również odchyłek kształtu i położenia skomplikowanych geometrycznie części maszyn i urządzeń" - wylicza naukowiec.

Jak przekonuje, jakość przekłada się bezpośrednio na niezawodność, zatem możemy dłużej cieszyć się kupionymi urządzeniami bez obawy o szybkie ich zużycie czy nagłe uszkodzenia.

Dr hab. Woźniak zajmuje się współrzędnościową techniką pomiarową. Ta dziedzina pomiarów wielkości geometrycznych powstała w 1963 r., a teraz przeżywa dynamiczny rozwój. Rośnie liczba współrzędnościowych maszyn pomiarowych (WMP) pracujących w laboratoriach pomiarowych i na halach produkcyjnych. Wpływa na to postępująca automatyzacja produkcji części maszyn i urządzeń, a wraz z nią konieczność dostosowania rytmu kontroli wymiarów oraz odchyłek kształtu i położenia. Rozwój dyscypliny umożliwia automatyzacja pomiarów i integracja z zaawansowanymi systemami projektowania CAD/CAM oraz możliwość komputerowej analizy i archiwizacji wyników pomiarów.

Jego zdaniem, dobrym przykładem praktycznego zastosowania badań prowadzonych w tej dziedzinie może być obserwowana wzrastająca niezawodność produkowanych samochodów.

"Dziś użytkownik samochodu średniej klasy właściwie ogranicza wizyty w serwisie do okresowej wymiany materiałów eksploatacyjnych, tj. olej, filtry itp. Ale nie zawsze tak było. Kiedyś wizyty u mechaników samochodowych zdarzały się często ze względu na złą jakość (niedokładne wykonanie) produkowanych zespołów służących do montażu samochodów. Obecnie przemysł samochodowy bazuje na zautomatyzowanej kontroli wymiarowej prowadzonej głównie przy pomocy takich współrzędnościowych maszyn pomiarowych, którymi się zajmuję naukowo. Zatem moje działanie naukowe przekłada się bezpośrednio na życie każdego z nas poprzez zwiększenie bezpieczeństwa oraz oszczędność pieniędzy i czasu związanego z naprawami uszkodzonych urządzeń" - tłumaczy rozmówca PAP.

Dodaje, że automatyzacja samego procesu kontroli jakości wpływa na zmniejszenie kosztów wytwarzania. Przekłada się to na cenę zakupu potrzebnych nam dóbr materialnych. Motoryzacja to tylko jeden z wielu przykładów, obok przemysłu lotniczego czy sprzętu precyzyjnego.

Badacz był laureatem stypendium START dla młodych naukowców 2003, stypendium KOLUMB 2005 oraz programu Powroty/Homing 2007 Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

"Moje marzenia czy cele związane z pracą naukową, to nie są one związane z możliwością pracy gdzieś za granicą, bo taką możliwość już miałem. Nie są również związane z realizacją takiego czy innego projektu naukowego, ale ze zbudowaniem zespołu naukowego skupionego wokół mojego laboratorium techniki współrzędnościowej. Wtedy możliwe byłoby podejmowanie ciekawych tematów naukowych i konkurowanie z najlepszymi ośrodkami naukowymi w świecie" - mówił po otrzymaniu ostatniego stypendium.

Udało się. Badania naukowe laureata i jego międzynarodowego zespołu przyczynią się do rozwoju najnowocześniejszych technik pomiarowych zaawansowanych technologicznie części maszyn i urządzeń. Ich wyniki opublikowano w maju w prestiżowych czasopismach naukowych "Precision Engineering" oraz "International Journal of Advanced Manufacturing Technology".

Obecnie dr Woźniak wraz ze swoim zespołem doktorantów rozpoczął realizowanie nowego grantu rozwojowego finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju na kwotę blisko 800 tys. zł.

PAP - Nauka w Polsce