Projekt se osredotoča na razvoj in implementacijo agilnega, digitaliziranega procesa uvajanja novih zaposlenih v kompleksnih proizvodnih sistemih s pomočjo tehnologij za interakcijo človek-stroj (HMI) in pogovorne umetne inteligence (AI). Cilj je bistveno skrajšati čas usposabljanja, izboljšati pridobivanje spretnosti in povečati splošno produktivnost v proizvodnih okoljih. Eksperiment vključuje preoblikovanje procesa uvajanja z uporabo naprednih digitalnih tehnologij, kot sta HMI in pogovorna AI, z namenom modernizacije in poenostavitve usposabljanja. Poseben poudarek je na industrijah brizganja plastike in sestave kabelskih snopov, ki zahtevajo kompleksne naloge in specializirano opremo.

Ključne tehnologije:

– Interakcija človek-stroj (HMI): Uporaba interaktivnih vmesnikov in virtualnih simulacij za ustvarjanje digitalne platforme za usposabljanje, ki simulira realne proizvodne naloge.

– Pogovorna umetna inteligenca (AI): Integracija AI za zagotavljanje sprotnega vodenja, povratnih informacij in podpore prek chatbotov in virtualnih asistentov, prilagojenih individualnemu napredku.

– Digitalna orodja za usposabljanje: Vizualne predstavitve, video vadnice in igrifikacija za večjo učinkovitost in angažiranost pri učenju kompleksnih nalog.

Projekt vključuje razvoj modela na osnovi umetne inteligence za stroje za brizganje plastike, ki temelji na podatkih iz RGBT in senzorskih omrežij ter deluje na robnih napravah. Lastnosti RGBT in senzorski podatki se prek protokolov IIoT StreamPipes pošiljajo na lokalni strežnik v podjetju.

Za namen nadaljnjega pregleda in integracije se podatki prikazujejo na nadzorni nadzorni plošči. Ta pristop omogoča izboljšano spremljanje in optimizacijo procesov brizganja plastike, z uporabo lokalno obdelanih podatkov za hitrejšo in bolj učinkovito analizo.

Projekt se začne s fazo pregleda podatkovnega nabora. V tej fazi bo kupljena kamera nameščena v podjetju Elvez, kjer bo spremljala proces brizganja plastike. Zajem nekaj ciklov delovanja v različnih stanjih (normalno delovanje, okvare, pregrevanje ipd.) bo zagotovil dovolj velik nabor podatkov za naše modele. Cilj je trenirati modele z minimalno količino podatkov, kar bo povečalo njihovo privlačnost na trgu.

Za dosego tega bomo uporabili standardne tehnike za obdelavo slik, kot sta zaznavanje gibanja in odštevanje ozadja, za predobdelavo podatkov. Testirali bomo različne standardne algoritme, ocenili njihovo natančnost in prepoznali morebitne težave. Na podlagi teh rezultatov bomo dokončali obdelovalno verigo z naprednejšimi algoritmi, vključno z umetno inteligenco in računalniškim vidom.

Kot raziskovalni eksperiment projekt zahteva preizkušanje najboljših možnih algoritmov. Uporabljeni bodo algoritmi za zaznavanje gibanja in odštevanje ozadja iz knjižnice OpenCV v jezikih C++ in Python.

Nove tehnologije omogočajo ustvarjanje inovativnih poslovnih modelov krožnega gospodarstva za prispevanje k bolj trajnostni prihodnosti. Kako pa izvesti takšno preobrazbo? Projekt Circular 4.0 je izboljšal alpski inovacijski ekosistem in prispeval k prehodu v krožno gospodarstvo v alpskem prostoru, s poudarkom na malih in srednjih podjetjih (MSP) ter gospodarskih subjektih.

Projekt je identificiral inovacijski ekosistem (odločevalce, deležnike, akademske in raziskovalne ustanove, podjetnike in državljane) za boljše sodelovanje ter razvil in preizkusil orodja za dosego končnega cilja: krepitev procesov digitalizacije v MSP, spodbujanje inovacijskih procesov in pospeševanje prehoda v krožno gospodarstvo v alpskem prostoru.

Glavna ideja projekta je razvoj fizičnega stroja, ki bo omogočal testiranje funkcionalnosti sistema ROPCA na pacientih v bolnišnicah. Sistem ROPCA z uporabo ultrazvoka obeh rok in zapestij zaznava zgodnje znake revmatoidnega artritisa (RA) in spremlja aktivnost bolezni pri bolnikih z že diagnosticiranim RA. Poleg tega lahko sistem diagnosticira in spremlja osteoartritis rok, kar omogoča razlago bolečin v rokah pri bolnikih brez znakov RA.

Vsak dan v evropski proizvodni industriji zaposleni z ročnimi izvijači montirajo milijone vijakov in matic, od oken do avtomobilov in elektronskih izdelkov. Ta montažni proces je drag, časovno zahteven in neučinkovit. Na primer, v avtomobilu je več kot 3000 vijakov.

Ponavljajoče se ročno privijanje lahko povzroči telesne okvare in obremenitve. Industrije, kot so elektronika in avtomobilska industrija, vključujejo številne naloge privijanja, ki so danes pogosto popolnoma ročne, še posebej v majhnih in srednje velikih podjetjih. V teh podjetjih pogosto najdemo mnoge ročne montažne linije z 2-3 električnimi izvijači na vsaki delovni postaji.

Približno 40-50% celotnega časa montaže v teh podjetjih je porabljenega za privijanje, kar kaže na velik potencial za avtomatizacijo tega procesa. Tri glavne tehnične ovire za ustvarjanje agilnih proizvodnih postavitev za aplikacije privijanja v visokih/mešanih nizkih/volumenskih proizvodnjah so: 1) programiranje nalog robotov, 2) obvladovanje negotovosti položaja in 3) digitalno spremljanje procesov in nadzor kakovosti. Poleg tega je cena orodij za privijanje pogosto previsoka za majhna podjetja.

Novi konec-ramenski pripomoček podjetja Spin Robotics bo drastično znižal ceno. V okviru demonstracijskega projekta TRINITY bo konzorcij prikazal agilno proizvodno postavitev za aplikacije privijanja z uporabo kolaborativnih robotov (cobotov), ki vključujejo integracijo industrije 4.0 za omogočanje hitrih sprememb nalog.

Avtomatizirano privijanje zahteva, da je vsak vijak pravilno privit z ustreznim navorom. To zagotavlja tehnologija industrije 4.0, ki zbira, beleži in analizira podatke o navoru v oblaku iz posameznih cobotov. Poleg tega predstavljamo nov način nastavitve naloge privijanja, ki zmanjša čas preklopa naloge s ur na minute.

V tem projektu si prizadevamo raziskati znanstvena načela plazemskih tehnologij za sintezo kompozitnih magnetov z izjemnimi magnetnimi, mehanskimi in kemičnimi lastnostmi. Naš pristop vključuje pripravo kompozitnih materialov iz magnetnih in polimernih praškov s pomočjo ekstruzije. Pred mešanjem in ekstruzijo bo magnetni prah obdelan s plazmo, da se spremenijo njegove površinske lastnosti in zagotovi optimalno omočenje s tekočim polimerom.

Najprej bomo izvedli plazemsko obdelavo v majhnem eksperimentalnem reaktorju, da razumemo, kako plazemski radikali vplivajo na površinsko energijo magnetnega prahu. Z raziskovanjem širokega nabora plazemskih parametrov bomo določili najboljše pogoje za proizvodnjo prototipnih kompozitnih magnetov. Te prototipe bomo nato ovrednotili glede na njihove magnetne, mehanske in kemične lastnosti, da identificiramo najobetavnejše rešitve.

Nato bomo raziskali možnosti za povečanje obsega tehnologije z izvedbo nadaljnjih raziskav v večjem reaktorju, posebej prilagojenem za ta projekt. To bo vključevalo preučitev vpliva magnetnega prahu na plazmo in parametre elektrifikacije. Inovativen reaktor nam bo omogočil obdelavo praškov v količinah, primernih za majhno serijsko proizvodnjo.

Kompozitni magneti, proizvedeni iz praškov, obdelanih v večjem reaktorju, bodo uporabljeni za izdelavo serij, s katerimi bomo ocenili izvedljivost in praktičnost inovativne tehnike v množični proizvodnji. Poleg tega bomo na kompozitne materiale nanesli izjemno tanek sloj hidrofobnega materiala za preprečevanje korozije, kar je pogosta težava pri tej vrsti magnetov. Prav tako bomo raziskali vpliv procesnih parametrov na plazemsko polimerizacijo tankih slojev za nanašanje zaščitnih premazov.

Razvili in izdelali bomo miniaturne senzorje, ki bodo sposobni zaznavati radikale v neravnovesni plinski plazmi. Senzorji bodo merili temperaturo kratkega segmenta optičnega vlakna, ki bo deloval kot miniaturni Fabry-Perotov interferometer. Segment bo prevlečen z materialom z visokim koeficientom za heterogeno površinsko rekombinacijo radikalov v stabilne molekule. V senzorju bo sestavljenih več miniaturnih interferometrov, vsak interferometer pa bo prevlečen z različnim materialom. Vsak material bo imel specifično občutljivost za različne radikale. S hkratnimi meritvami temperature interferometrov, prevlečenih z različnimi katalizatorji, in razvojem pametne krmilne enote, bo senzor sposoben razlikovati med različnimi plazemskimi radikali. Absolutna natančnost senzorjev bo približno 15 %, kar je primerno za večino industrijskih aplikacij. Senzorje bomo najprej preiskali v naših laboratorijih. Senzorje najboljše konfiguracije bomo preizkušali v treh priznanih plazemskih laboratorijih v EU državah, in nazadnje v industrijskem okolju. Projektni partner bo izvajal sistematične meritve v industrijskem reaktorju, ki ga uporablja za tehnologijo plazemskega čiščenja različnih materialov, plazemsko aktivacijo steklenih izdelkov in plazemsko funkcionalizacijo polimernih izdelkov. Dolgoročno stabilnost bomo podrobneje preučili in senzor bo po zaključku projekta dosegel TRL6.

Postavili smo novo hipotezo o inaktivaciji virusov v vodah, ki jo bomo vsesplošno preverili v okviru tega projekta. Komplementarno projektno skupino sestavljajo znanstveniki, ki so visoko usposobljeni za biotehnologijo, znanost o plinski plazmi, vakuumsko znanost ter metalizacijo plasti. Inovativni reaktor, primeren za čiščenje onesnažene vode, bo zgradila in temeljito preverila skupina znanstvenikov z izkušnjami s področja vakuumske znanosti iz raziskovalne skupine podjetja Vacutech d. o. o. Vir ustreznega sevanja bo plinska plazma, ki jo bomo vzbujali v reaktorju volumna približno 100 litrov in jo napajali z generatorjem nastavljive moči do več 10 kW. Učinkovitost tega reaktorja v smislu koristnega sevanja bo skoraj 10%. Onesnažena voda bo tekla skozi reaktor in bo omejena na vakuumsko-tesno cev, ki bo prepustna za koristno sevanje. Reaktor bodo s posebnim oklopom zaščitili raziskovalci podjetja Elvez d. o. o. Izdelali bodo oklop s posebno metalizacijsko plastjo aluminija, ki bo zaradi odboja UV svetlobe še povišal izkoristek reaktorja. Razgradnjo virusov s sevanjem, ki izhaja iz omenjenega plazemskega reaktorja, bodo s pomočjo različnih bioloških tehnik spremljali strokovnjaki Nacionalnega inštituta za biologijo. Raziskovalna skupina na Odseku za tehnologijo površin in optoelektroniko Instituta »Jožef Stefan« bo zagotovila strokovno znanje s področja fizike plazme, karakterizacijo plazemskega vira koristnega sevanja in raziskavo morebitnih ireverzibilnih sprememb materiala, ki je v stiku z močnostno plinsko plazmo. Ustrezno patentno prijavo bomo poslali na EU urad takoj, ko bomo s prvimi rezultati potrdili našo hipotezo, znanstvene rezultate pa bomo objavili v vrhunskih specializiranih revijah z visokim faktorjem vpliva.

Oprijem tiska na elektronskih komponentah je običajno neustrezna, zato je treba površinske lastnosti optimizirati za optimalne lastnosti. Aktivacija površine polimera se danes običajno izvaja s plazemsko obdelavo, ki postopoma nadomešča tradicionalne kemične metode, kot je nanašanje temeljnih premazov (»primerjev«), ki so ekološko neprimerni in pogosto celo rakotvorni. Medtem ko se metoda široko uporablja v industriji za obsežno aktiviranje dvodimenzionalnih predmetov, kot so tekstil in folije, je aktiviranje tridimenzionalnih komponent kompleksne oblike izvedljivo le z uporabo nizkotlačnih plazem. Plazma pri atmosferskem tlaku je namreč znana po velikih gradientih reaktivnih vrst. V praksi to pomeni, da je segment tridimenzionalnega predmeta premalo obdelan, drugi segmenti pa so preveč obdelani. Za tiskanje s črnilom na sestavnih delih, ki jih proizvaja industrijski partner, je treba aktivirati le majhno površino dimenzij malo nad cm2, vendar je treba opraviti aktiviranje v nekaj desetinkah sekunde za kompatibilnost s hitrostjo proizvodne linije. Takšna obravnava ne predstavlja le tehnološkega, temveč tudi znanstvi izziv. Ker ni mogoče zagotoviti ustreznega vpliva oksidativnih radikalov, bo sinergija med omenjenimi ostanki in VUV sevanjem uporabljena za pridobitev ustreznega površinskega učinka. Vplive VUV sevanja in oksidativnih radikalov na stanje površine bomo najprej raziskali ločeno, da bi dobili ustrezne doze. V naslednjem koraku bomo sinergijske učinke temeljito preučili, da bi našli optimalno kombinacijo VUV sevanja in oksidativnih radikalov. Nazadnje bomo preskusili atmosferski plazemski curek, ki zagotavlja primerno VUV sevanje in gostoto oksidativnih radikalov. Znanstveni vidiki bodo objavljeni v vrhunskih specializiranih revijah, patentna prijava pa bo poslana uradu EU takoj, ko se koncept izkaže za ustreznega.

Razvili in izdelali bomo inovativni senzor za sprotno merjenje hitrosti nanosa tankih plasti dielektričnega materiala v sistemih za plazemsko podprt kemijski nanos in parne faze (angl. PECVD). Sestavili bomo interdisciplinarno skupino raziskovalcev, ki so vodilni strokovnjaki na področju optoelektronike, plazemske znanosti, plazemskih tehnologij in senzorskih tehnologij. Skupino bodo sestavljali strokovnjaki iz univerze, javnega raziskovalnega inštituta, zasebnega raziskovalnega centra in industrijskega partnerja. Razvili bomo senzor, ki bo omogočal zajem podatkov v časovni skali okoli 100 ms in z občutljivostjo okoli 1 nm. Delovanje senzorja bomo sprva preverili v majhni napravi za reaktivno naprševanje, ki jo imamo na univerzi. Izdelali bomo več prototipov, ki jih bomo potem preverili v plazemskem reaktorju na inštitutu, ki za nanos tankih dielektričnih plasti uporablja PECVD tehniko in heksametil disiloksan kot prekurzor. Dokončno validacijo bomo izvedli pri industrijskemu partnerju, ki ima na voljo komercialni PECVD reaktor s prostornino 5 kubičnih metrov. Ta reaktor rutinsko uporablja za nanos zaščitnih prevlek na plastične izdelke različne velikosti in oblik, posebej sprednjih luči za avtomobile. Strokovnjaki iz zasebnega raziskovalnega centra bodo razvili in izdelali ustrezen napajalnik, ki bo tudi omogočal avtomatiziran zajem podatkov. Ključni rezultat tega projekta bo torej prototip, ki bo pripravljen za uporabo v kateremkoli PECVD reaktorju po svetu. Izvirne rešitve bomo zaščitili s patentno prijavo, znanstvene vidike pa pripravili v obliki znanstvenih člankov, ki jih bomo poslali za objavo v uglednih revijah s tega področja. Sofinancer tega projekta in uporabnik rezultatov bo poskusil komercializirati inovativni senzor kmalu po zaključku tega projekta. Senzor bo dovolj prilagodljiv za uporabo v reaktorjih različne velikosti, ki za vzbujanje neravnovesne plinske plazme uporabljajo različne razelektritve. Obenem bo dovolj majhen in cenovno ugoden, tako da bo predstavljal alternativo trenutno znanim tehnikam za sprotno merjenje hitrosti nanosa dielektričnih prevlek v plazemskih reaktorjih.

Raziskali bomo začetne stopnje funkcionalizacije polimerov z različnimi funkcionalnimi skupinami. Rezultati eksperimentalnega dela bodo predstavljali preboj v razumevanju kompleksnih mehanizmov interakcije reaktivnih plinskih delcev s površinami polimerov. Polimerne površine bomo izpostavili spremenljivim dozam reaktivnih plazemskih radikalov in določili postopen razvoj različnih funkcionalnih skupin z naraščajočimi dozami. Celoten eksperiment bo potekal v vakuumski komori, ki je hermetično tesno priključena na naš XPS instrument z visoko ločljivostjo. Doze radikalov bomo natančno izmerili z uporabo posebej prilagojenih laserskih katalitičnih sond. Razvoj funkcionalnih skupin v odvisnosti od prejete doze bomo določili ločeno za atome kisika in fluora ter NHx radikale. Viri teh radikalov bodo mikrovalovne razelektritve s spremenljivimi močmi. Na komoro bomo priključili tri plazemske izvire, ki uporabljajo kisik, amonijak in tetrafluorometan kot delovne pline. Pline bomo puščali v razelektritvene cevi skozi krmilnike pretoka. V plazmi znotraj razelektritev bodo plinske molekule delno disociirale. Nastale radikale bodo nato vodili v obdelovalno komoro, ki jo bomo vseskozi črpali, da bi zagotovili hiter prenos radikalov iz območja plazme do vzorcev z razumno izgubo radikalov zaradi rekombinacije ali združevanja v stabilne molekule. Celotna eksperimentalna postavitev bo UHV kompatibilna, zato bo koncentracija nečistoč plina majhna. Projekt bo zaposloval strokovnjake s področja polimerne in plazemske znanosti ter strokovnjake za izdelavo namenskih plazemskih sistemov, visokofrekvenčnih plazemskih virov in površinske karakterizacije. Rezultate bomo objavili v uglednih specializiranih revijah, pripravili pa bomo tudi monografijo o začetnih stopnjah funkcionalizacije polimerov. Tovrstne monografije še ni, ker nobena skupina na svetu še ni opravila eksperimentov, ki jih predvidevamo v okviru tega projekta. Rezultate bomo predstavili tudi na znanstvenih srečanjih in v medijih.

Določili bomo obseg plazemskih parametrov, ki so primerni za nanostrukturiranje, funkcionalizacijo in optimalno omočljivost polietilentereftalata (PET), polietilena (PE), polikarbonata (PC), polifenilsulfida (PPS), polipropilena (PP) in etilentetrafluoretilena (ETFE) v razumnem času obdelave. Spreminjali bomo tok pozitivno nabitih kisikovih ionov med 1E17 m-2s-1 in 1E20 m-2s-1, kar bomo dosegli s prilagoditvijo razelektritvenih parametrov, tok nevtralnih kisikovih atomov na površino polimerov pa med 1E19 m-2s-1 in 1E24 m-2s-1. Tok nevtralnih atomov bomo spreminjali neodvisno od razelektritvenih parametrov (in s tem toka ionov) z uporabo pomičnega rekombinatorja. Ustrezne doze radikalov bomo dosegli s spreminjanjem časa obdelave. Plazemske parametre bomo merili z električnimi in katalitičnimi sondami, optično spektroskopijo in masno spektrometrijo, medtem ko bomo površinske učinke opazovali z vrstično elektronsko mikroskopijo, mikroskopijo na atomsko silo, rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo in spektrometrijo mase sekundarnih ionov. Polimeri, za katere ne bomo uspeli doseči super hidrofilnosti z uporabo kisikove plazme in časom obdelave okoli 10s (to je zahteva industrijskega partnerja in sofinancerja tega projekta) bomo obdelovali z inovativnim dvostopenjskim procesom. Optimalni obseg plazemskih parametrov za dosego ustreznih površinskih učinkov bomo določili v manjšem reaktorju velikosti 1 liter. Možnost preslikanja teh parametrov do industrijskih reaktorjev bomo raziskali v dveh korakih in sicer najprej z uporabo srednje velikega reaktorja prostornine 100 l, pozneje pa z velikim industrijskim reaktorjem prostornine 5000 l. Sklopitev generatorjev s plazmo, ki je primerna za dosego obsega plazemskih parametrov, ki so določeni v majhnem reaktorju, bomo raziskali za oba večja reaktorja sprva teoretično in pozneje eksperimentalno z uporabo alternativnih konfiguracij elektrod. Ko bomo dosegli optimalne plazemske parametre v srednje velikem reaktorju, bomo predlagali pilotno proizvodnjo komponent za avtomobilsko industrijo v kontinuirnem načinu. Neodvisno od odločitve industrijskega partnerja bomo alternativno sklopitev kakor tudi drugačen RF generator testirali tudi v velikem industrijskem reaktorju. Rezultati raziskovalnih aktivnosti v okviru tega projekta bodo omogočili našemu industrijskemu partnerju optimizacijo proizvodnje komponent za avtomobilsko industrijo. Inovativne rešitve bomo zaščitili z dvema patentnima prijavama, pri čemer bo ena s področja dvostopenjskega procesa za obdelavo polimerov, druga pa za inovativno sklopitev med RF generatorjem in plinsko plazmo v velikih reaktorjih. Znanstvene rezultate bomo objavili v specializiranih revijah s področja plazemskega procesiranja polimerov, kakor tudi znanosti o površinah. Pripravili bomo tudi monografijo o učinkih reaktivnih plazemskih delcev na razvoj površinske morfologije in funkcionalnih lastnih obdelovancev.