علم سرامیک

به نظر مي رسد آخرين نوآوري ها در صنعت كاشي به سمت توليد كاشي هايي مي باشد كه عايق صوتي و حرارتي مي باشند، مي توان برق و انرژي گرمايي را به كمك آنها توليد نمود. اين مسأله كم كم به واقعيت تبديل مي شود.

نصب خشك جاي خود را به كاشي هاي پرسلاني متخلخلي خواهد داد كه شكل و سايز تخلخل آن به كمك فرآيند Extrusion كنترل خواهد شد. از اين تخلخل ها و حفرات مي توان به عنوان عايق صوتي و حرارتي استفاده نمود. در اين كاشي ها اين امكان وجود دارد كه انواع سنسور و سلول هاي خورشيدي را تعبيه نمود. با توجه به جذب آب صفر بدنه هاي پرسلاني، مي توان از ميان اين حفرات آب سرد و يا گرم عبور داد. حتي لوله كشي ساختمان را نيز مي توان از ميان كاشي عبور داد.

بطور خلاصه هدف آتي، توليد كاشي هايي خواهد بود كه تخلخل و حفرات طراحي شده در آنها مورد استفده قرار گيرد. اين كاشي ها Ventilated Facade ناميده مي شوند و شركت Nuovo Corso در منطقه Reggio Emilia ايتاليا اولين كارخانه اختصاصي اين محصول است كه به كمك Sacmi‌ تاسيس شده است. شعار تبليغاتي آنها توليد "ديوارهايي است كه نفس مي كشند" يا "A wall that breathes".

ساختارهای بتن بواسطه واکنش‌پذیری سیلیکای قلیایی (ASR) – یک واکنش شیمیایی که سبب شکاف‌هایی در این ماده می‌شود – بصورت ناگهانی ترک برداشته و فرسوده می‌شوند. اکنون جون بلکوویتز در موسسه فناوری استیون با مطالعه واکنش‌های شیمیایی داخل بتن در مقیاس نانو، طرح‌های برای حل این مشکل ارائه کرده است. این محقق از ابزارهای تعیین مشخصات نانوساختارها استفاده کرد و نشان داد که استفاده بهینه از نانوسیلیکا، مخلوط بتنی جدیدی ایجاد خواهد کرد که منجر به ساختمان‌ها، جاده‌ها، پیاده‌روها، راه‌پله‌ها و سدهای مستحکم‌تری خواهد شد. ‌

 هنگاميكه فرآيند سايش، بصورت خشك انجام مي شود، معمولا توزيع اندزه ذرات نرمال، حاصل نمي شود و درصد ذرات بسيار ريز افزايش مي يابد. در برخي موارد نيز توزيع اندازه ذرات سايش يافته Bimodal‌ خواهد شد. توزيع اندازه ذرات چنين پودري به شرح ذيل خواهد بود:

250 µm: 0 %

 150 µm: 0.14 %

125 µm: 0.40 %

63 µm: 12.26 %

63 µm: 87.20 % <

شركت Manferedini & Schianchi ادعا مي كند كه به كمك آسياب خشك خود (new Molomax^® pendular mills) و سيستم گرانول يا آگلومره كننده خود (Forgia^® vertical) بر مشكلات فوق غلبه كرده است و هم اكنون ميليون ها متر مربع كاشي با تكنولوژي وي از جمله در شركت RAK در حال توليد است.

ايشان مزاياي سيستم خود را موارد ذيل عنوان كرده اند:

1-     كاهش مصرف مواد اوليه

2-    كاهش مصرف انرژي الكتريكي و حرارتي و همچنين مصرف آب

3-    حذف مواد روانساز

4-    بازيافت كامل ضايعات

5-    كاهش فضاي مورد نياز براي انجام فرآيند سايش

6-    كاهش آلودگي هاي محيط زيست و افزايش سلامت محيط كار (به نظر بنده اين سيستم بصورت بسته طراحي شده است و هيچ گرد و غبار و آبي وارد محيط نخواهد شد).

همانطور كه اشاره شد اين فرآيند از يك سيستم گرانول كننده و توزيع كننده اندازه دانه بهره مي برد كه به كمك مقدار مورد نياز آب، گرانول هاي مناسب را براي پرس توليد مي كند. توزيع اندازه ذرات گرانول به شرح ذيل مي باشد و از ذرات ريزتري نسبت به گرانول هاي ديگر تشكيل شده است. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از اين گرانول ها در ادامه آورده شده است.

اندك 800 µm:

 800-250 µm: 25-40 %

250-125 µm: 20-25 %

125-63 µm: 20-25 %

63 µm: 20-15 % >

در اختيار داشتن چنين گرانول هايي كه از ذرات بسيار ريز مواد اوليه تشكيل شده اند باعث افزايش كيفيت سطحي محصول، كاهش دماي پخت و يا كاهش زمان پخت مي شود.

به نظر مي رسد آخرين نوآوري ها در صنعت كاشي به سمت توليد كاشي هايي مي باشد كه عايق صوتي و حرارتي مي باشند، مي توان برق و انرژي گرمايي را به كمك آنها توليد نمود. اين مسأله كم كم به واقعيت تبديل مي شود.

نصب خشك جاي خود را به كاشي هاي پرسلاني متخلخلي خواهد داد كه شكل و سايز تخلخل آن به كمك فرآيند Extrusion كنترل خواهد شد. از اين تخلخل ها و حفرات مي توان به عنوان عايق صوتي و حرارتي استفاده نمود. در اين كاشي ها اين امكان وجود دارد كه انواع سنسور و سلول هاي خورشيدي را تعبيه نمود. با توجه به جذب آب صفر بدنه هاي پرسلاني، مي توان از ميان اين حفرات آب سرد و يا گرم عبور داد. حتي لوله كشي ساختمان را نيز مي توان از ميان كاشي عبور داد.

بطور خلاصه هدف آتي، توليد كاشي هايي خواهد بود كه تخلخل و حفرات طراحي شده در آنها مورد استفده قرار گيرد. اين كاشي ها Ventilated Facade ناميده مي شوند و شركت Nuovo Corso در منطقه Reggio Emilia ايتاليا اولين كارخانه اختصاصي اين محصول است كه به كمك Sacmi‌ تاسيس شده است. شعار تبليغاتي آنها توليد "ديوارهايي است كه نفس مي كشند" يا "A wall that breathes".

 هنگاميكه فرآيند سايش، بصورت خشك انجام مي شود، معمولا توزيع اندزه ذرات نرمال، حاصل نمي شود و درصد ذرات بسيار ريز افزايش مي يابد. در برخي موارد نيز توزيع اندازه ذرات سايش يافته Bimodal‌ خواهد شد. توزيع اندازه ذرات چنين پودري به شرح ذيل خواهد بود:

250 µm: 0 %

 150 µm: 0.14 %

125 µm: 0.40 %

63 µm: 12.26 %

63 µm: 87.20 % <

شركت Manferedini & Schianchi ادعا مي كند كه به كمك آسياب خشك خود (new Molomax^® pendular mills) و سيستم گرانول يا آگلومره كننده خود (Forgia^® vertical) بر مشكلات فوق غلبه كرده است و هم اكنون ميليون ها متر مربع كاشي با تكنولوژي وي از جمله در شركت RAK در حال توليد است.

ايشان مزاياي سيستم خود را موارد ذيل عنوان كرده اند:

1-     كاهش مصرف مواد اوليه

2-    كاهش مصرف انرژي الكتريكي و حرارتي و همچنين مصرف آب

3-    حذف مواد روانساز

4-    بازيافت كامل ضايعات

5-    كاهش فضاي مورد نياز براي انجام فرآيند سايش

6-    كاهش آلودگي هاي محيط زيست و افزايش سلامت محيط كار (به نظر بنده اين سيستم بصورت بسته طراحي شده است و هيچ گرد و غبار و آبي وارد محيط نخواهد شد).

همانطور كه اشاره شد اين فرآيند از يك سيستم گرانول كننده و توزيع كننده اندازه دانه بهره مي برد كه به كمك مقدار مورد نياز آب، گرانول هاي مناسب را براي پرس توليد مي كند. توزيع اندازه ذرات گرانول به شرح ذيل مي باشد و از ذرات ريزتري نسبت به گرانول هاي ديگر تشكيل شده است. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از اين گرانول ها در ادامه آورده شده است.

اندك 800 µm:

 800-250 µm: 25-40 %

250-125 µm: 20-25 %

125-63 µm: 20-25 %

63 µm: 20-15 % >

در اختيار داشتن چنين گرانول هايي كه از ذرات بسيار ريز مواد اوليه تشكيل شده اند باعث افزايش كيفيت سطحي محصول، كاهش دماي پخت و يا كاهش زمان پخت مي شود.

ساختارهای بتن بواسطه واکنش‌پذیری سیلیکای قلیایی (ASR) – یک واکنش شیمیایی که سبب شکاف‌هایی در این ماده می‌شود – بصورت ناگهانی ترک برداشته و فرسوده می‌شوند. اکنون جون بلکوویتز در موسسه فناوری استیون با مطالعه واکنش‌های شیمیایی داخل بتن در مقیاس نانو، طرح‌های برای حل این مشکل ارائه کرده است. این محقق از ابزارهای تعیین مشخصات نانوساختارها استفاده کرد و نشان داد که استفاده بهینه از نانوسیلیکا، مخلوط بتنی جدیدی ایجاد خواهد کرد که منجر به ساختمان‌ها، جاده‌ها، پیاده‌روها، راه‌پله‌ها و سدهای مستحکم‌تری خواهد شد. ‌

 هنگاميكه فرآيند سايش، بصورت خشك انجام مي شود، معمولا توزيع اندزه ذرات نرمال، حاصل نمي شود و درصد ذرات بسيار ريز افزايش مي يابد. در برخي موارد نيز توزيع اندازه ذرات سايش يافته Bimodal‌ خواهد شد. توزيع اندازه ذرات چنين پودري به شرح ذيل خواهد بود:

250 µm: 0 %

 150 µm: 0.14 %

125 µm: 0.40 %

63 µm: 12.26 %

63 µm: 87.20 % <

شركت Manferedini & Schianchi ادعا مي كند كه به كمك آسياب خشك خود (new Molomax^® pendular mills) و سيستم گرانول يا آگلومره كننده خود (Forgia^® vertical) بر مشكلات فوق غلبه كرده است و هم اكنون ميليون ها متر مربع كاشي با تكنولوژي وي از جمله در شركت RAK در حال توليد است.

ايشان مزاياي سيستم خود را موارد ذيل عنوان كرده اند:

1-     كاهش مصرف مواد اوليه

2-    كاهش مصرف انرژي الكتريكي و حرارتي و همچنين مصرف آب

3-    حذف مواد روانساز

4-    بازيافت كامل ضايعات

5-    كاهش فضاي مورد نياز براي انجام فرآيند سايش

6-    كاهش آلودگي هاي محيط زيست و افزايش سلامت محيط كار (به نظر بنده اين سيستم بصورت بسته طراحي شده است و هيچ گرد و غبار و آبي وارد محيط نخواهد شد).

همانطور كه اشاره شد اين فرآيند از يك سيستم گرانول كننده و توزيع كننده اندازه دانه بهره مي برد كه به كمك مقدار مورد نياز آب، گرانول هاي مناسب را براي پرس توليد مي كند. توزيع اندازه ذرات گرانول به شرح ذيل مي باشد و از ذرات ريزتري نسبت به گرانول هاي ديگر تشكيل شده است. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از اين گرانول ها در ادامه آورده شده است.

اندك 800 µm:

 800-250 µm: 25-40 %

250-125 µm: 20-25 %

125-63 µm: 20-25 %

63 µm: 20-15 % >

در اختيار داشتن چنين گرانول هايي كه از ذرات بسيار ريز مواد اوليه تشكيل شده اند باعث افزايش كيفيت سطحي محصول، كاهش دماي پخت و يا كاهش زمان پخت مي شود.

 هنگاميكه فرآيند سايش، بصورت خشك انجام مي شود، معمولا توزيع اندزه ذرات نرمال، حاصل نمي شود و درصد ذرات بسيار ريز افزايش مي يابد. در برخي موارد نيز توزيع اندازه ذرات سايش يافته Bimodal‌ خواهد شد. توزيع اندازه ذرات چنين پودري به شرح ذيل خواهد بود:

250 µm: 0 %

 150 µm: 0.14 %

125 µm: 0.40 %

63 µm: 12.26 %

63 µm: 87.20 % <

شركت Manferedini & Schianchi ادعا مي كند كه به كمك آسياب خشك خود (new Molomax^® pendular mills) و سيستم گرانول يا آگلومره كننده خود (Forgia^® vertical) بر مشكلات فوق غلبه كرده است و هم اكنون ميليون ها متر مربع كاشي با تكنولوژي وي از جمله در شركت RAK در حال توليد است.

ايشان مزاياي سيستم خود را موارد ذيل عنوان كرده اند:

1-     كاهش مصرف مواد اوليه

2-    كاهش مصرف انرژي الكتريكي و حرارتي و همچنين مصرف آب

3-    حذف مواد روانساز

4-    بازيافت كامل ضايعات

5-    كاهش فضاي مورد نياز براي انجام فرآيند سايش

6-    كاهش آلودگي هاي محيط زيست و افزايش سلامت محيط كار (به نظر بنده اين سيستم بصورت بسته طراحي شده است و هيچ گرد و غبار و آبي وارد محيط نخواهد شد).

همانطور كه اشاره شد اين فرآيند از يك سيستم گرانول كننده و توزيع كننده اندازه دانه بهره مي برد كه به كمك مقدار مورد نياز آب، گرانول هاي مناسب را براي پرس توليد مي كند. توزيع اندازه ذرات گرانول به شرح ذيل مي باشد و از ذرات ريزتري نسبت به گرانول هاي ديگر تشكيل شده است. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از اين گرانول ها در ادامه آورده شده است.

اندك 800 µm:

 800-250 µm: 25-40 %

250-125 µm: 20-25 %

125-63 µm: 20-25 %

63 µm: 20-15 % >

در اختيار داشتن چنين گرانول هايي كه از ذرات بسيار ريز مواد اوليه تشكيل شده اند باعث افزايش كيفيت سطحي محصول، كاهش دماي پخت و يا كاهش زمان پخت مي شود.

ساختارهای بتن بواسطه واکنش‌پذیری سیلیکای قلیایی (ASR) – یک واکنش شیمیایی که سبب شکاف‌هایی در این ماده می‌شود – بصورت ناگهانی ترک برداشته و فرسوده می‌شوند. اکنون جون بلکوویتز در موسسه فناوری استیون با مطالعه واکنش‌های شیمیایی داخل بتن در مقیاس نانو، طرح‌های برای حل این مشکل ارائه کرده است. این محقق از ابزارهای تعیین مشخصات نانوساختارها استفاده کرد و نشان داد که استفاده بهینه از نانوسیلیکا، مخلوط بتنی جدیدی ایجاد خواهد کرد که منجر به ساختمان‌ها، جاده‌ها، پیاده‌روها، راه‌پله‌ها و سدهای مستحکم‌تری خواهد شد. ‌

 هنگاميكه فرآيند سايش، بصورت خشك انجام مي شود، معمولا توزيع اندزه ذرات نرمال، حاصل نمي شود و درصد ذرات بسيار ريز افزايش مي يابد. در برخي موارد نيز توزيع اندازه ذرات سايش يافته Bimodal‌ خواهد شد. توزيع اندازه ذرات چنين پودري به شرح ذيل خواهد بود:

250 µm: 0 %

 150 µm: 0.14 %

125 µm: 0.40 %

63 µm: 12.26 %

63 µm: 87.20 % <

شركت Manferedini & Schianchi ادعا مي كند كه به كمك آسياب خشك خود (new Molomax^® pendular mills) و سيستم گرانول يا آگلومره كننده خود (Forgia^® vertical) بر مشكلات فوق غلبه كرده است و هم اكنون ميليون ها متر مربع كاشي با تكنولوژي وي از جمله در شركت RAK در حال توليد است.

ايشان مزاياي سيستم خود را موارد ذيل عنوان كرده اند:

1-     كاهش مصرف مواد اوليه

2-    كاهش مصرف انرژي الكتريكي و حرارتي و همچنين مصرف آب

3-    حذف مواد روانساز

4-    بازيافت كامل ضايعات

5-    كاهش فضاي مورد نياز براي انجام فرآيند سايش

6-    كاهش آلودگي هاي محيط زيست و افزايش سلامت محيط كار (به نظر بنده اين سيستم بصورت بسته طراحي شده است و هيچ گرد و غبار و آبي وارد محيط نخواهد شد).

همانطور كه اشاره شد اين فرآيند از يك سيستم گرانول كننده و توزيع كننده اندازه دانه بهره مي برد كه به كمك مقدار مورد نياز آب، گرانول هاي مناسب را براي پرس توليد مي كند. توزيع اندازه ذرات گرانول به شرح ذيل مي باشد و از ذرات ريزتري نسبت به گرانول هاي ديگر تشكيل شده است. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از اين گرانول ها در ادامه آورده شده است.

اندك 800 µm:

 800-250 µm: 25-40 %

250-125 µm: 20-25 %

125-63 µm: 20-25 %

63 µm: 20-15 % >

در اختيار داشتن چنين گرانول هايي كه از ذرات بسيار ريز مواد اوليه تشكيل شده اند باعث افزايش كيفيت سطحي محصول، كاهش دماي پخت و يا كاهش زمان پخت مي شود.

 هنگاميكه فرآيند سايش، بصورت خشك انجام مي شود، معمولا توزيع اندزه ذرات نرمال، حاصل نمي شود و درصد ذرات بسيار ريز افزايش مي يابد. در برخي موارد نيز توزيع اندازه ذرات سايش يافته Bimodal‌ خواهد شد. توزيع اندازه ذرات چنين پودري به شرح ذيل خواهد بود:

250 µm: 0 %

 150 µm: 0.14 %

125 µm: 0.40 %

63 µm: 12.26 %

63 µm: 87.20 % <

شركت Manferedini & Schianchi ادعا مي كند كه به كمك آسياب خشك خود (new Molomax^® pendular mills) و سيستم گرانول يا آگلومره كننده خود (Forgia^® vertical) بر مشكلات فوق غلبه كرده است و هم اكنون ميليون ها متر مربع كاشي با تكنولوژي وي از جمله در شركت RAK در حال توليد است.

ايشان مزاياي سيستم خود را موارد ذيل عنوان كرده اند:

1-     كاهش مصرف مواد اوليه

2-    كاهش مصرف انرژي الكتريكي و حرارتي و همچنين مصرف آب

3-    حذف مواد روانساز

4-    بازيافت كامل ضايعات

5-    كاهش فضاي مورد نياز براي انجام فرآيند سايش

6-    كاهش آلودگي هاي محيط زيست و افزايش سلامت محيط كار (به نظر بنده اين سيستم بصورت بسته طراحي شده است و هيچ گرد و غبار و آبي وارد محيط نخواهد شد).

همانطور كه اشاره شد اين فرآيند از يك سيستم گرانول كننده و توزيع كننده اندازه دانه بهره مي برد كه به كمك مقدار مورد نياز آب، گرانول هاي مناسب را براي پرس توليد مي كند. توزيع اندازه ذرات گرانول به شرح ذيل مي باشد و از ذرات ريزتري نسبت به گرانول هاي ديگر تشكيل شده است. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از اين گرانول ها در ادامه آورده شده است.

اندك 800 µm:

 800-250 µm: 25-40 %

250-125 µm: 20-25 %

125-63 µm: 20-25 %

63 µm: 20-15 % >

در اختيار داشتن چنين گرانول هايي كه از ذرات بسيار ريز مواد اوليه تشكيل شده اند باعث افزايش كيفيت سطحي محصول، كاهش دماي پخت و يا كاهش زمان پخت مي شود.

ساختارهای بتن بواسطه واکنش‌پذیری سیلیکای قلیایی (ASR) – یک واکنش شیمیایی که سبب شکاف‌هایی در این ماده می‌شود – بصورت ناگهانی ترک برداشته و فرسوده می‌شوند. اکنون جون بلکوویتز در موسسه فناوری استیون با مطالعه واکنش‌های شیمیایی داخل بتن در مقیاس نانو، طرح‌های برای حل این مشکل ارائه کرده است. این محقق از ابزارهای تعیین مشخصات نانوساختارها استفاده کرد و نشان داد که استفاده بهینه از نانوسیلیکا، مخلوط بتنی جدیدی ایجاد خواهد کرد که منجر به ساختمان‌ها، جاده‌ها، پیاده‌روها، راه‌پله‌ها و سدهای مستحکم‌تری خواهد شد. ‌

ترجمه و تدوین

محمد مهدی شمسایی

پیشرفت تکنولوژی ساخت سرامیک‌ها در چند دهه اخیر همراه با علاقه‌مندی ایجاد شده در جهت کاهش مصرف انرژی، صنعت تولید کاشی و سرامیک را به سمت استفاده از ماشین‌آلات و ابزارهایی هدایت کرده است که سرعت تولید را افزایش می‌دهند. بدین منظور کوره‌های رولری به‌طور گسترده‌ای مورد استقبال و استفاده صنعتگران قرار گرفتند.

کوره‌های رولری بهترین نوع کوره جهت پخت کاشی می‌باشند و اکنون در تمام دنیا برای پروسه تولید پذیرفته شده‌اند. طراحی این کوره‌ها به نحوی است که می‌توان سیکل دمایی پخت را که برای هر محصول  ممکن است متفاوت باشد، با طراحی نمودار دما – زمان تکرارپذیر کرد.

در این نوع از کوره، کاشی‌ها روی رولرهایی که با موتور به چرخش در می‌آیند با سرعت ثابت حرکت کرده و از مناطق مختلف دمایی می‌گذرند. این مناطق دمایی به نحوی روی کاشی‌ها اعمال می‌شوند که دیاگرام دما – زمان مورد نظر تحقق یابد. واضح است که طراحی و ساخت کوره‌های رولری و نیز منحنی پخت به گونه‌ای است که در کوتاه‌ترین زمان ممکن و با کمترین میزان مصرف انرژی محصولی با کیفیت مورد نظر تولید گردد.

در نگاه کلی می‌توان کوره را متشکل از دو قسمت دانست که در قسمت اول کاشی‌ها حرارت دیده و در بخش دوم سرد می‌شوند. در تصویر 1 قسمت‌های مهم تشکیل‌دهنده یک کوره رولری شامل مشعل‌ها، ترموکوپل‌ها، بافل‌ها و مسیرهای هوا و گاز احتراقی به‌طور شماتیک نشان‌داده شده‌اند که در بخش‌های بعدی به تفصیل مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

خلاصه:

بهينه‌سازي يك فاكتور كليدي است كه تكنسين‌ها و محققين نمي‌توانند از آن به آساني صرف‌نظر كنند زيرا اين فاكتور بر روي كيفيت و توجيه داشتن اقتصادي فرآيند تاثيرگذار است. هنگامي كه متغيرهاي زيادي در يك فرآيند نقش داشته باشند، جهت كنترل فرآيند روش‌هاي DOE يا Design of Experiment (طراحي آزمايش‌ها) و ANN يا Artificial Neural Network (شبكه هوش مصنوعي) براي كنترل فاكتورهايي كه به نظر مي‌رسد از كنترل خارج شده‌اند بكار مي‌آيد. براي ايجاد يك مدل بهينه‌سازي، اطلاعاتي عددي از فرآيند و يا محصول مورد نياز است. اطلاعات و دانش عملي، فضا را براي صورت‌هاي ذهني كاهش مي‌دهد. بهينه‌سازي سيستماتيك در زمينه‌هاي مختلفي مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. اين مقاله به طور ويژه به رفتار رئولوژيكي سوسپانسيون‌هاي سراميكي و نقش توزيع اندازه دانه در اين ميان مي‌پردازد.

--------------------------------------------------------------------------------------------

كلمات كليدي: بهينه‌سازي، رفتار رئولوژيكي، سوسپانسيون‌هاي سراميكي، توزيع اندازه دانه، شبكه هوش مصنوعي، طراحي آزمايش‌ها

--------------------------------------------------------------------------------------------

مقدمه:

واژه "بهينه‌سازي" به چه معناست؟ اگر به دايره‌المعارف نگاهي بيندازيم به اين تعاريف درخصوص بهينه‌سازي برخواهيم خورد: نقش، فرآيند، روش و يا متدولوژي‌اي كه با استفاده از آن چيزي اعم از طراحي، سيستم و ... را تا حد امكان بدون عيب، كاربردي و موثر سازد. به‌طور ويژه به رويه‌اي وابسته به رياضيات اطلاق مي‌گردد كه براي يافتن بيشترين تابع به‌كار مي‌رود. هم‌چنين تعاريف ديگري چون نقش و يا فرآيندي كه براي بهبود بخشيدن به وضعيت چيزي به‌كار مي‌رود. (ديكشنري آكسفورد)

به دليل تاثير فرآيند بهينه‌سازي بر بهبود كيفي نهايي محصولات و كاهش هزينه‌هاي توليد اين فرآيند نقش به‌سزايي در توليد دارد. ريشه فرآيند بهينه‌سازي در دانشي است كه ما نسبت به فرآيند توليد و مواد اوليه داريم. بدون فرآيند بهينه‌سازي رسيدن به كيفيت بالا در محصولات، كاري بسيار سخت است و نتيجه كار رضايت‌بخش نخواهد بود.

محققين و تكنسين‌ها اغلب تمايل دارند كه بدانند چه متغيري بر روي سيستم تاثير زيادي دارد و اطلاعات كيفي معمولاً براي رسيدن به كيفيت مطلوب كافي نيست. براي اين‌كه به شرايط مطلوب‌تري در فرآيند توليد دست يافت بايد اطلاعات كمي نيز در كنار اطلاعات كيفي مورد بررسي قرار گيرد. اگر متغيرهاي فرآيند به‌طور كامل تعريف شده و تاثيرات آن‌ها در فرآيند مشخص شوند قطعاً كار بيهوده‌اي صورت نپذيرفته است. در بسياري از موارد بايد اثر متقابل فرآيندها مورد بررسي قرار گيرد و اين اثر در بيشتر مواقع تاثير نهايي بيشتري در مقايسه با مجموع تاثيرات تك‌تك پارامترها دارد.

خوشبختانه ابزاري براي حل مشكلات و سختي‌هاي اين كار وجود دارد. روش‌هاي اصلاح شده آناليز داده‌ها با ايجاد مدل‌هاي رياضي براي فرآيند بهينه‌سازي مي‌تواند مورد مصرف قرار گيرد. هم‌چنين در اين راستا مي‌توان از نرم‌افزارهاي مختلفي كه در بازار وجود دارد براي ايجاد يك مدل رياضي صنعتي كمك گرفت. براي آموزش اين نرم‌افزارها معمولاً نياز به مهارت خاصي نيست كه با سه الي چهار روز آموزش امكان كار وجود خواهد داشت. در اين مقاله به طور ويژه به استفاده از اين روش براي بهينه‌سازي سوسپانسيون‌هاي سراميكي و دانه‌بندي مواد، بدون درنظر گرفتن ساير مراحل توليدي پرداخته شده است.

براي شروع مدل بهينه‌سازي نياز به اطلاعات عددي از فرآيند  يا توليد وجود دارد. اطلاعات و دانش عيني، در حقيقت براي به حداقل رساندن فاصله براي جنبه‌هاي ذهني است. اين كار باعث مي‌شود كه نتايج مطمئن‌تر و صحيح‌تر شده و محققين بتوانند به نتايج قابل قبول‌تري دست بيابند.

رئولوژي علمي است كه در آن از رفتار ماده هنگامي كه تحت تاثير نيروي خارجي قرار مي‌گيرد بحث مي‌نمايد. با دانستن رفتار رئولوژيك يك سوسپانسيون مي‌توانيم فرآيند سايش را بهينه نموده و مشكلات سيلوهاي ذخيره‌سازي دوغاب و اسپري‌دراير را كاهش دهيم. روش‌هاي متفاوتي براي اندازه‌گيري رفتار رئولوژيك مواد وجود دارد. روش مطلق كه در آن متغيرهاي اصلي رئولوژي ماده اندازه‌گيري مي‌‌شود كه روشي ساده‌تر بوده ولي دقت بالايي ندارد. مي‌توان از نتايج بدست آمده مواردي را كه براي مدل‌سازي و بهينه‌سازي نياز است استخراج نمود.

فاكتور توزيع اندازه دانه يك فاكتور اصلي براي كنترل رفتار رئولوژيك ماده است. تعريف توزيع اندازه دانه يك مفهوم تجربي است و به عنوان مثال فقط در حالتي كه دانه‌ها كاملاً شكل كروي داشته باشند مي‌توان درخصوص اندازه دانه صحبت نمود. ذراتي كه شكل ظاهري‌شان كمي از شكل طبيعي انحراف دارد، اندازه‌هاي بسيار متفاوتي دارند و بايد درنظر داشت كه كار با دانه‌هاي با شكل‌هاي غيرمتعارف پيچيده‌تر است. علاوه بر اين نتايج  آناليز اندازه دانه بستگي به خواص فيزيكي پايه ماده نيز دارد. به عبارت ديگر استفاده از روش‌هاي اندازه‌گيري متفاوت همانند الك كردن، تعيين توزيع اندازه با استفاده از اشعه x و آناليز تصويري نتايج متفاوتي را ارايه مي‌نمايد. بهتر است از مقايسه آناليز با استفاده از روش‌هاي متقفاوت اجتناب نمود. در شكل 1 نمونه‌اي از توزيع اندازه دانه تهيه شده از روش آناليز برگشت نور نشان داده شده است.

در عمل توزيع اندازه دانه تاثير مستقيم بر رئولوژي سوسپانسيون دارد ولي اين فقط بر روي ويسكوزيته نيست. اگر تعداد دانه‌هاي مشابه و با اندازه يكسان افزايش داشته باشد، موجب مي‌‌شود كه ويسكوزيته دوغاب بيشتر شود زيرا در اين حالت تعداد ذرات كوچك‌تر كه فضاي خالي بين دانه‌ها را پر مي‌كند كاهش يافته و در نتيجه فضاي بين ذرات افزايش مي‌يابد و مايع بيشتري در بين حفره‌ها گير كرده و نقش لغزانندگي مايع كاهش مي‌يابد.

مطلب كامل اين مقاله در شماره 10 نشريه سراميك و ساختمان به چاپ رسيده است.

يراي مشاهده ادامه مطلب با ما تماس بگيريد:

info@ceramic-sakhteman.com

خلاصه:

بهينه‌سازي يك فاكتور كليدي است كه تكنسين‌ها و محققين نمي‌توانند از آن به آساني صرف‌نظر كنند زيرا اين فاكتور بر روي كيفيت و توجيه داشتن اقتصادي فرآيند تاثيرگذار است. هنگامي كه متغيرهاي زيادي در يك فرآيند نقش داشته باشند، جهت كنترل فرآيند روش‌هاي DOE يا Design of Experiment (طراحي آزمايش‌ها) و ANN يا Artificial Neural Network (شبكه هوش مصنوعي) براي كنترل فاكتورهايي كه به نظر مي‌رسد از كنترل خارج شده‌اند بكار مي‌آيد. براي ايجاد يك مدل بهينه‌سازي، اطلاعاتي عددي از فرآيند و يا محصول مورد نياز است. اطلاعات و دانش عملي، فضا را براي صورت‌هاي ذهني كاهش مي‌دهد. بهينه‌سازي سيستماتيك در زمينه‌هاي مختلفي مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. اين مقاله به طور ويژه به رفتار رئولوژيكي سوسپانسيون‌هاي سراميكي و نقش توزيع اندازه دانه در اين ميان مي‌پردازد.

--------------------------------------------------------------------------------------------

كلمات كليدي: بهينه‌سازي، رفتار رئولوژيكي، سوسپانسيون‌هاي سراميكي، توزيع اندازه دانه، شبكه هوش مصنوعي، طراحي آزمايش‌ها

--------------------------------------------------------------------------------------------

مقدمه:

واژه "بهينه‌سازي" به چه معناست؟ اگر به دايره‌المعارف نگاهي بيندازيم به اين تعاريف درخصوص بهينه‌سازي برخواهيم خورد: نقش، فرآيند، روش و يا متدولوژي‌اي كه با استفاده از آن چيزي اعم از طراحي، سيستم و ... را تا حد امكان بدون عيب، كاربردي و موثر سازد. به‌طور ويژه به رويه‌اي وابسته به رياضيات اطلاق مي‌گردد كه براي يافتن بيشترين تابع به‌كار مي‌رود. هم‌چنين تعاريف ديگري چون نقش و يا فرآيندي كه براي بهبود بخشيدن به وضعيت چيزي به‌كار مي‌رود. (ديكشنري آكسفورد)

به دليل تاثير فرآيند بهينه‌سازي بر بهبود كيفي نهايي محصولات و كاهش هزينه‌هاي توليد اين فرآيند نقش به‌سزايي در توليد دارد. ريشه فرآيند بهينه‌سازي در دانشي است كه ما نسبت به فرآيند توليد و مواد اوليه داريم. بدون فرآيند بهينه‌سازي رسيدن به كيفيت بالا در محصولات، كاري بسيار سخت است و نتيجه كار رضايت‌بخش نخواهد بود.

محققين و تكنسين‌ها اغلب تمايل دارند كه بدانند چه متغيري بر روي سيستم تاثير زيادي دارد و اطلاعات كيفي معمولاً براي رسيدن به كيفيت مطلوب كافي نيست. براي اين‌كه به شرايط مطلوب‌تري در فرآيند توليد دست يافت بايد اطلاعات كمي نيز در كنار اطلاعات كيفي مورد بررسي قرار گيرد. اگر متغيرهاي فرآيند به‌طور كامل تعريف شده و تاثيرات آن‌ها در فرآيند مشخص شوند قطعاً كار بيهوده‌اي صورت نپذيرفته است. در بسياري از موارد بايد اثر متقابل فرآيندها مورد بررسي قرار گيرد و اين اثر در بيشتر مواقع تاثير نهايي بيشتري در مقايسه با مجموع تاثيرات تك‌تك پارامترها دارد.

خوشبختانه ابزاري براي حل مشكلات و سختي‌هاي اين كار وجود دارد. روش‌هاي اصلاح شده آناليز داده‌ها با ايجاد مدل‌هاي رياضي براي فرآيند بهينه‌سازي مي‌تواند مورد مصرف قرار گيرد. هم‌چنين در اين راستا مي‌توان از نرم‌افزارهاي مختلفي كه در بازار وجود دارد براي ايجاد يك مدل رياضي صنعتي كمك گرفت. براي آموزش اين نرم‌افزارها معمولاً نياز به مهارت خاصي نيست كه با سه الي چهار روز آموزش امكان كار وجود خواهد داشت. در اين مقاله به طور ويژه به استفاده از اين روش براي بهينه‌سازي سوسپانسيون‌هاي سراميكي و دانه‌بندي مواد، بدون درنظر گرفتن ساير مراحل توليدي پرداخته شده است.

براي شروع مدل بهينه‌سازي نياز به اطلاعات عددي از فرآيند  يا توليد وجود دارد. اطلاعات و دانش عيني، در حقيقت براي به حداقل رساندن فاصله براي جنبه‌هاي ذهني است. اين كار باعث مي‌شود كه نتايج مطمئن‌تر و صحيح‌تر شده و محققين بتوانند به نتايج قابل قبول‌تري دست بيابند.

رئولوژي علمي است كه در آن از رفتار ماده هنگامي كه تحت تاثير نيروي خارجي قرار مي‌گيرد بحث مي‌نمايد. با دانستن رفتار رئولوژيك يك سوسپانسيون مي‌توانيم فرآيند سايش را بهينه نموده و مشكلات سيلوهاي ذخيره‌سازي دوغاب و اسپري‌دراير را كاهش دهيم. روش‌هاي متفاوتي براي اندازه‌گيري رفتار رئولوژيك مواد وجود دارد. روش مطلق كه در آن متغيرهاي اصلي رئولوژي ماده اندازه‌گيري مي‌‌شود كه روشي ساده‌تر بوده ولي دقت بالايي ندارد. مي‌توان از نتايج بدست آمده مواردي را كه براي مدل‌سازي و بهينه‌سازي نياز است استخراج نمود.

فاكتور توزيع اندازه دانه يك فاكتور اصلي براي كنترل رفتار رئولوژيك ماده است. تعريف توزيع اندازه دانه يك مفهوم تجربي است و به عنوان مثال فقط در حالتي كه دانه‌ها كاملاً شكل كروي داشته باشند مي‌توان درخصوص اندازه دانه صحبت نمود. ذراتي كه شكل ظاهري‌شان كمي از شكل طبيعي انحراف دارد، اندازه‌هاي بسيار متفاوتي دارند و بايد درنظر داشت كه كار با دانه‌هاي با شكل‌هاي غيرمتعارف پيچيده‌تر است. علاوه بر اين نتايج  آناليز اندازه دانه بستگي به خواص فيزيكي پايه ماده نيز دارد. به عبارت ديگر استفاده از روش‌هاي اندازه‌گيري متفاوت همانند الك كردن، تعيين توزيع اندازه با استفاده از اشعه x و آناليز تصويري نتايج متفاوتي را ارايه مي‌نمايد. بهتر است از مقايسه آناليز با استفاده از روش‌هاي متقفاوت اجتناب نمود. در شكل 1 نمونه‌اي از توزيع اندازه دانه تهيه شده از روش آناليز برگشت نور نشان داده شده است.

در عمل توزيع اندازه دانه تاثير مستقيم بر رئولوژي سوسپانسيون دارد ولي اين فقط بر روي ويسكوزيته نيست. اگر تعداد دانه‌هاي مشابه و با اندازه يكسان افزايش داشته باشد، موجب مي‌‌شود كه ويسكوزيته دوغاب بيشتر شود زيرا در اين حالت تعداد ذرات كوچك‌تر كه فضاي خالي بين دانه‌ها را پر مي‌كند كاهش يافته و در نتيجه فضاي بين ذرات افزايش مي‌يابد و مايع بيشتري در بين حفره‌ها گير كرده و نقش لغزانندگي مايع كاهش مي‌يابد.

مطلب كامل اين مقاله در شماره 10 نشريه سراميك و ساختمان به چاپ رسيده است.

يراي مشاهده ادامه مطلب با ما تماس بگيريد:

info@ceramic-sakhteman.com