"Małe Techno", czyli duże zmiany

Sprzęt, który wzbogaci uczelniane laboratoria trafi do Wydziału Nauk Technicznych, Wydziału Matematyki i Informatyki oraz Wydziału Geodezji i Gospodarki Przestrzennej w ramach Projektu „Wyposażenie w sprzęt aparaturowy laboratoriów nauk technicznych na rzecz zwiększenia ogólnodostępnej oferty badawczej UWM w Olsztynie". Projekt potocznie nazywany jest „Małym Techno", bo uzupełnia inne przedsięwzięcie realizowane na naszej uczelni - Projekt Techno, w ramach, którego budujemy i modernizujemy bazę dydaktyczną dla Wydziału Nauk Technicznych i Wydziału Matematyki i Informatyki.

- Nasze potrzeby są duże, ale Projekt „Małe Techno" w dużym zakresie wypełni aktualne zapotrzebowanie aparaturowe - ocenia prof. Józef Górniewicz, rektor UWM. - Powstaną nowe obiekty Wydziału Nauk Technicznych i gdyby nie „Małe Techno" to przez wiele lat musielibyśmy poszukiwać środków, żeby je wyposażyć. To nie koniec inwestycji aparaturowych na Wydziale, bo czeka nas jeszcze m.in. odnowienie parku maszynowego, jak i doposażenie mechatroniki. Katedra Mechatroniki posiada już doskonały sprzęt, ale to jest tak dynamiczna nauka, że cały czas trzeba ją odnawiać i uzupełniać.

Największy udział w „Małym Techno" ma Wydział Nauk Technicznych, który wyposaży budynek i laboratoria przeznaczone dla kierunku budownictwo (obiekt budowany jest w tej chwili przy ul. Heweliusza - red.). Nowa aparatura trafi do trzech laboratoriów: geotechniki i budownictwa drogowego, budowli i konstrukcji inżynierskich, materiałów budowlanych i fizyki budowli.

W pierwszym laboratorium znajdą się pracownie: geotechniki i budownictwa drogowego, materiałów i nawierzchni drogowych oraz pracownia badań nieniszczących.

- W pracowni badań nieniszczących będziemy mogli badać beton oraz inne materiały wykorzystywane do budowy konstrukcji drogowych - mówi dr hab. inż. Robert Wójcik, prof. UWM z Wydziału Nauk Technicznych. - Ocena stanu technicznego metodami nieniszczącymi wymaga przeprowadzenia skalowania urządzeń pomiarowych. W tym celu pobiera się z konstrukcji małe rdzenie kontrolne materiału, które następnie zostają zbadane metodami niszczącymi. Ocena wytrzymałości na ściskanie elementów betonowych lub żelbetowych będzie przeprowadzana m.in. na podstawie prędkości rozchodzenia się fal ultradźwiękowych. Metoda ta pozwala również na wykrywanie ukrytych wad materiałowych, jak wewnętrzne pustki i pęknięcia. Wyniki pomiarów mogą być bezpośrednio transmitowane, drogą telefonii komórkowej, do centralnego laboratorium i dalej analizowane komputerowo. Pracownia badań nieniszczących będzie również wyposażona w urządzenia do pomiaru drgań budowli zlokalizowanych przy arteriach komunikacyjnych, ze szczególnym uwzględnieniem oddziaływania wibracji powstających podczas prac palowych, a także do oceny szkodliwości drgań komunikacyjnych przekazywanych przez podłoże na budynki.

W laboratorium budowli i konstrukcji inżynierskich zaplanowano m.in. pracownię budowli wodnych, umożliwiającą badania dotyczące przenoszenia przez wodę osadów.

- Znajdzie się tam specjalny kanał wodny, imitujący sztuczną rzekę, umożliwiający modelowanie przepływu wody i transportu osadów - wyjaśnia prof. Wójcik - Dzięki temu będzie można znaleźć odpowiedzi na pytania: jak powstają mielizny, co powoduje, że na dnie kanałów i zbiorników wodnych osadzają się materiały sypkie. Wyniki badań mogą być wykorzystywane przy projektowaniu tam, ocenie szkodliwości zamulania, czy zapiaszczania torów podejściowych do portów.

Oprócz tego w laboratorium znajdą się pracownie: badań podstaw konstrukcji oraz wytrzymałości materiałów, w których prowadzone będą badania wytrzymałość elementów konstrukcyjnych. Podstawowym urządzeniem będzie prasa hydrauliczna, która umożliwi określenie wartości ekstremalnych sił oddziałujących na konstrukcję.

- Wyniki tych badań są potrzebne np. w drogownictwie - tłumaczy prof. Wójcik - przy budowie konstrukcji istnieje obowiązek pobierania próbek wbudowywanych materiałów. W laboratorium bada się ich parametry techniczne, jak np.: wytrzymałość na ściskanie, mrozoodporność itp. Można również określić wpływ różnych dodatków i czynności technologicznych na takie parametry betonu jak: ścieralność, odporność na korozję chemiczną, mrozoodporność, czy wiele innych decydujących o jakości i trwałości. Na podstawie uzyskiwanych wyników będziemy mogli projektować optymalny dla danego przypadku skład betonu, a także sprawdzać czy spełniono wymagania projektowe. Jeżeli występują niekorzystne odstępstwa to niestety trzeba również podejmować decyzje o wyburzeniu wadliwie wykonanych konstrukcji - do tego są potrzebne skrupulatne badania laboratoryjne.

W kolejnym laboratorium - materiałów budowlanych i fizyki budowli - również zaplanowano kilka pracowni: fizyki budowli, detekcji promieniowania podczerwonego, materiałów budowlanych oraz instalacji budowlanych. To laboratorium, do którego trafi bardzo drogi i specjalistyczny sprzęt. Jedna z kamer termowizyjnych jest tak unikalna i zaawansowana technologicznie, że jej elementy mogłyby być wykorzystywane w zespołach naprowadzających rakiety dlatego przechowywanie sprzętu wymaga szczególnej ochrony. Do czego potrzebna jest taka technologia?

- W laboratorium detekcji promieniowania podczerwonego będziemy zajmowali się przede wszystkim zagadnieniami dotyczącymi przepływu ciepła i wilgoci przez przegrody budowlane - wyjaśnia prof. Wójcik. - Kamera termowizyjna jest nam potrzebna do badań strat ciepła w budynkach. Kamera umożliwia wykrycie miejsc, które są szczególnie podatne na wychłodzenie, a tym samym na zawilgocenie i zagrzybienie. Jest mnóstwo takich problemów w skali kraju, które trzeba rozwiązać a dotyczą właśnie optymalizacji zużycia ciepła na ogrzewanie. Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego ogłasza często konkursy na rozwiązanie konkretnych zadań dotyczących np. zaprojektowania automatyki pogodowej w węźle cieplnym, czy nowych energooszczędnych przegród zewnętrznych. Będziemy wykonywać głównie badania podstawowe, które umożliwią udoskonalanie metod obliczeniowych, stosowanych przez projektantów. Mam wrażenie, że po tym, jak ten sprzęt „spłynie do nas" i zostanie uruchomiona unikalna komora klimatyczna, będziemy mieli jedną z najlepiej wyposażonych pracowni fizyki budowli w Polsce.

Swój komponent Projektu ma także Wydział Matematyki i Informatyki, do którego trafi wyposażenie przeznaczone na potrzeby laboratorium spektroskopii fotoakustycznej, co spowoduje, że będzie to unikalna placówka w północno-wschodniej Polsce. Tajniki zagadnienia odsłania doktor Sławomir Kulesza z Wydziału Matematyki i Informatyki:

- Spektroskopia fotoakustyczna (Photoacoustic Spectroscopy - PAS) jest nieinwazyjną metodą badawczą bardzo wielu materiałów i substancji. Można przy jej pomocy badać ciała stałe, gazy, proszki i tym podobne - mówi doktor. - Idea tej metody wykorzystuje fakt, że materiał oświetlany błyskami światła ulega miejscowemu nagrzewaniu, co zmienia jego własności, w tym m.in. powoduje zwiększenie objętości. Oczywiście, taka sytuacja nie może trwać wiecznie, więc to zaburzenie zaczyna rozchodzić się w całej objętości badanego materiału. Powstaje w ten sposób fala mechaniczna, którą można usłyszeć przy pomocy czułych mikrofonów. Podobnie więc jak w przypadku cymbałków, pobudzenie rożnych materiałów powoduje wytworzenie różnych dźwięków z ta jednak różnicą, ze źródłem pobudzenia jest krotki błysk światła, a nie pałeczka cymbalisty.

Zakupiony w ramach Projektu spektrometr fotoakustyczny będzie służył do badania materiałów przydatnych we współczesnej elektronice. Początkowo naukowcy zajmą się badaniami cienkich warstw diamentu na podłożu kwarcowym, które od wielu lat bezskutecznie próbuje się wykorzystać do budowy ultraszybkich układów elektronicznych, odpornych na działanie wielu czynników zewnętrznych (w tym m.in. wysokiej temperatury, naprężeń mechanicznych i substancji aktywnych chemicznie). Równolegle pracowników Wydziału będą interesować cienkie warstwy polimerów metaloorganicznych, które wykorzystuje się na przykład do budowy elastycznych wyświetlaczy (e-papier). Głównymi wadami tych materiałów są problemy z ich niedostatecznym przyleganiem do podłoża oraz problemy z ich ziarnistością, które to własności można badać właśnie przy pomocy spektroskopii fotoakustycznej.

- Co więcej, przy pomocy PAS z powodzeniem bada się także materiały biologiczne pod kątem nowotworów - dodaje doktor Kulesza. - Być może zgłoszą się do nas jednostki naukowo-badawcze zainteresowane podjęciem współpracy na tym polu?

Ostatnim Wydziałem, który skorzysta z Projektu „Małe Techno", jest Wydział Geodezji i Gospodarki Przestrzennej. Sprzęt i niezbędne oprogramowanie trafią do trzech wydziałowych laboratoriów - pozyskiwania oraz przetwarzania obrazów naziemnych, lotniczych i satelitarnych, do laboratorium geodezyjnych pomiarów inżynierskich oraz do laboratorium pozyskiwania i przetwarzania geo-danych dla potrzeb systemów informacji przestrzennej.

- Do pozyskiwania obrazów naziemnych z powietrza chcemy kupić samolot bezzałogowy - mówi doktor Jacek Rapiński z Wydziału Geodezji i Gospodarki Przestrzennej. - To lekki, napędzany elektrycznie samolot, który może być wyposażony na przykład w kamerę wysokiej rozdzielczości oraz system stabilizujący lot. Samolot może unieść kilogramowy ładunek i świetnie się nadaje do fotogrametrii wykonywanej z niskiego pułapu. Do czego będzie potrzebny? Dzięki niemu można na przykład kontrolować rolników, którzy korzystają z dopłat, sprawdzając, co i w jakiej ilości rośnie na polu, nie przeprowadzając żmudnych, terenowych pomiarów. Z góry doskonale także widać rozkład populacji roślin i zanieczyszczenia wód. Możliwości takiego sprzętu są naprawdę duże, bo w zależności od zainstalowanego sprzętu w samolocie możemy robić zdjęcia w różnych zakresach promieniowania. Mamy też możliwość zamontowania kamery termowizyjnej.

Na Wydział trafi także aparat o matrycy 39 mln Mpx. Sprzęt będzie tak precyzyjny, że pozwoli geodetom na dokonanie pomiarów bez używania tradycyjnego oprzyrządowania. Wystarczy, że człowiek zrobi zdjęcie - na przykład ściany budynku - a potem fotografię za pomocą odpowiedniego oprogramowania przeanalizuje w komputerze i dokona pomiarów.

- Trafi do nas także oprogramowanie Fotomodeler, które umożliwi, wykorzystując kilka zdjęć budynku, stworzenie jego model 3D. Można zastosować takie rozwiązania np. w archeologii, podczas rekonstrukcji. Ze stanowiska archeologicznego wydobywamy rzeźbę do rekonstrukcji aby potem wstawić ją - dzięki wcześniej wykonanemu modelowi 3D stanowiska - dokładnie w to samo miejsce - wyjaśnia doktor Rapiński.

Do Laboratorium Geodezyjnych Pomiarów inżynierskich trafi kilka odbiorników satelitarnych. Wydział posiada odbiorniki, ale nie są one tak dokładne, jak te które chce nabyć. Chodzi przede wszystkim o te działające w systemach GPS i rosyjskim Glonass. Teraz standardem będą odbiorniki mogące współpracować z powstającym europejskim systemem nawigacji satelitarnej - Galileo. Nowy sprzęt będzie mógł być także skonfigurowany z chińskim systemem nawigacji satelitarnej Beidou.

- Zakupimy bardzo precyzyjny sprzęt z dokładnością pozycjonowania nawet do kilku milimetrów - ocenia doktor Rapiński.

Do Wydziałowych laboratoriów trafi także skaner laserowy, który za pomocą tzw. siatki punktów, rozmieszczonych w określonych odstępach, będzie umożliwiał skonstruowanie bryły obiektu. Takie rozwiązanie zastosowali naukowcy wydziałowi np. przy ocenie zjawiska zapadania się Alei Schumana w Olsztynie.

Naukowcy wzbogacą się także o radar przydatny do nieinwazyjnego badania ziemi. Dzięki temu urządzeniu specjaliści będą mogli ocenić profil ziemi w danym miejscu i dowiedzieć się - na przykład - co znajduje się pod wierzchnią warstwą. Takie rozwiązania mogą być zastosowane w budownictwie.

- Z kolei do laboratorium pozyskiwania i przetwarzania geo-danych dla potrzeb systemów informacji przestrzennej trafi przede wszystkim oprogramowanie - dodaje doktor Rapiński. - Będą to programy do projektowania, wyceny nieruchomości oraz systemy informacji przestrzennej, które nie będą ograniczać użytkownika dając mu możliwość przetwarzania w dowolny sposób najprzeróżniejszych danych przestrzennych.

Czy aparatura, która zostanie zakupiona do wydziałowych laboratoriów w pełni zaspokoi ich potrzeby?

- Postęp techniczny jest tak duży, że wciąż technologia się rozwija i powstaje coś lepszego - mówi prof. Szczepan Figiel, prorektor ds. rozwoju uczelni. - Wierzę jednak, że na tym etapie aparatura, która trafi na Wydziały, zaspokoi ich bieżące zapotrzebowanie a w konsekwencji zaowocuje badaniami na europejskim poziomie.

źródło: UWM