Wydział Inżynierii Mechanicznej i Energetyki (WIMiE) Politechniki Koszalińskiej został partnerem projektu realizowanego przez Wydział Inżynierii Lądowej i Transportu Politechniki Poznańskiej. Zespół dra hab. inż. Piotra Piątkowskiego, prof. PK z Katedry Inżynierii Transportu WIMiE, bierze udział w realizacji projektu badawczego naukowców z Wydziału Inżynierii Lądowej i Transportu Politechniki Poznańskiej. Przebiegiem prac kieruje dr inż. Filip Szwajc.

Zastosowanie paliw zeroemisyjnych

Projekt – pod nazwą „Analiza właściwości eksploatacyjnych nowej architektury komór spalania wytwarzanych metodą druku 3D dla poprawy sprawności cieplnej oraz ograniczenia emisji NOx podczas spalania paliw wodorowych” – dotyczy modelowania, wytwarzania i wykonania badań trakcyjnych w warunkach rzeczywistej eksploatacji silników spalinowych wyposażonych w iskrowo-strumieniowy system zapłonu i przystosowanych do zasilania paliwami wodorowymi.

– Innowacje dotyczą optymalizacji kształtu geometrycznego pośredniej komory spalania, w tym w szczególności zastosowania metod addytywnych do ich wytwarzania, gdzie nie bez znaczenia ma swój udział Centrum Szybkiego Prototypowania, wspierane przez Centrum Edukacji Technicznej HAAS, funkcjonujące na naszym wydziale – wyjaśnia prof. Piotr Piątkowski. – Taki kierunek badań wiąże się z dwoma głównymi cechami innowacji dla projektu określonymi jako: zastosowanie paliw zeroemisyjnych i technologii addytywnych do produkcji elementów silników.

Zastosowanie w konstrukcji silników

Obecnie technologie przyrostowe znajdują coraz szersze zastosowanie w konstrukcji silników spalinowych. Przykładem jest wytwarzanie dysz paliwowych silnika lotniczego GE LEAP, elementów turbosprężarek i tłoków stosowanych w silniku Porsche 911 GT2 RS. Technologie te są również intensywnie rozwijane w sporcie motorowym, a w szczególności w Formule 1, gdzie regulamin FIA F1 2026 dopuszcza stosowanie elementów pojazdu wykonanych z wybranych stopów metali wytwarzanych metodami addytywnymi, jak Inconel 625, Inconel 718 oraz stopy kobalt-chrom.

Wytwarzanie przyrostowe umożliwia realizację złożonych geometrii, lecz wymaga opracowania parametrów procesu i weryfikacji właściwości komponentu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych warunków pracy. Zakres realizacji składa się z dwóch aspektów. Pierwszy dotyczy oceny możliwości wykonania komór wstępnych metodą przyrostową (druku 3D) poprzez analizę tomograficzną nowo wytworzonych komponentów przed i po testach w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych.

Badania porównawcze

Drugim istotnym aspektem projektu jest przeprowadzenie badań porównawczych z użyciem silnika wodorowego wykorzystującego komorę konwencjonalną i komory wytworzone przyrostowo, w tym referencyjne badania termodynamicznych i środowiskowych wskaźników pracy silnika (H₂–NH₃) i wykorzystanie nowo projektowanych przestrzennie złożonych komór 3D, których nie można uzyskać metodami obróbki ubytkowej. Chodzi na przykład i zastosowanie dysz w układzie otworków wylotowych, owalność otworków, wnętrze komory o zmiennej geometrii.

Udział WIMiE w projekcie jest jednym z rezultatów stażu naukowego, który realizował prof. Piotr Piątkowski na Politechnice Poznańskiej podczas semestru zimowego.

Fot. Adam Paczkowski

Na rysunku: komory wstępne wykonane w technologii przyrostowej w Centrum Szybkiego Prototypowania.