Skip to Content

 

Współpraca z naukowcami

Naukowcy z Politechniki Śląskiej

Naukowcy z Politechniki Śląskiej, a w szczególności z Katedry Odlewnictwa (dr hab. inż. Dariusz Bartocha oraz dr inż. Czesław Baron), odegrali kluczową rolę w procesie projektowania, analizy i przygotowania technologicznego dzwonu Vox Patris. Ich wsparcie obejmowało fundamentalne etapy, takie jak modelowanie konstrukcyjne, symulacje procesów odlewniczych, dobór odpowiednich materiałów oraz kontrolę parametrów technologicznych, mające na celu zapewnienie najwyższej jakości dzwonu.

1. Projekt dzwonu i analiza akustyczna

Specjaliści uczestniczyli w definiowaniu geometrii dzwonu, tak aby spełniał on wymagania akustyczne i mechaniczne. Wspólnie z inżynierami i odlewnikami przeprowadzili:

  • Analizę modalną w celu uzyskania harmonicznych drgań i czystego brzmienia.
  • Obliczenia rezonansowe, które pozwoliły zoptymalizować proporcje dzwonu i uzyskać głęboki, donośny ton.

2. Symulacje procesów odlewniczych

Z wykorzystaniem zaawansowanych narzędzi komputerowego wspomagania inżynierskiego (CAE) przeprowadzono:

  • Symulacje numeryczne zalewania formy stopem brązu, aby zapobiec defektom takim jak porowatości, pęcherze gazowe, wtrącenia i niejednorodności strukturalne.
  • Analizy krzepnięcia, umożliwiające zbadanie procesu krystalizacji i zapewnienie jednorodnej struktury, eliminując naprężenia wewnętrzne.
  • Optymalizację systemu kanałów i odpowietrzników, co gwarantowało prawidłowe wypełnienie wnęki formy.

3. Dobór i testy materiałów odlewniczych

Naukowcy doradzali w kwestii składu stopu brązu, który musiał spełniać najwyższe normy jakości. Opracowali także parametry topienia i formowania, w tym:

  • Dobór gliny ogniotrwałej do formy, odpornej na wysokie temperatury i zdolnej do precyzyjnego odwzorowania detali.
  • Zastosowanie włókien organicznych w masie formierskiej, co zwiększało jej przepuszczalność gazową i zapobiegało powstawaniu wad powierzchniowych.
  • Kontrolę metalurgiczną i chemiczną ciekłego brązu, by zapewnić odpowiednią twardość, wytrzymałość i właściwości akustyczne.

4. Wsparcie przy kontroli jakości i testach końcowych

Po odlaniu dzwonu specjaliści z Politechniki Śląskiej uczestniczyli w:

  • Badaniach nieniszczących (NDT), m.in. analizie ultradźwiękowej wewnętrznej struktury metalu.
  • Pomiarach naprężeń i analizie mikrostrukturalnej, oceniających jednorodność materiału i eliminujących potencjalne defekty.
  • Ocena brzmienia i drgań, potwierdzająca zgodność dźwięku końcowego ze specyfikacją projektu.

Profil dzwonu

Profil dzwonu Vox Patris nawiązuje do tradycyjnych profili europejskich dzwonów, zwłaszcza tych znanych z mocnego i charakterystycznego brzmienia.

Dzięki zastosowaniu nowoczesnych narzędzi CAD oraz symulacji akustycznych, jego kształt został zoptymalizowany w celu zapewnienia długiego czasu propagacji dźwięku oraz harmonijnej barwy.

Projekt uwzględniał badania nad historycznymi dzwonami, jednocześnie integrując najnowsze osiągnięcia inżynierii akustycznej i technologii odlewniczej.



Forma dzwonu

Forma odlewnicza dzwonu Vox Patris była efektem połączenia wielowiekowej tradycji odlewnictwa dzwonów z nowoczesnymi metodami inżynieryjnymi. Starannie dobrane materiały, precyzyjne modelowanie geometryczne oraz rygorystyczna kontrola parametrów termicznych i strukturalnych umożliwiły stworzenie perfekcyjnego odlewu. Dzięki temu dzwon zachował znakomite właściwości akustyczne, mechaniczne i estetyczne, stając się jednym z najbardziej dopracowanych dzwonów na świecie.

Procesy odlewnicze

W procesie projektowania i odlewania dzwonu Vox Patris przeprowadzono zaawansowane symulacje komputerowe, które pozwoliły zoptymalizować technologię odlewania, zminimalizować ryzyko wystąpienia defektów oraz zapewnić wysoką jakość akustyczną i strukturalną dzwonu. Symulacje te zostały wykonane przy użyciu specjalistycznych programów do analizy procesów odlewniczych, takich jak MAGMASOFT, ProCAST oraz innych systemów CAE (Computer-Aided Engineering).