< PreviousTestowanie materiałów: nowe i stare sprawdzone metody Metody badań i identyfikacji two- rzyw sztucznych obejmują szeroki zakres technik; od prostych testów wizualnych i dotykowych, po za- awansowane analizy laboratoryjne. Główne z nich to: analiza wyglądu i zachowania w płomieniu, testy gę- stości, analiza widmowa (np. FTIR), badania termiczne (DSC, TGA) oraz analiza morfologii powierzchni (mi- kroskopia). Wybór odpowiedniej metody zależy od celu identyfikacji i dostępnych zasobów. Często sto- suje się kombinację różnych tech- nik, aby uzyskać pełniejszy obraz właściwości i składu badanego tworzywa. Wraz z rozwojem technologii ewoluuje również sprzęt uży- wany do testowania i weryfikacji jakości i trwałości tych materiałów. Obecnie kilka pojawiających się technologii wyznacza nowe standardy w testowaniu materiałów, ofe- rując bezprecedensową precyzję i wydajność. W związku z tym narzędzia i technologie stosowane w testowaniu materiałów muszą być nie tylko solidne, ale także zawierać najnowsze osiągnięcia, aby sprostać wymaganiom przemy- słu. Od stali stosowanej w budownictwie, po komponenty z tworzyw sztucznych w elektronice, testowanie ujawnia, jak materiały zachowują się pod wpływem ciśnienia, cie- pła lub zużycia. Testuje się różne właściwości materiałów, aby zrozumieć ich zachowanie mechaniczne, termiczne i elektryczne. Testy te pomagają określić, czy materiał może wytrzymać wymagane obciążenia, oprzeć się czynnikom środowiskowym lub działać w określonych warunkach bez awarii. Testowanie materiałów odnosi się do procesu oceny i okre- ślania właściwości materiałów, takich jak metale, polimery, ceramika i kompozyty, w celu zapewnienia ich przydatności do konkretnych zastosowań. Poddając materiały różnym te- stom fizycznym, mechanicznym, termicznym, elektrycznym i chemicznym, producenci mogą określić, jak te materiały będą się zachowywać w rzeczywistych warunkach. Nieza- leżnie od tego, czy odbywa się to poprzez testy rozciągania, testy twardości czy testy udarności, celem jest zrozumienie, w jaki sposób materiały reagują na naprężenia, ciśnienie i ekstremalne warunki. Badania materiałowe odgrywają znaczącą rolę w zapew- nianiu niezawodności i wydajności produktu. Na przykład w testach mechanicznych materiały przechodzą testy skrę- cania, testy zmęczeniowe lub testy ściskania w celu oceny ich odporności na odkształcenia, pęknięcia i awarie. Nie- które testy są nieniszczące, takie jak testy emisji akustycz- nej lub testy rozciągania, co pozwala na badanie materiału bez powodowania trwałych uszkodzeń. Z drugiej strony, testy niszczące, takie jak testy pełzania i testery ciężarków spadowych, są wykorzystywane do testowania materia- łów do granic ich możliwości w celu symulacji rzeczywi- stych warunków i przewidywania potencjalnych awarii. Wraz ze wzrostem presji na materiały o wyższej wydajno- ści i trwałości, tradycyjne metody testowania mogą już nie być wystarczające. IAnalizy fizyczne i chemiczne: szczegółowa charakterystyka materiałów Analizy fizyczne i chemiczne są niezbędne do zrozumienia składu chemicznego i struktury materiału. Testy te dostar- czają informacji o zachowaniu materiału na poziomie mole- kularnym i są szczególnie ważne przy wyborze i rozwijaniu nowych materiałów. Testowanie chemiczne jest niezbęd- nym procesem oceny właściwości chemicznych materiału i jego potencjalnych reakcji po wystawieniu na działanie różnych substancji lub środowisk. Ten rodzaj testowania ujawnia, jak materiał zachowuje się, gdy wchodzi w inte- rakcję z wilgocią lub chemikaliami, takimi jak kwasy czy roz- puszczalniki, i pomaga przewidzieć, jak będzie się zachowy- wał w różnych warunkach środowiskowych. Testy chemiczne są często stosowane w takich branżach jak produkcja, budownictwo i elektronika, aby zapewnić, że materiały spełniają normy bezpieczeństwa, trwałości i funkcjonalności. Mogą przykładowo ujawnić, czy materiał jest podatny na korozję, jak będzie oddziaływać z innymi Marta Lenartowicz-Klik Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników W starożytności ludzie pracowali z kamieniem, szkłem, żelazem i papierem. Od czasu rewolucji przemysłowej rozszerzyli ten zakres m.in. o chemikalia i półprzewodniki. Ludzkość odkryła mate- riały o cechach przydatnych w narzędziach i sprzęcie oraz opanowała ich wykorzystanie do roz- woju cywilizacji. Rozwój nowych materiałów i metod ich identyfikacji jest ważnym elementem przyspieszającym rozwój życia 51Plast Echo Lipiec-Sierpień 2025materiałami lub jaka będzie jego długoterminowa sta- bilność pod wpływem naprężeń lub narażenia na działa- nie chemikaliów. Rodzaje zaawansowanych metod testowania materiałów: •Spektroskopia: analiza składu materiału za pomocą światła. Spektroskopia to potężna technika analitycz- na stosowana do identyfikacji składu chemicznego materiałów. Działa poprzez pomiar sposobu, w jaki materiał pochłania lub emituje światło o różnych dłu- gościach fal. Pomaga to określić obecność określonych pierwiastków lub związków w próbce. Spektroskopia jest powszechnie stosowana w testach chemicznych w celu uzyskania wglądu w strukturę molekularną ma- teriałów, umożliwiając precyzyjną identyfikację skład- ników w złożonych materiałach, takich jak metale, po- limery i kompozyty. •Fluorescencja rentgenowska: analiza składu pierwiast- kowego. Zaawansowana technika wykorzystująca pro- mienie rentgenowskie do pomiaru składu pierwiast- kowego materiałów. Podczas tego testu próbka jest poddawana działaniu wiązki promieni rentgenowskich, a jej widma emisyjne są rejestrowane. Dane zebrane tą metodą mogą być wykorzystane do identyfikacji pier- wiastków obecnych w materiale i ich stężeń. •Mikroskopia elektronowa skaningowa: badanie mi- krostruktur. Mikroskopia elektronowa skaningowa to zaawansowana technika wykorzystująca wiązkę ska- ningowych elektronów do badania mikrostruktury ma- teriałów z niespotykaną dotąd dokładnością. Podczas tego testu próbka jest poddawana działaniu skupionej wiązki elektronów, a jej powierzchnia jest obrazowa- na z dużą szczegółowością. Dane zebrane tą metodą mogą być użyte do identyfikacji różnych cech, takich jak wielkość ziarna i wielkość porów. Nowoczesne mikroskopy elektronowe mogą ujawnić nawet naj- mniejsze wady lub nieprawidłowości materiału. Jest to szczególnie ważne w badaniach materiałowych, gdzie jakość i czystość materiału często decydują o sukce- sie produktu. •Dyfrakcja rentgenowska: krystalografia. Technika, któ- ra wykorzystuje promienie rentgenowskie do ujaw- niania krystalografii materiałów. Podczas tego testu próbka jest poddawana działaniu wiązki promieni rent- genowskich, a jej wzór dyfrakcyjny jest rejestrowany. Dane zebrane tą metodą mogą być wykorzystane do identyfikacji różnych cech, takich jak struktura krysta- liczna, parametry sieci i identyfikacja faz. •Analiza termiczna: zrozumienie zachowania mate- riału w różnych temperaturach. Analiza termiczna to zaawansowana technika badająca zachowanie mate- riałów w różnych temperaturach. Podczas tego testu próbka jest poddawana działaniu ekstremalnych tem- peratur, a jej właściwości fizyczne są mierzone w trak- cie całego procesu. Dane zebrane tą metodą mogą być wykorzystane do pomiaru takich czynników, jak roz- szerzalność cieplna, temperatura zeszklenia i tempera- tura topnienia. IBadania mechaniczne: zrozumienie właściwości fizycznych materiałów Testowanie mechaniczne jest jedną z najważniejszych metod testowania materiałów, ponieważ określa ich wła- ściwości fizyczne. Testy te dostarczają informacji na temat wytrzymałości, elastyczności i nośności materiału, które są kluczowe dla projektowania i budowy komponentów i czę- ści. Nazywane są również testami niszczącymi, w których kluczowe jest określenie wydajności materiału w ekstre- malnych warunkach. Testy te obejmują badania materiałów do granic możliwości, aż do momentu awarii, co pozwala inżynierom lepiej zrozumieć ich zachowanie w rzeczywi- stych zastosowaniach. Celem tych testów jest ocena reakcji materiałów na naprężenia, temperaturę lub inne siły. •Badanie wytrzymałości na rozciąganie – mierzy, jak materiał rozciąga się pod wpływem naprężenia. Poma- ga określić wytrzymałość na rozciąganie, elastyczność i wydłużenie. Próbka jest poddawana rosnącej sile roz- ciągającej, aż w końcu pęknie. Badanie to ujawnia, jakie obciążenie materiał może wytrzymać, zanim pęknie, co jest szczególnie ważne w przypadku materiałów stoso- wanych w konstrukcjach nośnych. •Testy zginania i ściskania – oceniają odporność mate- riałów na ciśnienie lub siły zginające. Ocena zachowa- nia się materiału pod wpływem obciążeń ściskających, ujawniająca jego zdolność do przeciwstawiania się si- łom ściskającym lub zgniatającym. Testy te są kluczowe dla projektowania komponentów poddawanych dużym naprężeniom mechanicznym, takich jak np. belki kon- strukcyjne w budynkach lub części w pojazdach. •Mechanika pękania – bada, w jaki sposób pęknięcia rozprzestrzeniają się w materiałach pod wpływem na- prężeń. Pomaga przewidzieć, kiedy i gdzie mogą po- wstać pęknięcia, co jest kluczowe dla zapewnienia in- tegralności strukturalnej komponentów poddawanych dużym naprężeniom lub trudnym warunkom. •Badanie pełzania – ocenia, w jaki sposób materiał od- kształca się pod wpływem stałego naprężenia przez dłuższy okres. Badanie to jest szczególnie ważne w przypadku materiałów wykorzystywanych w za- stosowaniach wysokotemperaturowych, gdzie długo- trwałe narażenie na naprężenie może prowadzić do powolnej, trwałej deformacji. Badanie pełzania po- maga określić długoterminową stabilność materiałów poprzez ocenę ich zdolności do przeciwstawiania się deformacji pod wpływem stałych obciążeń. •Badanie ścinania – ocenia zdolność materiału do wy- trzymywania sił ścinających, które są siłami powodu- Plast Echo52Tonacja rynkującymi przesuwanie się części materiału względem sie- bie. Badanie to jest kluczowe w branżach, w których materiały są poddawane siłom, które mogą spowodo- wać ich uszkodzenie w wyniku ścinania, np. w nitach, śrubach i innych elementach złącznych. •Testowanie elektryczne – jest niezbędne do oceny właściwości elektrycznych materiału i zrozumienia, jak będzie się zachowywał po wystawieniu na działanie prądu elektrycznego lub pola elektrycznego. Testy te mierzą takie cechy, jak przewodnictwo, izolacja i rezy- stancja, które są kluczowe przy wyborze materiałów w zastosowaniach obejmujących systemy elektryczne. Testowanie elektryczne pomaga producentom upew- nić się, że używane przez nich materiały spełniają nie- zbędne normy i działają niezawodnie w różnych wa- runkach elektrycznych. •Badanie twardości – mierzy odporność materiału na wgniecenia. Testy te dostarczają cennych informacji o odporności materiału na zużycie i pomagają w wybo- rze materiałów na powierzchnie o dużym naprężeniu, takie jak narzędzia lub elementy maszyn. •Testowanie ciężaru spadającego – służy do oceny reak- cji materiału na nagłe uderzenia. Materiał jest podda- wany kontrolowanemu zrzuceniu ciężaru z określonej wysokości, symulując rzeczywiste warunki uderze- nia. Test ten pomaga określić wytrzymałość materia- łu na uderzenia i odporność na pękanie lub łamanie pod wpływem nagłych sił o dużej energii. •Testy mechaniczne zależne od temperatury – ważnym aspektem testów mechanicznych jest możliwość ich przeprowadzania w ekstremalnych warunkach tempe- raturowych. Testy mogą być przeprowadzane w zakre- sie od -270°C do +600°C, co jest kluczowe dla kon- kretnych zastosowań, takich jak lotnictwo, kriogenika lub wytwarzanie energii. Materiały stosowane w takich środowiskach muszą zachowywać swoje właściwości mechaniczne nawet w ekstremalnych warunkach. IBadania nieniszczące (NDT): kontrola jakości bez uszkadzania materiału Badania nieniszczące (NDT) są niezbędne do zapewnienia jakości i bezpieczeństwa materiałów bez uszkadzania sa- mego materiału. Jak sama nazwa wskazuje, metody NDT umożliwiają ocenę materiałów i komponentów bez zmiany ich integralności. Testy te są kluczowe w branżach, w któ- rych bezpieczeństwo i niezawodność są najważniejsze, ta- kich jak przemysł lotniczy, motoryzacyjny i budowlany. Pomagają wcześnie identyfikować potencjalne słabości, zapobiegając kosztownym awariom lub uszkodzeniom. 53Plast Echo Lipiec-Sierpień 2025•Kontrola wizualna – jest jedną z najprostszych i naj- częstszych form NDT. Obejmuje staranne, bezpośred- nie badanie powierzchni materiału w celu zidentyfi- kowania widocznych defektów, takich jak pęknięcia, korozja lub nierówności powierzchni. Chociaż może nie wykryć wad podpowierzchniowych, kontrola wi- zualna jest ważnym pierwszym krokiem w testowaniu materiałów, często stosowanym do kontroli jakości i rutynowych inspekcji. •Badania ultradźwiękowe – jest to jedna z najczęściej stosowanych metod badań nieniszczących. Wykorzy- stuje fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do wy- krywania wewnętrznych wad materiałów. Przetwornik wysyła fale dźwiękowe do materiału, a gdy fale te na- potykają wadę, są odbijane z powrotem do odbiornika. Ta metoda jest powszechnie stosowana do sprawdza- nia metali, kompozytów i spoin pod kątem pęknięć wewnętrznych, pustych przestrzeni lub rozwarstwień. •Badanie rentgenowskie – wykorzystuje promienie rentgenowskie lub gamma do badania wewnętrznej struktury materiału. Promienie te przechodzą przez materiał i są pochłaniane w różnych ilościach w zależ- ności od gęstości materiału i jego wewnętrznego skła- du. Metoda ta jest szczególnie odpowiednia do wykry- wania głęboko osadzonych defektów lub niespójności, które nie są widoczne gołym okiem. Badanie rentge- nowskie jest powszechnie stosowane w przemyśle lot- niczym i motoryzacyjnym. •Badanie metodą magnetyczno-proszkową – badanie cząstek magnetycznych jest stosowane do wykrywa- nia defektów powierzchniowych w materiałach fer- romagnetycznych. Metoda jest szczególnie skuteczna w wykrywaniu pęknięć w spoinach lub odlewach. •Badanie prądami wirowymi – polega na indukcji elek- tromagnetycznej w celu wykrycia wad materiału. Son- da generuje zmienne pole magnetyczne, które induku- je prądy elektryczne (prądy wirowe) w materiale. Wady w materiale zakłócają przepływ tych prądów, co moż- na wykryć za pomocą sondy. •Termografia w podczerwieni – wykrywa wzorce ciepl- ne i zmiany temperatury na powierzchni materiałów. Metoda wykorzystuje kamery na podczerwień do re- jestrowania obrazów termicznych, ujawniając wszel- kie anomalie temperatury, które mogą wskazywać na ukryte wady, takie jak rozwarstwienie, korozja lub degradacja materiału. •Badanie penetracyjne cieczą – jest stosowane w celu ujawnienia defektów powierzchniowych, takich jak pęknięcia lub pustki. Proces polega na nałożeniu na powierzchnię materiału ciekłego barwnika, który Plast Echo54Tonacja rynkunastępnie wsiąka w pęknięcia lub defekty. Po krótkim okresie oczekiwania powierzchnia jest wycierana do czysta, a następnie nakładany jest wywoływacz, aby wyciągnąć barwnik z pęknięć, czyniąc je widocznymi w świetle ultrafioletowym lub białym. •Badanie emisji akustycznej – polega na monitorowa- niu dźwięków lub „fal akustycznych” wytwarzanych przez nagłe zmiany naprężeń w materiale. Gdy mate- riały doświadczają wewnętrznych pęknięć lub innych zmian, emitują fale naprężeń, które mogą zostać wy- kryte przez czujniki. Ta metoda umożliwia monitoro- wanie w czasie rzeczywistym zachowania materiału pod wpływem naprężeń, co czyni ją wysoce skuteczną w przypadku inspekcji systemów ciśnieniowych, mo- stów i zbiorników magazynowych. ITesty korozyjne i starzeniowe: symulacja żywotności materiałów Odporność materiałów na czynniki środowiskowe, takie jak wilgoć, sole, chemikalia lub naprężenia mechaniczne, jest kluczowym czynnikiem wpływającym na trwałość pro- duktów. Testy korozyjne i starzeniowe symulują rzeczywi- ste warunki eksploatacji materiału i pomagają dokładnie określić jego żywotność. Krytycznym problemem w wielu zastosowaniach przemysłowych jest pękanie korozyjne na- prężeniowe, które występuje, gdy materiał jest poddawa- ny zarówno naprężeniom mechanicznym, jak i środowisku korozyjnemu. Specjalne testy mogą ocenić podatność ma- teriału na tego typu uszkodzenia i pomóc w opracowaniu odpowiednich środków zaradczych. Ten rodzaj badania jest niezbędny w przypadku materiałów stosowanych w takich gałęziach przemysłu jak budownictwo, lotnictwo i inżynie- ria morska, gdzie korozja może zagrozić bezpieczeństwu i funkcjonalności komponentów. Typowe metody badania korozji obejmują badanie w mgle solnej i badanie korozji zanurzeniowej, które symulują wpływ wilgoci, soli i innych czynników środowiskowych na powierzchnię materiału. INowe technologie zmieniające testowanie materiałów •Technologia cyfrowego bliźniaka – jej przyjęcie jest jednym z najważniejszych postępów w testowaniu ma- teriałów. Cyfrowe bliźniaki tworzą precyzyjne wirtual- ne modele fizycznych obiektów lub systemów, które można wykorzystać do symulacji warunków rzeczywi- stych i przewidywania, jak materiały będą się zacho- wywać pod różnymi obciążeniami bez fizycznego te- stowania. Technologia ta nie tylko przyspiesza proces testowania, ale także zmniejsza koszty związane z fi- zycznymi prototypami. •Automatyzacja w sprzęcie do testowania materiałów to kolejny krok naprzód. Zautomatyzowane systemy mogą wykonywać powtarzalne zadania przy minimal- nej ingerencji człowieka, zwiększając przepustowość i dokładność procedur testowych. W przypadku branż, które wymagają rozległych testów w kontrolowanych warunkach, automatyzacja zapewnia spójność i elimi- nuje potencjalne błędy ludzkie. •Kamery o wysokiej rozdzielczości – postęp w tech- nologii obrazowania zrewolucjonizował sposób in- spekcji materiałów. Kamery o wysokiej rozdzielczości i urządzenia skanujące pozwalają na głębszy wgląd we właściwości materiałów na poziomie mikroskopo- wym. Techniki takie jak obrazowanie rentgenowskie 3D i tomografia komputerowa (CT) zapewniają szcze- gółowe wewnętrzne obrazowanie materiałów, iden- tyfikując potencjalne słabości i awarie, zanim staną się problematyczne. •Sztuczna inteligencja (AI) jest coraz częściej integro- wana ze sprzętem do testowania materiałów. AI może analizować dane z testów znacznie szybciej niż opera- torzy ludzcy, identyfikując wzorce i przewidując wyniki z dużą dokładnością. AI może również dostosowywać parametry testowania w czasie rzeczywistym, optyma- lizując proces w celu uzyskania najlepszych wyników. W jaki sposób wykorzystanie AI może sprawić, że testowa- nie materiałów i komponentów stanie się bardziej wydajne i niezawodne? Mechaniczne testowanie materiałów jest jedną z najbar- dziej podstawowych metod stosowanych w zapewnianiu jakości – niezależnie od tego, czy chodzi o rozwój nowych materiałów, produkcję czy laboratorium. Co sztuczna inte- ligencja potrafi zrobić w testach materiałowych? W prakty- ce, może pomóc szybciej analizować ogromne ilości danych generowanych podczas testowania materiałów, identyfiko- wać wzorce i odchylenia oraz usprawniać procesy. Umoż- liwia to zapewnienie jakości – np. poprzez wykrywanie odchyleń partii lub wadliwych próbek na wczesnym etapie. Ważne jest, aby wszystkie dane testowe były przechowy- wane. AI może bowiem uczyć się z poprzednich testów i automatycznie sugerować odpowiednie parametry testu – takie jak zakresy sił, prędkości lub profile temperatur. AI wykrywa próbki za pomocą przetwarzania obrazu, sor- tuje je automatycznie i analizuje ich zachowanie podczas testu. Prowadzi to do wyższej przepustowości i bardziej stabilnych procesów. Istotne jest, aby system testowy miał odpowiednie opcje integracji systemów kamer lub innych czujników z procesem testowania. Z jednej strony wymaga to nowoczesnej elektroniki pomiarowej i sterującej, a z dru- giej strony oprogramowanie testowe musi mieć odpowied- nie interfejsy. Testowanie materiałów jest niezbędne w różnych bran- żach, aby zapewnić niezawodność i wydajność produktów i komponentów. Branże takie jak produkcja, inżynieria i bu- downictwo w dużym stopniu polegają na tych metodach 55Plast Echo Lipiec-Sierpień 2025testowania, aby ocenić wytrzymałość materiału, trwałość i przydatność do konkretnych zastosowań. W przemyśle testowanie materiałów odgrywa znaczącą rolę w kontroli jakości i rozwoju produktu. Niezależnie od tego, czy pracuje się z metalami, polimerami czy materiałami kompozytowy- mi, testowanie zapewnia, że materiały spełniają niezbędne normy dla konkretnych zastosowań. Na przykład procesy obróbki CNC wymagają precyzyjnego doboru materiałów i testowania, aby zapewnić, że komponenty wytrzymają wysokie naprężenia i warunki temperaturowe. Testy, takie jak badanie wytrzymałości na rozciąganie, badanie twar- dości i badanie zmęczeniowe, są kluczowe dla weryfikacji właściwości mechanicznych i wydajności materiału w cza- sie. Branża inżynieryjna szeroko wykorzystuje metody te- stowania materiałów, aby zapewnić, że materiały nadają się do różnych projektów mechanicznych, elektrycznych lub inżynierii lądowej. Testy udarności, testy pełzania i testy dynamiczne są powszechne w ocenie materiałów stoso- wanych w ciężkich maszynach, komponentach lotniczych i elementach konstrukcyjnych. Pomagają inżynierom zrozu- mieć, w jaki sposób materiały reagują na różne siły i wa- runki w czasie, zapewniając, że ich projekty są bezpieczne, niezawodne i trwałe. W budownictwie i inżynierii lądowej badania materiałowe są kluczowe dla oceny jakości i wy- trzymałości materiałów stosowanych w budynkach, dro- gach, mostach i infrastrukturze. Badania ściskania i zginania są powszechnie stosowane do oceny betonu, stali i mate- riałów kompozytowych pod kątem integralności struktural- nej. Badania nieniszczące (NDT), takie jak metody ultradź- więkowe lub rentgenowskie, są często stosowane w celu wykrywania ukrytych wad lub problemów strukturalnych bez narażania integralności materiałów. IWszystko jest znormalizowane Testowanie materiałów podlega różnym międzynarodo- wym, krajowym i branżowym normom. Normy te zapew- niają, że testy są spójne, niezawodne i bezpieczne, a także są krytyczne dla zgodności z przepisami i zapewnienia jako- ści. Najbardziej powszechnie uznawane normy są ustalane przez organizacje takie jak ASTM International, ISO i inne. ASTM International jest jedną z najważniejszych organiza- cji w zakresie testowania materiałów. Dostarcza ona liczne normy do testowania materiałów w różnych branżach. ISO, Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna, jest kolej- nym kluczowym graczem w testowaniu materiałów. Ist- nieją również inne normy, takie jak BS (British Standards), DIN (German Institute for Standardization) i EN (European Norms), które mają zastosowanie regionalnie lub konkret- nie do określonych materiałów i branż. Normy te są kluczo- we dla branż takich jak budownictwo, lotnictwo i inżynieria samochodowa, gdzie wydajność materiałów może mieć bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo. Oprócz ogólnych norm, przepisy branżowe regulują testowanie materiałów w niektórych dziedzinach. Na przykład ASME (American Society of Mechanical Engineers) dostarcza wytycznych do- tyczących testowania elementów mechanicznych, podczas gdy NACE (National Association of Corrosion Engineers) koncentruje się na testowaniu korozji i doborze materiałów do stosowania w trudnych warunkach. ITrendy w testowaniu materiałów Jednym z głównych trendów w kontroli jakości testowania materiałów jest integracja rozwiązań cyfrowych i zauto- matyzowanych, które mogą zwiększyć szybkość, spójność i identyfikowalność testowania. Niektóre maszyny testowe mogą być wyposażone w czujniki, oprogramowanie i inter- fejsy, które mogą zbierać, analizować i raportować dane w czasie rzeczywistym, redukując błędy ludzkie i opera- cje ręczne. Ponadto niektóre systemy testowe mogą być podłączone do platform w chmurze, baz danych lub sieci, które mogą umożliwić zdalny dostęp, udostępnianie da- nych i współpracę. Automatyzacja i digitalizacja sprzętu testowego rewolucjonizują branżę testowania materia- łów. Zautomatyzowane systemy redukują błędy ludzkie, zwiększają precyzję i przyspieszają procesy testowania. Digitalizacja umożliwia zbieranie i analizę danych w czasie rzeczywistym, zapewniając natychmiastowy wgląd we wła- ściwości materiałów. Ten trend jest napędzany potrzebą szybszych, bardziej niezawodnych metod testowania, które mogą sprostać wymaganiom nowoczesnych projektów bu- dowlanych. Zautomatyzowane i cyfrowe systemy ułatwiają również lepsze zarządzanie danymi, ułatwiając śledzenie i raportowanie wyników testów. Kolejnym trendem w kontroli jakości testowania materiałów jest rozwój zrównoważonych praktyk, które mogą zmniej- szyć wpływ na środowisko i zużycie zasobów podczas testowania. Niektóre metody testowania mogą zużywać mniej energii, wody lub chemikaliów, albo poddawać ma- teriały recyklingowi lub ponownie wykorzystywać je po te- stowaniu. Ponadto niektóre normy i przepisy testowania mogą promować stosowanie przyjaznych dla środowiska materiałów lub procesów lub wymagać oceny efektywności środowiskowej lub cyklu życia materiałów. Zrównoważone testowanie może pomóc inżynierom mechanikom sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na zieloną inżynierię i odpo- wiedzialność społeczną. Pojawienie się inteligentnych materiałów, które mogą re- agować na bodźce zewnętrzne, takie jak temperatura, ci- śnienie, światło lub pola elektryczne, to następne pole do popisu w dziedzinie testowania. Inteligentne materiały mogą mieć różne zastosowania w inżynierii mechanicznej, takie jak czujniki, siłowniki, adaptacyjne struktury lub sa- monaprawiające się systemy. Jednak inteligentne materiały stwarzają również nowe wyzwania i możliwości testowania, ponieważ wymagają nowych metod i sprzętu, który może mierzyć ich dynamiczne i wielofunkcyjne właściwości oraz Plast Echo56Tonacja rynkuzachowania. Inteligentne czujniki osadzone w sprzęcie te- stowym mogą stale zbierać dane dotyczące wydajności ma- teriałów, umożliwiając bardziej szczegółową i kompleksową analizę. Ten trend jest szczególnie korzystny w przypadku dużych projektów budowlanych, w których stałe monitoro- wanie jakości materiałów jest niezbędne. Niezmiernie ważne staje się też wykorzystanie narzędzi symulacyjnych i modelujących, które czasem mogą uzu- pełniać lub zastępować testy fizyczne. Symulacja i mode- lowanie mogą wykorzystywać równania matematyczne, algorytmy lub oprogramowanie do przewidywania zacho- wania i wydajności materiałów w różnych warunkach lub scenariuszach. Mogą też zapewnić szereg korzyści, takich jak oszczędzanie czasu i pieniędzy, zmniejszanie ryzyka i niepewności oraz optymalizacja projektów i rozwiązań. Jednak symulacja i modelowanie zależą również od jakości i ważności wykorzystanych danych i założeń, i mogą wyma- gać weryfikacji lub walidacji za pomocą testów fizycznych. Ostatnim już trendem w kontroli jakości testowania mate- riałów jest rosnący popyt na personalizację oraz dostoso- wywanie materiałów i produktów, zwłaszcza w sektorach takich jak inżynieria biomedyczna, lotnicza lub motoryza- cyjna. Dostosowywanie może obejmować użycie zaawan- sowanych technik produkcyjnych, takich jak produkcja ad- dytywna lub drukowanie 3D. Jednak takie dostosowywanie wymaga również bardziej elastycznych i adaptowalnych metod testowania i systemów, które poradzą sobie z różno- rodnością oraz zmiennością materiałów i produktów. IPodsumowanie Wybór właściwej metody testowania materiałów jest klu- czowy dla uzyskania dokładnych i wiarygodnych danych dotyczących wydajności materiału. Przed wyborem kon- kretnego testu należy wziąć pod uwagę kilka czynników, ponieważ każda metoda jest zaprojektowana w celu oceny konkretnych właściwości materiału. Naukowcy i inżynierowie materiałowi nadal udoskonalają wysokowydajne polimery pod kątem wytrzymałości, trwa- łości i stabilności w wymagających zastosowaniach. Opra- cowywanie tych polimerów do konkretnych zastosowań wymaga rygorystycznych testów i podejmowania decyzji w oparciu o dane na każdym etapie. Poprzez eksplorację nowych materiałów i rygorystycznych metod testowania firmy mogą odkryć możliwości poprawy jakości produktu, obniżenia kosztów produkcji i spełnienia rygorystycznych przepisów dotyczących ochrony środowiska i bezpieczeń- stwa. To nie tylko pomaga w zachowaniu zgodności, ale także napędza innowacje, umożliwiając tworzenie najno- wocześniejszych produktów. Wybór odpowiednich metod testowania i przestrzeganie norm branżowych jest niezbędne, aby zagwarantować, że materiały będą działać zgodnie z oczekiwaniami w rze- czywistych warunkach. Dziś jesteśmy na początku nowej ery, w której sztuczna inteligencja wydaje się być w idealnej pozycji, by przekształcić poszukiwanie użytecznych mate- riałów. Wygląda na to, że całkowicie zmieni to podejście do ich badania, tworzenia i testowania. AI nie zastępuje tra- dycyjnych metod testowania, ale jest potężnym dodatkiem. Prawidłowo stosowana może przyspieszyć i usprawnić testowanie materiałów. Odpowiedzialne obchodzenie się z nią jest tutaj kluczowe: AI nie powinna zastępować ludzi, ale ich wspierać. • Literatura https://fatfinger.io/advanced-material-testing-methods/ https://www.aac-research.at/material-testing-and-component-testing/ https://www.rjleegroup.com/ blog/5-ways-material-innovation-testing-drives-product-development https://enser.com/ emerging-technologies-in-materials-testing-equipment-for-heavy-industries/ https://www.3erp.com/blog/material-testing/ https://www.acuren.com/blog/ the-critical-importance-of-materials-testing-and-analysis/ https://www.xometry.com/resources/materials/material-testing/ https://waykenrm.com/blogs/types-of-material-testing/ https://aprcomposites.com.au/materials-science/materials-engineering/ materials-testing-characterization/ https://www.globalhighways.com/wh3/feature/ new-tests-new-technology-new-users-why-materials-testing-growing-market https://www.tainstruments.com/ material-analysis-techniques-for-every-stage-of-polymer-development-blog/ https://www.verifiedmarketreports.com/blog/ top-7-trends-in-construction-materials-testing-equipment/ https://theconversation.com/ai-is-transforming-the-search-for-new-materials-that-can- help-create-the-technologies-of-the-future-249392 https://article.murata.com/en-global/article/ new-materials-development-accelerated-by-the-base-model https://www.cas.org/resources/cas-insights/materials-science-trends-2025 https://nanoschool.in/blogs/latest-trends-in-research-methodology-navigating-the- path-to-robust-and-innovative-studies/ https://www.zwickroell.com/news-events/news/ how-artificial-intelligence-changes-materials-testing/ https://www.linkedin.com/advice/0/what-latest-trends-materials-testing-quality-n142e https://www.aerospacetestinginternational.com/features/how-the-latest-materials- testing-methods-replicate-a-range-of-possible-flight-conditions.html https://www.stablemicrosystems.com/innovative-materials-testing.html https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165993619301098 https://www.innovatechlabs.com/newsroom/2484/polymer-testing-methods/ 57Plast Echo Lipiec-Sierpień 2025Polilaktyd (PLA) jest jednym z najbardziej obie- cujących biopolimerów pochodzenia odnawial- nego, wykorzystywanym szeroko w przemyśle opakowaniowym, medycznym oraz technologii druku 3D. Do jego głównych zalet zalicza się biodegradowalność, biokompatybilność oraz możliwość przetwarzania na standardowych li- niach produkcyjnych. PLA cechuje się również korzystnymi właściwościami mechanicznymi, wysoką przezroczystością i nietoksycznością, co pozwala na jego wykorzystanie w kontaktach z żywnością oraz w implantologii. Jednocześnie materiał ten posiada istotne ograniczenia, w tym niską odporność cieplną, kruchość, ograniczoną biodegradację w środowisku naturalnym oraz wyższy koszt produkcji w porównaniu do two- rzyw petrochemicznych. Zdolność PLA do peł- nego rozkładu zachodzi jedynie w warunkach przemysłowego kompostowania, co wymaga odpowiednio rozwiniętej infrastruktury odpa- dowej. Pomimo dynamicznego wzrostu rynku PLA – prognozowanego na ponad 6mln ton do 2030 r. – dalsze badania skupiają się na popra- wie jego właściwości użytkowych, m.in. poprzez modyfikacje chemiczne, dodatek napełniaczy, czy rozwój alternatywnych surowców. ICharakterystyka polilaktydu Polilaktyd to liniowy poliester alifatyczny otrzy- mywany z kwasu mlekowego (LA), który z ko- lei pozyskiwany jest przez fermentację cukrów dr hab. Agnieszka Richert Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Blaski i cienie polilaktydu W niniejszym artykule przeanalizowano zarówno pozytywne, jak i problematyczne aspekty PLA, uwzględniając aktualne doniesienia literaturowe i perspektywy jego dalszego rozwoju jako mate- riału przyjaznego środowisku Plast Echo58Tonacja rynkuz biomasy roślinnej (np. kukurydzy, buraków cukrowych, manioku) [1]. Główne metody jego syntezy to bezpośred- nia polikondensacja oraz polimeryzacja laktydu (ROP) [2]. W zależności od konfiguracji stereoizomerycznej kwasu mlekowego (L- lub D-), PLA może występować jako PLLA, PDLA lub PDLLA – co istotnie wpływa na jego właściwo- ści fizykochemiczne [3]. Polilaktyd (PLA) to jeden z najczę- ściej stosowanych biodegradowalnych polimerów, uzna- wany za ważny materiał przyszłości w gospodarce obiegu zamkniętego. Jest produkowany ze źródeł odnawialnych, ulega biodegradacji w kontrolowanych warunkach i ofe- ruje dobre właściwości mechaniczne oraz przetwórcze. Jednocześnie PLA posiada szereg ograniczeń, które utrud- niają jego szerokie zastosowanie w niektórych branżach. Niniejszy artykuł prezentuje omówienie właściwości, zalet i wad PLA. IZalety PLA •Pochodzenie ze źródeł odnawialnych: PLA produkowa- ny jest z surowców odnawialnych, co ogranicza zuży- cie ropy naftowej i zmniejsza emisję dwutlenku węgla w całym cyklu życia produktu [4]. •Biodegradowalność: PLA jest kompostowalny prze- mysłowo – rozkłada się do wody i dwutlenku węgla w warunkach podwyższonej temperatury (T ≥ 58°C), wilgotności, obecności mikroorganizmów środowisko- wych) [5]. •Właściwości przetwórcze: PLA wykazuje wysoką sztywność i przezroczystość, co czyni go odpowied- nim do zastosowań opakowaniowych oraz w druku 3D. Może być przetwarzany metodami typowymi dla innych termoplastów, takimi jak wtrysk, wytłaczanie, czy termoformowanie [6]. •Estetyka i barierowość: PLA jest przezroczysty, błysz- czący i wykazuje dobre właściwości barierowe dla ga- zów, co czyni go atrakcyjnym dla branży opakowanio- wej [7]. •Biokompatybilność: Dzięki nietoksyczności i rozkła- dalności PLA znajduje zastosowanie w medycynie: w szwach chirurgicznych, implantach, rusztowaniach tkankowych [8]. •Bezpieczeństwo kontaktu z żywnością: PLA jest mate- riałem dopuszczonym do kontaktu z żywnością, co po- szerza jego zakres zastosowań w branży spożywczej. Nie wykazuje działania toksycznego, ani mutagennego. •Zastosowania PLA: PLA znajduje szerokie zastosowa- nie w różnych sektorach przemysłowych. W przemy- śle opakowaniowym wykorzystuje się go do produkcji biodegradowalnych folii, pojemników i butelek. W me- dycynie służy do wytwarzania szwów chirurgicznych, implantów oraz nośników leków. W branży motoryza- cyjnej i elektronicznej PLA stosowany jest do produk- cji lekkich komponentów i elementów drukowanych w technologii 3D. Ponadto PLA znajduje zastosowanie w przemyśle tekstylnym oraz rolnictwie, m.in. w pro- dukcji włókien i folii ochronnych. Najważniejsze zastosowania polilaktydu (PLA) w różnych sektorach przemysłu [1–7] prezentują się następująco: •opakowania: np. kubki, tacki, butelki, folie, opakowania farmaceutyczne i kosmetyczne, inteligentne opakowa- nia z czujnikami i nanocząstkami. Wzrost napędzany regulacjami UE/USA i zakazami stosowania jednorazo- wych wyrobów z plastiku. •biomedycyna i farmacja: szwy, śruby, rusztowania, mi- krokapsułki do leków, sterylne opakowania i narzędzia medyczne. PLA rozkłada się do kwasu mlekowego – brak potrzeby usuwania implantów. •rolnictwo i ogrodnictwo: folie ściółkujące, agrotka- niny, doniczki biodegradowalne, kapsułki nawozów/ pestycydów. Korzyścią jest ograniczenie mikroplastiku w glebie. •motoryzacja i elektronika: elementy wnętrza pojaz- dów (panele, uchwyty), obudowy urządzeń elektro- nicznych, biokompozyty z włóknami naturalnymi. Zalety: lekkość, odnawialność, atrakcyjność dla ryn- ku zrównoważonego. •druk 3D: filamenty FDM/FFF, HT-PLA i kompozyty PLA, modele chirurgiczne •i prototypy medyczne. Podstawowy materiał w eduka- cji, projektowaniu i przemyśle. •tekstylia i odzież: włókna PLA jako zamiennik polie- stru, tkaniny techniczne: filtry i maski, moda cyrkularna z PLA. Korzyść: kompostowalność i łatwość odzysku. •budownictwo i architektura: panele dekoracyjne, listwy, elementy prefabrykowane z PLA, drukowane struktury (z betonem, gliną, konopiami). Materiał do innowacyj- nych, zrównoważonych rozwiązań architektonicznych. IWady PLA •Ograniczona odporność termiczna: Jednym z głów- nych ograniczeń PLA jest jego niska odporność na tem- peraturę – temperatura mięknienia PLA wynosi ok. 60°C, co ogranicza jego zastosowanie w warunkach podwyższonej temperatury [9]. •Kruchość i niska udarność: PLA jest stosunkowo kru- chym materiałem, wykazującym niską udarność, co może być problematyczne w zastosowaniach technicz- nych. W porównaniu do polietylenu czy polipropylenu, jego zdolność do absorpcji energii przy uderzeniu jest ograniczona [9]. •Koszty produkcji: Mimo rozwoju technologii, PLA jest nadal droższy niż wiele tworzyw konwencjonalnych, co niestety ogranicza jego konkurencyjność w produkcji masowej [11]. •Trudności w recyklingu: PLA nie nadaje się do wspólne- go recyklingu z PET, czy PE. Oddzielne strumienie PLA 59Plast Echo Lipiec-Sierpień 2025Next >