0 Ventil 3 /2007/  V tednu Univerze v Ljubljani je strojni{tvo do`ivelo posebno ~ast, saj je bil v ~astnega doktorja Univerze v Ljubljani promoviran izjemen strokovnjak na podro~ju tehni{kih znanosti in dolgoletni prijatelj Slovenije prof. dr. Man- fred Geiger. Nekaj uvodnih besed o prof. dr. Manfredu Geigerju Prof. dr. Geiger ni le viden znanst- venik in strokovnjak na podro~ju strojni{tva, ampak tudi vizionar, humanist, u~itelj in ljubitelj slov- enskih gora. V spomin in`enirjev je zapisan kot pionir na podro~ju up- orabe laserjev za rezanje in preob- likovanje plo~evine. Patenti, indus- trijske re{itve in znanstvene objave na tem podro~ju so {tevilni. {tudenti Fakultete za strojni{tvo se ga bodo spominjali po prisr~nih sprejemih na univerzi v Erlangnu med njihovimi {tudijskimi obiski. Mnogi podiplom- ci in raziskovalci iz Slovenije so ime- li ~ast delati v laboratorijih, ki jih `e veliko let uspe{no vodi. Univerza v Ljubljani mu je ~astni doktorat pode- lila za njegove znanstvene dose`ke. Ocenjevala ga je na osnovi znanstvenih objav, patentov in raziskovalnih ter razvojnih projektov. Da bi lahko spoznali njegovo delo, ki je pripomoglo k mar- sikateremu dose`ku v slovenskem pros- toru, je treba osvetli- ti nekatera tematska podro~ja in njegove uspehe v raziskoval- nih projektih. Prof. dr. Manfred Geiger se je rodil v Nem~iji leta 1941 in je leta 1974 doktoriral pri prof. dr. Kurtu Langeju, ki velja za o~eta znanstvenega pristopa k preoblikovanju kovinskih materialov. Pri njem je opravil doktorsko delo na{ priznani prof. dr. Franc Gologranc. Kot vodja oddelka za temeljno raziskovalno delo pri podjetju Trumpf GmbH & Co. Maschinenfabrik Ditzingen je bil odgovoren za razvoj laserskega stroja za razrez plo~evin, kar je priznano kot prva svetovna inovacija; kasneje je iz tega nastalo poslovno podro~je laserska tehnika. Od leta 1982 je predstojnik Katedre za izdelovalne tehnologije, Friedrich-Alexander Universität, Erlangen-Nürnberg, in vzporedno od leta 1993 direktor ter od 2002 predsednik uprave Bayerischen Laserzentrums GmbH, Erlangen. Prof. Geiger kot učitelj in pobudnik razvoja Naj na{tejemo nekaj njegovih ak- tivnosti, ki ga uvr{~ajo med vodilne strokovnjake in znanstvenike v sve- tu. Bil je mentor 89 doktorandom ter {tevilnim diplomantom, vodja med- fakultetne raziskovalne ustanove Laserske tehnologije Erlangen, po- budnik za ustanovitev aplikativnega laboratorija Laserske obdelovalne tehnologije, ki ga je kasneje usta- novila bavarska vlada, pobudnik in koordinator EU-TEMPUS-Programa: Advanced Manufacturing Techno- logy: Engineering Economy and CIM-oriented Techniques in Metal Forming, 1991–1994, ki se je izvajal tudi v Sloveniji. Bil je pobudnik in organizator {te- vilnih mednarodnih konferenc, med njimi Laser Assisted Net Shape En- gineering (LANE) v Erlangnu, 1994, 1997, 2001 in 2004 in konferenc La- ser in der Feinwerktechnik und Elek- tronik (LEF), ki so vsako leto od 1999 dalje, konferenc The Coatings (2004 v Erlangnu), Shemet (1996 in 2005 v Erlangnu) in International Confer- ence on Technology of Plasticity 1999, ki je trienalna. Je redni ~lan Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften, tehni{ki razred, Berlin, redni ~lan Konvent der Technikwissenschaften der Deutschen Akademien der Wis- senschaften, redni ~lan the Inter- national Academy for Production Engineering CIRP, Pariz, Chairman Scientific Technical Committee F (Forming), 2001 do 2004, redni ~lan nem{kega znanstvenega zdru`enja za proizvodne tehnologije, WGP, predsednik 2004/05, in {e {tevilnih drugih mednarodnih zdru`enj. Med njimi znanstvenega zdru`enja Pre- oblikovalne tehnologije, znanstve- nega zdru`enja Laserske tehnologi- je, WLT, International Cold Forging Group, ICFG, German Cold Forging Group (GCFG), International Com- mittee on Environmental Manufac- turing (ICEM), v katerih je bil v posa- meznih obdobjih tudi presednik. Prof. Geiger je prejel {tevilne na- grade in priznanja, med njimi so najodmevnej{a: Prof. dr. Manfred Geiger ob podelitvi ~astnega doktorata DOGODKI Prof. dr. Manfred Geiger častni doktor Univerze v Ljubljani   Ventil 3 /2007/  DOGODKI – 1991 BMW Scientific Award (skupaj s sodelavcem dr. Vollertsenom), – 1993 dr. h. c., Tehnni{ka univerza Budimpe{ta, – 1994 povabilo za vodjo katedre o postopkih preoblikovanja na Tehni{ki univerzi na Dunaju, – 1999 plaketa Pro Universitate Labacensi, Univerza v Ljub- ljani, – 1999 dr. ing. e. h., Tehni{ka univer- za Chemnitz, – 2000 dr. ing. e. h., Univerza Dort- mund, – 2002 Intern. Prize for Research and Development in Precision Forging, Japan Society on Technology of Plasticity (JSTP), – 2006 ~astni ~lan Italian Associa- tion of Manufacturing Tech nology. Njegovo publicisti~no delo obsega 48 knjig in ~ez sedemsto ~lankov in prispevkov v revijah in zbornikih konferenc. Bil je urednik zbornikov nacionalnih in mednarodnih konferenc in je izdajatelj ali ~lan uredni{kega odbora ve~ kot deset revij ali drugih periodi~nih publikacij. Profesor Geiger je med drugim tudi ustanovitelj podjetij Bayerisches Laserzentrum GmbH (1994), ERLAS GmbH, Erlanger Lasertechnik (1998) in Laserequipment AG (2001) in pri nekaterih tudi solastnik. Prof. Geiger znanstvenik in raziskovalec Za profesorja Geigerja je zna~ilno, da je po zaklju~ku svojih podiplomskih {tudijev od{el v industrijo, kar je imelo neizbrisen vpliv na njegovo kasnej{o znanstveno in pedago{ko kariero. Tako se je kot mlad doktorant leta 1977 zaposlil v podjetju, ki je izdelovalo sodobne stroje za oblikovanje plo~evine po tradicionalnih tehnolo{kih re{itvah, ki pa so bile za tiste ~ase mo~no podprte z najsodobnej{imi ra~unalni{kimi orodji. Mladi doktor pa je hitro uvidel, da se lahko togo rezalno orodje ali rez s plazmo nadomesti z veliko u~inkovitej{im, natan~nej{im lasers- kim `arkom, ki poleg vsega {e bist- veno manj toplotno prizadene rezno povr{ino. Lastniki podjetja Trumpf so takoj spoznali izredno tr`no prilo`nost novega na~ina razreza, stroji so postali svetovna uspe{nica, beseda »trumf« pa sinonim za reza- nje z laserjem. Ko je bavarska industrija, predvsem tista iz Erlangna (kjer je najve~ji del globalnega industrijskega sistema Siemens) in Nürnberga uvidela, da potrebujejo institucijo, ki bo skrbela za znanstveni in pedago{ki razvoj na podro~ju sodobnih izdelovalnih tehnologij, so na Univerzi Erlangen - Nürnberg ustanovili Katedro za izdelovalne tehnologije in nanjo povabili dr. Geigerja. V dvajsetih letih je iz ni~, ob za~etni pomo~i nekaj deset tiso~ tedanjih nem{kih mark, eno tretjino tajnice ter z eno sobo ustvaril katedro z okoli 100 zaposlenimi, ustanovil center za prenos tehnologij z ekipo {estdesetih raziskovalcev. Prof. Geiger je kot novi vodja katedre zelo hitro uvidel, da gospodarski razvoj zahteva nove prijeme, nov na~in razmi{ljanja, nove discipline. Doktorant najuglednej{e nem{ke katedre za procese preoblikovanja kovin bi po vsej logiki svojo kariero nadaljeval na istem podro~ju, toda na podlagi spoznanj o izrednem potencialu laserjev je hitro pri{el do kombinacije dveh tehnologij – preoblikovanja in laserja. Za~el je znanstveno raziskovati probleme povezovanja dveh v osnovi razli~nih tehnologij, iskati prese~ne mno`ice med njimi, ki dajejo neslutene mo`nosti, in jih nato povezovati v inteligentne izdelovalne verige. Moto njegovega raziskovalnega dela je postala »sinergija med laserskimi in preoblikovalnimi tehnologijami«. To, da se ni poglabljal le v eno dejavnost ampak, da je uvidel bistvene prednosti povezanih in prepletenih tehnologij, ga je razlikovalo od mnogih znanstvenikov in zato ni ~udno, da ga je CIRP – Mednarodna akademija za izdelovalne tehnologije – `e zelo zgodaj povabila v svoje vrste in njegove dose`ke priznala s tem, da ga je leta 1994 zaprosila, da je na otvoritvi plenarnega zasedanja te organizacije predstavil svoja videnja z zelo odmevnim in kasneje pogostokrat citiranim uvodnim predavanjem. /Geiger, M.: Synergy of Laser Material Processing and Metal Forming (Keynote Paper). Annals of the CIRP 43 (1994) 2, str. 563–570/ Predpogoj za uspe{nost sodobne izdelovalne verige, ki bi jo postavili v visoko zahtevne gospodarske sis- teme, kot je proizvodnja prevoznih sredstev od dvokoles pa do raket, v elektrotehniko, medicinsko tehniko, je obvladovanje tehnologij in tehnik, kot sta `e prej navedeni laserska ter preoblikovalna, ki pa morata biti nadgrajeni z znanji o materialih, strojegradnji, orodjegradnji, infor- matiki ter ra~unalni{ko podprtih orodjih, kot so umetna inteligenca, numeri~ne analize sklopljenih prob- lemov. Zato ni presenetljivo, da nje- gove raziskovalne skupine vedno ses- tavljajo profili kot strojnik, elektronik, informatik, kemik ter matematik. Metode dela profesorja Geigerja so na prvi pogled zelo logi~ne. Ko je pri{el do nove ideje na podro~ju sinergije razli~nih tehnologij, se je najprej posvetil temeljitemu razumevanju procesa in ugotavljanju njegovih zakonitosti. Temu sta sledila analiza posameznih procesnih parametrov in popis njihovih medsebojnih odvisnosti. Te temeljne raziskave so bile ve~inoma cilji doktorskih disertacij, za katere je zaradi svoje neobi~ajne inovativnosti in zagnanosti za odkrivanje novega vedno dobival zelo motivirane podiplomske {tudente. Zanimivo za ta doktorska dela je tudi dejstvo, da so se skoraj vsa kon~ala s {tudijo mo`nosti industrijske aplikacije. Profesor Geiger ima izredno izostren ~ut za prenos svojih znanstvenih dose`kov v industrijsko okolje. Bil je pobudnik in organizator dveh zelo odmevnih konferenc, ki sta si sledili vsaki dve ali tri leta: Laser Assisted 2 Ventil 3 /2007/  DOGODKI Net Shape Engineering – (LANE) in Laser in der Feinwerktechnik und Elektronik (LEF). Na podlagi predstavitev novih znanj se je nem{ka avtomobilska industrija kmalu za~ela resno ukvarjati z implementacijo laserskega varjenja in spajkanja. Na podlagi njegovih inovativnih »sinergetskih« idej imajo avtomobili koncernov DC, BMW in VW po nekaj deset metrov z lasersko podporo izdelanih spojev. Nove tehnologije ne pridejo do pravilne veljave, ~e se uporabljajo pri konstrukcijah, ki so upo{tevale kon- vencionalne tehnolo{ke mo`nosti. Zato je profesor Geiger vedno pos- vetil veliko pozornost konstrukter- jem novih vozil, na posebnih semi- narjih pa tudi na projektih, ki so jih financirale bavarska in zvezna vlada (oboji so se zavedali, da celovite in inovativne re{itve lahko dvignejo konkuren~no sposobnost njihovega gospodarstva). Na teh sre~anjih jim je predstavil nove tehnolo{ke mo`nosti, na podlagi katerih so lahko {li v »re- design« obstoje~ih izdelkov ali pa so to uporabili pri snovanju novih. Te`ko je opisati vsa podro~ja znanstvenega delovanja profesorja Geigerja, zato bi se osredoto~ili le na nekaj najpomembnje{ih, za katera je dosegal priznanja pred vrhunskimi svetovnimi znanstveniki in si je v svoji domovini zaslu`eno pridobil naziv »laserski kralj«. a) Krojeni in toplotno obdelani kovinski prirezi Japonska avtomobilska industrija je v zadnjih dveh desetletjih prej{njega stoletja uvedla tehnologije tako imenovanih krojenih prirezov. Z njimi se glede na obremenitve, korozijsko obremenjenost, iz razli~no debelih, z razli~no kemi~no obdelavo pripravljenih plo~evinskih kosov sestavijo prirezi, se lasersko zvarijo, nato pa globoko povle~ejo v nosilne avtomobilske strukture. Proces se je nadgrajeval v smeri uporabe materialov z vedno vi{jo trdnostjo, ki pa je posledi~no zmanj{evala njihovo sposobnost za preoblikovanje. Profesor Geiger je tak{en proces prenesel v digitalno okolje, ga tam optimiral ter na podlagi tega inoviral. Na mestih ve~jih plasti~nih deformacij, kjer je obstajala nevarnost poru{itve, je z lokalnim in izredno natan~nim laserskih segrevanjem povzro~il rekristalizacijo materialov, ki so nato dovoljevali nadaljevanje preoblikovanja. Idejo lasersko krojenih prirezov je predstavil tudi v Sloveniji v okviru projekta Tempus in kar hitro je Fakulteta za strojni{tvo Univerze v Ljubljani pri{la v stik z Gorenjem iz Velenja in skupaj so prijavili aplikativni raziskovalni projekt. Rezultati tega projekta so bili inovativni pristopi pri izdelavi {tedilnikov, kjer so bila vrata krojena iz razli~no debelih plo~evin, kar je zni`alo njihovo ceno ter pove~alo Izdelek iz sestavljene plo~evine Deli v avtomobilu iz prilagojenih kovinskih valjanih prirezov Postopno preoblikovanje z laserskim ogrevanjem 3 Ventil 3 /2007/  DOGODKI njihovo trdost. Nadaljnja aplikacija je bila kombinacija nerjave~e plo~evine za vidne dele aparatov in nizko oglji~na za nevidne, vse pa spojeno v krojene prireze. b) Laserske kalibracije v mikrosistemski tehniki Profesor Geiger je na svoji katedri zelo hitro popisal termomehanske procese, ki nastopijo pri lokalnem laserskem segrevanju in povzro~ajo dolo~eno plasti~no deformacijo izdelka. Proces je zelo kompleksen, saj je potrebno popisati naravo krajevno to~no dolo~enega vnosa toplotne energije in njen vstop v obdelovanec. Lokalno segrevanje povzro~a spremembo mehanskih lastnosti izdelka pa tudi njegovo gostoto. Vse to povzro~i plasti~no deformacijo, ki po ohladitvi tudi ostane. S pomo~jo nekaj doktorskih disertacij je bil popisan ta sklopljeni problem in postavljeni so bili vsi potrebni algoritmi za njegovo industrijsko aplikacijo. Moderni mikromehanski sklopi in predvsem njihovi gibajo~i se deli morajo biti izredno natan~no sestavljeni, rege med njimi so v obmo~jih 10-1 do 10-2 mm, pripadajo~e tolerance pa {e za faktor 10 manj{e. Te zahteve so pogojevale izredno natan~no izdelavo, pozicioniranje in monta`o. Profesor Geiger pa je pri{el na genialno re{itev: zahtevnost procesa je obrnil, dovolil je sprostitev toleranc, nato pa poklical na pomo~ laserske tehnologije. Najprej je z njihovo pomo~jo natan~no pomeril obstoje~e stanje in z njim informiral nadzorni ra~unalnik. Ta je v bazi znanj na{el ustrezen algoritem za ukrepanje in z laserji »in situ« opravil korekcijo z lokalnim segrevanjem komponent. Nova inovativna procesna veriga se sedaj {iroko uporablja od medicine, predmetov za dnevno rabo (slu{ni aparati, zabavna elektonika) do specialnih sistemov za vesoljske raziskave. c) Adaptivna optika pri laserskih sistemih Pri laserskem rezanju ali varjenju prostorskih 3D-elementov je zelo te`ko ves ~as zagotavljati konstantno gori{~no razdaljo `arka od obdelovanca, kar je predpogoj za kvaliteten proces. Namesto kontrole teh razdalj so v skupini profesorja Geigerja raje sprostili zahtevnost te kontrole s tem, da so uvedli adaptivno optiko na poti laserskega `arka od izvora do obdelovanca. Tako so uvedli adaptivno zrcalo, ki ga je krivil s piezoelementom povezani aktuator. Ta je bil voden preko ustreznega ra~unalni{kega sistema, ki je zasledoval potovanje laserskega `arka, njegovo trenutno pozicijo ter ob upo{tevanju njegove bodo~e poti »look ahead« temu pravo~asno pripravil ustrezno gori{~no razdaljo. Sistemi, ki se s pridom uporabljajo v razli~nih vejah industrije, so visokodinami~ni in s tem predvsem na dolo~enih prehodih v 3D-prostoru zagotavljajo bistveno izbolj{ane kvalitete spojev ob izredni procesni stabilnosti in geometrijski ponovljivosti. d) Procesna veriga laserskega rezanja in hidropreoblikovanja Pri predelavi plo~evine je obi~ajno, da je potrebna cela vrsta operacij, preden se pride od surovca do kon~nega izdelka. Vse to pogojuje natan~ne operacije strege in pozicioniranja, kar zahteva drago opremo in natan~no obvladovanje posameznih procesnih stopenj. Zadnjih nekaj let je predvsem v avtomobilski industriji zelo popularno uvajanje votlih kovinskih struktur, ki imajo zelo ugodno razmerje med nosilnostjo in maso. Proizvodnjo tak{nih komponent pa je omogo~ila tehnologija »hidroforming«, kjer s sinhronim gibanjem ve~ mehanskih elementov ob isto~asnem dovajanju medija v notranjost votlega surovca dobimo prostorske oblike z mehanskimi in geometrijskimi parametri, ki zelo ustrezajo obremenitvam pri eksploataciji. Profesor Geiger je pri{el na idejo, ki jo je najprej laboratorijsko real- iziral, nato pa prenesel v nem{ki avtomobilski koncern. V njej je na en sam stroj vgradil inovativno pro- cesno verigo, ki z enim vpetjem ob- delovanca in v enem orodju opravi operacije kot: globoko vle~enje, hidroforming, laserski obrez, laser- sko varjenje. Operacija »hidrofor- Hidravli~no preoblikovanje povezano z laserskim varjenjem in rezanjem 4 Ventil 3 /2007/  ming« se lahko za te`ko obdelovane materiale nadgradi z »izotermalnim preoblikovanjem«, v posebnih pri- merih pa celo s superplasti~nim pre- oblikovanjem. Na ta na~in je profe- sor Geiger odprl novo podro~je v letalski industriji za predelavo su- perlegiranih materialov. e) Ostale aktivnosti Razvoj tako kompleksnih izde- lovalnih verig zahteva bogata temelj- na znanja ter vrsto podpornih ak- tivnosti, kot so numeri~na obdelava procesov, njihovo optimiranje, post- avljanje kontrolnih algoritmov itd. Nadalje so potrebni zanesljivi po- datki o preoblikovalni sposobnosti, reologiji obravnavanih materialov. Izrednega pomena je tudi tribologi- ja, {tudij kontaktnih problemov med razli~nimi orodnimi elementi ter ob- delovanci, ~e ho~emo, da so procesi obvladljivi, stabilni in ponovljivi. Vse navedene podporne aktivnosti potekajo v laboratoriju profesorja Geigerja, za kar ima vrhunsko opre- mo in, kar je {e posebej pomembno, zagnane mlade raziskovalce. Profe- sor je poznan po tem, da `e na pod- lagi kratkega razgovora s potencial- nim doktorantom oceni njegove po- tenciale in ga povabi na podiplomski {tudij ali na kak{no projektno delo. Tako so njegovi laboratoriji me{anica mladih iz Nem~ije, ZDA, Japonske, Kitajske, Tur~ije, Koreje, Mad`arske in drugod, pa tudi Slovenci so dos- tojno zastopali predznanja, prido- bljena v doma~i de`eli. Prof. Geiger je prijatelj in podpornik Fakultete za strojni{tvo v Ljubljani. Na njegovo povabilo je delalo na univerzi v Erlangnu ve~ raziskov- alcev, podiplomcev in {tudentov. Tako so nastale {tevilne skupne znanstvene objave. Plod raziskovanega dela so tudi nje- govi patenti, ki jih je skupaj devet. DOGODKI Sklep Med {tevilsko nemerljive veli~ine profesorja Geigerja lahko na prvo mesto postavimo njegov odnos do ljudi, pa naj bodo to {tudentje, stro- kovnjaki iz industrijskega okolja ali pa visokoizobra`eni akademiki. Za vsakega je imel ~as za pogovor, najprej je bil natan~en poslu{alec, potem pa je z izbranimi besedami komentiral in dopolnjeval sogovorni- ka. Rde~a nit skoraj vseh njegovih pogovorov so bili vizija, bodo~nost, tehnolo{ki napredek, nova znanja, sinergije. Podro~je sinergij bi bilo mogo~e tisto, s katerim bi najbolj predstavili profesorjev lik. Ni iskal sinergij le med tehnolo{kimi procesi, {e bolj pomembne so bile sinergije med ljudmi, in to: – med raziskovalci iz akademske sfere ter strokovnjaki iz industrijske- ga okolja, – med mladimi in starimi, – med predstavniki razli~nih nar- odov, – med predstavniki razli~nih kultur. Vsaka taka kombinacija lahko nudi (kar je pogostokrat tudi dokazal) iz- redno pozitivne rezultate. ~eprav smo ocenjevali profesor- jev prispevek k razvoju znanja in tehnolo{kemu napredku, ne oziraje se na meje, je potrebno poudariti tudi njegovo posebno naklonjenost Slo- veniji. Profesor Geiger je nesebi~no pomagal pri izobra`evanju mlade generacije dodiplomcev in po- diplomcev strojni{tva kakor tudi mladih u~iteljev. V najbolj kriti~nih dnevih vojne za osamosvojitev Slo- venije je preko razli~nih medijev pozival svoje kolege po celem svetu, naj na svoj na~in podprejo plebisc- itno odlo~itev slovenskega naroda. V ~asu tedna Univerze v Ljubljani je na Fakulteti za strojni{tvo predstavil svoje trenutno delo in vizije za na- prej. Prof. dr. Karl Kuzman Fakulteta za strojni{tvo Ljubljana