Miről kutatnak Bolyai- és BMe-ösztöndíjasaink?
Kovács Róbert adjunktus, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék: "A heterogén anyagok termikus modellezése több esetben is igényli a klasszikusan ismert Fourier-törvény általánosítását. Az új hővezetési modellek kísérleti ellenőrzése, validációja a mérnöki alkalmazásokba való átültetéshez elengedhetetlen.
A kutatás során az úgynevezett hőimpulzus kísérleti módszertan fejlesztésére fókuszálok, amely eddig a Fourier-től eltérő jelenségek kimutatására a legalkalmasabb eszköznek mutatkozik.
Célom a kísérleti megfigyelések kiértékelésének a fejlesztése, ami magában foglalja az új hővezetési modellek analitikus megoldásainak keresését is. Ezzel párhuzamosan keresem az ipari felhasználási lehetőségeket, így elsődlegesen 3D nyomtatott próbatesteken végzem a méréseket. Az irodalomban fellelhető adatok mellett a méréseim alapján keresem és jellemzem a Fourier-törvénytől eltérő termikus jelenségeket."
Tábi Tamás egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék: "2006 óta vagyok a BME Polimertechnika Tanszékén munkatársa (előbb PhD hallgató, majd adjunktus, most pedig egyetemi docens) és azóta foglalkozom biopolimerekkel, azaz olyan polimerekkel (műanyagokkal) amelyeket természetes, megújuló erőforrásból lehet létrehozni és biológiai úton lebonthatóak (ez nem jelenti, hogy „magától szétesik”, pusztán csak azt, hogy egy lehetőség visszajuttatni ezeket a természetbe komposztálással, amely során humusz, víz és CO2 képzőik, mint minden szerves anyag bomlásakor). A biopolimereket ugyanúgy fel lehet dolgozni, mint a hagyományos műanyagokat pl. fröccsöntéssel vagy 3D nyomtatással.
Az egyik legígéretesebb biopolimer a politejsav (PLA), amely mechanikai tulajdonságait tekintve hasonló, mint egy hagyományos, kőolaj alapú és biológiai úton nem lebontható műanyag, ugyanakkor a PLA késztermékek csekély hőtűréssel rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy 50-60°C felett egy ilyen termék kilágyul és elveszíti eredeti formáját, így mérnöki szempontból használhatatlanná válik.
Egyértelmű, hogy az alkalmazhatóságának kiterjesztése érdekében elsődleges fontosságú a hőtűrés növelése. Ezt a kutatásomban a kristályszerkezet célzott módosításával, valamint úgynevezett gócképző, azaz kristályosodást elősegítő, gyorsító adalékanyagokkal tervezem megvalósítani. További hátrány a PLA biopolimer termékek esetében, hogy azok ridegebbek, mint a hagyományos műanyagok, és így ridegen törnek. Ezt a kutatási irányvonalat pedig szívós adalékanyagok alkalmazásával kívánom véghezvinni.
A kutatás eredményeképpen reményeim szerint egy olyan PLA alapú biopolimer jön létre, amely továbbra is megtartja „zöld jellegét”, továbbá pedig a kiszélesített alkalmazhatóságának köszönhetően akár műszaki, igénybe vett alkatrészek alapanyagaként is alkalmazható lesz."
Klapcsik Kálmán adjunktus, Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék: "A szonokémia a vegyipar egy új, nagy lehetőségekkel bíró területe. Ekkor a folyadékot nagy frekvenciájú és intenzitású ultrahanggal sugározzák be. Az ultrahang hatására a folyadékban több ezer, mikron méretű buborék keletkezik, amelyek radiális pulzálást végeznek. A pulzáló buborékok összeroppanása olyan erős lehet, hogy a buborékok belsejében a hőmérséklet elérheti a több ezer Kelvin fokot is, ami kedvez a kémia reakciók lejátszódásának (szonokémia). Ezzel egyes kémiai folyamatok hatékonyságát jelentősen növelni lehet, ami forradalmasíthatja a hagyományos vegyipari eljárásokat.
A jelen pályázat témája több ezer buborékból álló sok-buborék rendszer vizsgálata, ahol az egyes buborékok az általuk kibocsájtott nyomáson keresztül kapcsolódnak egymáshoz, nagyszámú csatolt ODE rendszert alkotva. Ez egy fontos előrelépés a szonokémia legnagyobb kihívásának megoldás felé, ami a termelékenység ipari méretekre történő felskálázása. A tudományág sajátossága miatt (bonyolult fizika és nagyszámú paraméter) jól kontrollált és megfelelően leírható eredményeket adó kísérletek nehezen kivitelezhetők, ezért a kutatási módszer alapja a nagy teljesítményű számítástechnika alkalmazása, GPU (videokártyák) programozása, amely ezen a területen egyelőre egyeduralkodó."
Deme-Bélafi Zsófia adjunktus, Épületenergetikai és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék: „Nem az épületek használnak energiát, hanem az emberek.” Kathryn B. Janda professzor asszony az épületeket használó emberek szerepét ezzel az elhíresült mondásával fogalmazta meg 2011-ben.
Kutatásaim során az emberi viselkedést tanulmányozom és számszerűsítem épületenergetikai számításokhoz, szimulációkhoz. A Bolyai-ösztöndíjat "A tervezett és valós épülethasználói viselkedés összehasonlítása energetikai szempontból" című kutatásra kaptam, amelyben mind építészeti, mind épületgépészeti szempontból vizsgálom az emberi tényező figyelembevételét az épületek tervezése és üzemeltetése során.”
(Deme-Bélafi Zsófia Bolyai-ösztöndíja várhatóan 2021 szeptemberében veszi kezdetét, és 2024-ig tart.)
Hégely László adjunktus, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék: "Esetemben a kutatás tárgya szakaszos desztillációs műveletek optimalizálása deriváltmentes módszerekkel.
A desztilláció a legfontosabb, folyadékelegyek szétválasztására szolgáló módszer, energiaigénye azonban igen magas, így nagy jelentősége van a desztilláló oszlopok optimális tervezésének és működtetésének. Számos iparágban (pl. gyógyszeripar) a desztillációt jellemzően szakaszos üzemmódban végzik. A szakaszos desztilláció dinamikus folyamat, ezért modellezése a folyamatos desztillációénál bonyolultabb és időigényesebb. A folyamatszimulátorok beépített optimalizáló algoritmusai dinamikus folyamatokat nem tudnak kezelni, így külső, deriváltmentes optimalizálási modulok fejlesztésére, és azoknak a szimulátorral való összekapcsolására van szükség. Az elterjedten használt evolúciós algoritmusok hátránya a nagy számítási igény, ami, különösen dinamikus folyamatok esetén, nagyon időigényessé teszi az optimalizálást.
Az ösztöndíjjal támogatott kutatás célja olyan deriválásmentes optimalizálási módszerek kidolgozása, amellyel a szakaszos desztillációs módszerek mérsékelt számítási igény mellett optimalizálhatók. Gyorsabb optimalizálási módszerekkel nem csak nagyobb mennyiségű számítás végezhető, de nagyobb méretű problémák kezelése is lehetségessé válik. Megkereshető a gazdasági optimum, minimalizálható a folyamat energiaigénye, vagy környezeti hatása (pl. CO2-kibocsátás)."
Berecz Tibor adjunktus, Anyagtudomány és Technológia Tanszék: "A duplex korrózióálló acélok folyamatos fejlesztésének eredményeképpen a 21. századra megjelentek az ún. „lean” (vagy „sovány”) kategóriák.
Kifejlesztésüket az motiválta, hogy a fő ötvözők (Cr, Ni) világpiaci ára az elmúlt évtizedekben nagymértékben ingadozott. Ezért ezen kategória összetételére kisebb Ni- és Mo-, valamint a nagyobb Mn- és N-tartalom a jellemző. Korrózióállóság tekintetében a lean duplex acélok nagyjából egyenértékűnek tekinthetők bizonyos típusú ausztenites korrózióálló acélokkal (pl. AISI 304), viszont a szilárdságuk jóval nagyobb. Emiatt alkalmazásukkal jelentős költségcsökkentés érhető el.
A duplex korrózióálló acélokra általánosan jellemző nagy ötvözőtartalom hátránya, hogy hő hatására különböző másodlagos fázisok kiválásával kell számolni (pl. alfa’- és szigma-fázisok). Ezek jelenléte azért nem kívánatos, mert csökkentik a szerkezet szívósságát (ridegségük miatt), valamint rontják a korrózióállóságot (mivel csökkentik a környezetükben a Cr arányát).
A kutatás alapkérdése az, hogy a hő hatására bekövetkező fázisátalakulások kinetikája mennyiben tér el a duplex, szuperduplex korrózióálló acélokhoz képest, valamint hogyan befolyásolják ezek a felhasználás szempontjából legfontosabb jellemzőket, elsősorban a mechanikai tulajdonságokat és korrózióállóságot."
A Bolyai-ösztöndíj legkiválóbb tehetségei Bolyai-emléklappal gazdagodhatnak. A kitüntetést Toldy Andrea, a Polimertechnika Tanszék egyetemi docense nyerte el: "2009-2014 és 2015-2019 közötti időszakban voltam Bolyai-ösztöndíjas. Ezen időszakok alaptt elvégzett kutatómunka jelentette a "Környezetbarát epoxigyanta kompozitok fejlesztése” című MTA doktori értekezés gerincét, amelyet 2019 januárjában védtem meg.
A kutatás során megújuló forrásból származó, glükózalapú epoxi monomereket és szálerősített polimer kompozitokat fejlesztettem a jelenlegi kőolajlapú rendszerek kiváltására, valamint környezetbarát módszereket dolgoztam ki ezen rendszerek hatékony égésgátlására.
A kutatás során elért eredmények nagyban hozzájárultak ahhoz, hogy a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen működő kutatócsoportommal két repüléstechnikai EU7-es pályázatot is megnyerjünk és sikeresen végrehajtsunk a Clean Sky keretprogramon belül:
- 2010 - 2012 Gyanták, laminátok és ipari nanorészecskék – elvek és felhasználás. Ipari megvalósítás projekt (nyilvántartási szám: 270599), ipari partner: Airbus Defence and Space, Spanyolország
- 2012 - 2014 Innovatív természetes alapú gyanták fejlesztése repüléstechnikai alkalmazásokhoz projekt (nyilvántartási szám: 298090), ipari partner: Dassault Aviation, Franciaország
Ez utóbbi projekt során a jutaszállal erősített, metil-tetrahidroftálsav-anhidriddel térhálósított glükofuranozid alapú háromfunkciós bioepoxi (GFTE) gyantából polimetilmetakrilimid hab felhasználásával készült szendvicskompozit szerkezetekből a Dassault Aviation beltéri tárolóelemeket gyártott Falcon típusú üzleti repülőgépek részére.
A kutatómunkába számos gépészmérnök és vegyészmérnök BSc- és MSc-hallgatót vontam be, továbbá a témavezetésemmel egy gépészmérnök (Niedermann Péter) és egy vegyészmérnök (Szolnoki Beáta) PhD-hallgató dogozott ezen a témán, akik sikeresen megvédték a doktori disszertációjukat."
A BMe Kutatói Pályázatot 2010 óta minden évben az Egyetemi Habilitációs Bizottság és a Doktori Tanács hirdeti meg. A jelentkezők többnyire doktoranduszok; a felhívás célja, hogy támogassa a szakmailag kiemelkedő kutatásokat.
A BMe kutatói pályázat megosztott első helyezését elért He Haijunnal, a Polimertechnika Tanszék doktoranduszával, külön interjút közlünk, amelyet hamarosan publikálunk először angol, később magyar nyelven.
A megosztott második helyezést Béri Bence, a Műszaki Mechanikai Tanszék doktorandusza kapta.
A rezgésmentes paramétertartományok kísérleti meghatározásához egy lehetséges konfigurációt jelent, amikor a szerszámgép valós dinamikája mellett, a szerszám/munkadarab kölcsönhatást beavatkozókkal állítjuk elő és így a megmunkálást egy környezetszimulációs berendezés (Hardware-In-the-Loop, HIL) segítségével vizsgáljuk.
Ez egy nagy teljesítményű, számítógéppel segített, jól vezérelhető fél-virtuális lehetőséget biztosít az esetlegesen fellépő negatív hatások (szerszámtörés, főorsó károsodás) előrejelzéséhez és a rezgésmentes tartományban az adott folyamattal elérhető legnagyobb anyagleválasztási arány meghatározásához."
"Forgácsolási folyamatoknál fellépő nem kívánatos rezgések gátat szabhatnak a termelés maximalizálásában. Ezáltal a megmunkálási paraméterek optimális hangolása rendkívül fontos feladat a professzionális gyártók számára, nem csak a termelékenység növelése érdekében, hanem a pénzügyi költségek csökkentése miatt is.
Kutatómunkámat Dr. Dombóvári Zoltán által vezetett MTA-BME Lendület Szerszámgéprezgések Kutatócsoportban végeztem.
A kutatás fő célja egy eljárás kidolgozása, amellyel forgácsolási folyamatok viselkedése jól jellemezhető az azt megalapozó mechanikai modell paramétereinek pontos ismerete nélkül. A fő gondolat a rendszer úgynevezett domináns spektrális tulajdonságainak – amelyek karakterizálják a viselkedést – forgácsolás közben történő meghatározása a rendszert ért impulzusválaszból.
Ez lehetőséget teremt a nem kívánatos rezgések előrejelzésére még azok megjelenése előtt, miközben a gyártási paraméterek a biztonságos tartományban tarthatóak, ezáltal támogatva a hatékony marási stratégiákat."
BL/HA/GI
Megjegyzések
Megjegyzés küldése