Hamarosan lezárul a GPK Polimertechnika Tanszék nemzetközi innováció díjas kutatása

A tudományos munka során korszerű, végtelenszál-erősítésű kompozit termékek gyártására is alkalmas technológiát és a tervezést segítő végeselemes szimulációs eszköztárat fejlesztenek.

„A projekt ötlete korábbi hallgatónktól, Molnár Pétertől, a HD Composite Zrt. ügyvezetőjétől és a tavaly elhunyt, tanszékünkön dolgozó Karger-Kocsis Józseftől érkezett 2016-ban. A professzor pályája kezdetén sokat foglalkozott a poliamidok reaktív előállításával, amely rendszerek most, a termoplasztikus gyantainjektálás technológia kompozitoknál történő megjelenésével ismét a figyelem középpontjába kerültek. Molnár Péter ebben az időpontban egy oroszországi járműipari cégnél dolgozott, így jól ismerte az ipar igényeit, és az automatizálás területén is naprakész információkkal rendelkezett. A legfontosabb célok kitűzése után állt össze a konzorcium, majd együtt írtuk meg a támogatást nyert pályázatot” – osztotta meg a bme.hu-val Czigány Tibor akadémikus, a BME Gépészmérnöki Kar (GPK) Polimertechnika Tanszék egyetemi tanára, a projekt műegyetemi szakmai vezetője.

Czigány Tibor (bal oldalon) és Szebényi Gábor a projekt során poliamidból, két lépésben, ráfröccsöntéssel készült alkatrészt vizsgálja

2016 decemberében hazai és európai szinten is úttörő kutatási pályázat megvalósításába kezdett a BME Gépészmérnöki Kar Polimertechnika Tanszéke és a tanszéken működő MTA-BME Kompozittechnológiai Kutatócsoport konzorciumi partnereivel, az evopro Systems Engineering Kft-vel, majd a konzorciumvezetői szerepet átvevő HD Composite Zrt.-vel, az eCon Engineering Kft.-vel és a Természettudományi Kutatóközpont Polimer Kémiai Kutatócsoportjával. A projekt célja újszerű, nagyszériás, újrahasznosítható, végtelenszál-erősítésű kompozit termékek gyártására is alkalmas technológia, és a tervezést segítő végeselemes szimulációs eszköztár kifejlesztése.

Az elektromos autók térnyerésével az akkumulátorok nagy tömege miatt újabb lendületet kapott a tömegcsökkentés az autóiparban. Ennek egyik legkönnyebben megvalósítható módja a jelenleg alkalmazott fémekénél lényegesen kisebb sűrűségű polimer kompozit alkatrészek arányának növelése. Ez úgy érhető el, ha a polimer kompozitok már nemcsak burkolati és aerodinamikai elemekben, hanem teherviselő szerkezeti elemekben is megjelennek, az autó belső, és a karosszéria alkatrészei között is. A teherviselő elemek létrehozásához elengedhetetlenek a végtelenszálas struktúrákkal tervezett irányban erősített kompozitok, a rövidszál erősítés mellett. Az ilyen szövet- és kelmeerősítésű kompozitok létrehozása azonban új kihívások elé állította a gyártókat: az erősítőstruktúrák impregnálása nem megoldható a hagyományosan nagy szériás gyártásnál használt hőre lágyuló polimerekkel, az erre a célra jelenleg használt térhálós rendszerek pedig nem tudják biztosítani a kis ciklusidő és az egyszerű újrahasznosíthatóság elvárásait. A Polimertechnika Tanszék kutatói partnereikkel egy újszerű kompozit mátrixanyag, a feldolgozás során a térhálós polimerek monomerjeihez és oligomerjeihez hasonló, jó átitató képességgel rendelkező, ugyanakkor a polimerizáció után a hőre lágyuló polimerekhez hasonlóan könnyen, anyagában újrahasznosítható epszilon-kaprolaktám alkalmazásának fejlesztésével adnak választ az járműipar aktuális kérdésére az NVKP_16-1-2016-0046 számú, az NKFIH által finanszírozott projekt végrehajtása során.

A projektben a Polimertechnika Tanszék több mint 20 munkatársa dolgozik, továbbá a konzorciumi partnerek részéről is több tucatnyian.

Czigány Tibor a projekt hasznosságáról szólva elmondta: a pályázati munkában dolgozó kollégák és hallgatók tapasztalatot szereznek valós ipari problémákon keresztül, kapcsolatokat építenek a céges és kutatóintézeti partnerekkel. Az eredmények beépíthetők a tananyagba, ami így naprakész ismereteket adhat a felsőfokú tanulmányukat itt folytatóknak, illetve publikálhatóak is, növelve a tanszék és a Műegyetem elismertségét. A kutatáshoz kapcsolódóan több PhD értekezés, MSc és BSc szakdolgozat is születik, így a fiatalok aktuális témákon dolgozhatnak, tájékozódhatnak a legújabb technológiákról, anyagokról, vizsgálati eljárásokról. Emellett a feladat lehetőséget biztosított korszerű eszközök, pl. egy négycsatornás akusztikus emissziós berendezés, egy optikaiszálas nyúlásmérésre alkalmas berendezés, és egy vágógép beszerzésére is.

„A Polimertechnika Tanszéken napi szinten én koordinálom a pályázatot, ami a sokrétű feladatok miatt komoly kihívást jelent. Alapvetően 5 jól definiálható tématerületen dolgozunk” – ismertette Szebényi Gábor, a Polimertechnika Tanszék adjunktusa, a projekt koordinátora, majd részletezte: „az első tématerület az anyagfejlesztés, amelyben személy szerint is részt veszek. Itt a legnagyobb kihívás az új, rendkívül érzékeny rendszer megfelelő, reprodukálható feldolgozása és a paraméterek optimálása. A konzorcium MTA-s vegyészei és a HD Composite Zrt. technológiai szakemberei a legfontosabb partnereink. A projekt másik része az erősítőanyagok automatizált feldolgozása, ahol Tamás-Bényei Péter, az MTA-BME Kompozittechnológiai Kutatócsoport munkatársának vezetésével egy lelkes csapat az alakítási technológiák fejlesztésével, és a készített előgyártmányok minősítésével (mechanikai és geometriai tulajdonságok, áteresztő képesség) foglalkozik a HD Composite Zrt.-vel együttműködve. A feladatok kiterjednek a megmunkálási technológiák (hegeszthetőség, vághatóság, ragaszthatóság) fejlesztésére, de fontos megemlíteni a Kovács József Gábor tanszékvezető helyettes egyetemi docens által vezetett témát, középpontjában a ráfröccsöntéssel és a funkcióintegrálással. Végül, de nem utolsósorban az eCon Engineering Kft.-vel közösen a kompozit szerkezetek szimulációját végezve, a mechanikai vizsgálataink révén szerzünk számtalan új tapasztalatot”.

A projekt fontos része a különleges mérések végrehajtása (külpontos hajlító vizsgálat – bal felül, szövet légáteresztés mérés – jobb felül, teljes mezős optikai nyúlásméréssel kiegészített szakítóvizsgálat – bal alul, szál-mátrix tapadás vizsgálat – jobb alul)

„A szorosan a projekthez köthető szakmai eredmények mellett a konzorciumunk idén különleges elismerésben részesült. A kompozitos szakma egyik legfontosabb, évente megrendezett nemzetközi seregszemléjén, a párizsi JEC WORLD kiállításon kutatásunkkal innovációs díjat nyertünk autóipari eljárás kategóriában úgy, hogy versenytársaink között olyan jelentős, többek között pl. a Hyundai Motors – Mitsubishi Chemicals által, továbbá a Mubea Carbo Tech – Porsche által alkotott konzorciumok voltak” – ecsetelte Bárány Tamás, a Polimertechnika Tanszék tanszékvezető egyetemi docense, aki szerint ennek a kitüntetésnek az elnyerése komoly presztízst jelent: „egy lapon emlegetnek minket a legnagyobb európai kutatóintézetekkel és autóipari beszállítókkal, autógyárakkal”.

A projektpartnerek által Párizsban elnyert JEC innovációs díj

A kutatásban résztvevők a projekt zárása után is szeretnék folytatni a munkát. Ennek egyik módja lehet autóipari beszállítókkal, autógyárakkal együttműködve a technológia méretnövelése és piacra vitele. Ezen a téren több nagy céggel zajlanak tárgyalások. A továbblépés másik módja újabb pályázatok keretében valósulhat meg. A jelenlegi konzorcium folyamatosan keresi a további szakmai lehetőségeket, illetve egy tavaly támogatást nyert VKE pályázatban a Zoltek Zrt.-vel továbbra is közösen végzik a T-RTM technológia alkalmazás fejlesztését, ebben az esetben fókuszálva a helyi erősítéseket tartalmazó szénszálas szerkezetekre.

– GI –
Fotó: Gépészmérnöki Kar Polimertechnika Tanszék