TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRIDiszkrét idejű Kuramoto oszcillátorok dinamikája (Dynamics of discrete time Kuramoto oscillators) Vincze Balázs BSc [email protected] Konzulens:

Ünnepélyes eredményhirdetés: 2019. november 18. hétfő, 1715 E.I.C.

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS

GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR

TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI

KONFERENCIA

2019. NOVEMBER 12.

Tudományos Diákköri Konferencia 2019

2. Ünnepélyes eredményhirdetés: 2019. november 18. hétfő, 1715 E.I.C.


Ünnepélyes eredményhirdetés: 2019. november 18. hétfő, 1715 E.I.C. 3.

A TDK KONFERENCIA FŐ TÁMOGATÓI

Akadémiai Kiadó

Egyetemi Hallgatói Képviselet

Gépészkari Hallgatói Képviselet

Pro Progresszió Alapítvány

Energetikai Szakkollégium

1975-ben végzett gépészmérnökök alapítványa

Prof. Dr. Kozmann György

Knorr-Bremse Vasúti Jármű Rendszerek Hungária Kft.

MechatroMotive Kft.



A TDK KONFERENCIA SZEKCIÓI

ALKALMAZOTT MECHANIKA I. 5.

ALKALMAZOTT MECHANIKA II. 15.

ALKALMAZOTT MECHANIKA III. 23.

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA 34.

ÁRAMLÁSTAN 44.

BIOMECHATRONIKA 56.

ENERGETIKA 64.

ÉPÜLETGÉPÉSZET ÉS GÉPÉSZETI ELJÁRÁSTECHNIKA 73.

GÉPGYÁRTÁSTECHNOLÓGIA 84.

GÉPTERVEZÉS 90.

GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉS 100.

HEGESZTÉSTECHNOLÓGIA 108.

MECHATRONIKA 114.

OPTOMECHATRONIKA 123.

ORVOSTECHNIKA 131.

POLIMER ANYAGTUDOMÁNY 139.

POLIMER KOMPOZITOK 146.

POLIMER TECHNOLÓGIA 154.



BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM


ALKALMAZOTT MECHANIKA I.

Helyszín: MM épület I. em. 26. Tanszékvezetői iroda

Időpont: 2019. november 12. 9:00

Elnök: Dr. Csernák Gábor, egyetemi docens

Titkár: Nagy Dalma, doktorandusz

Tag: Dr. Bencsik László, tudományos munkatárs

9:00 Gyenge Ákos

Perpetuális pontok – új eszköz a nemlineáris dinamikában

Konzulens: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens

9:20 Vincze Balázs

Diszkrét idejű Kuramoto oszcillátorok dinamikája


9:40 Fodor Gergő

Kollokációs módszer alkalmazása sztochasztikus késleltetett

differenciálegyenletekre

Konzulens: Sykora Henrik, tanszéki mérnök

10:00 Zajcsuk Liliána

Átjárás állásból járásba és átállás járásról állásra

Konzulens: Dr. Zelei Ambrus, tudományos munkatárs

SZÜNET



10:30 Szabó Bendegúz

Mobiltelefon tehetetlenségi nyomatékainak mérése belső szenzorokkal

Konzulens: Dr. Stépán Gábor, egyetemi tanár

10:50 Ismayilov Mirroyal

Modell-prediktív szabályozási sémák az emberi egyensúlyozás inverz inga

modelljeire

Konzulens: Dr. Zelei Ambrus, tudományos munkatárs

11:10 Csuzdi Domonkos, Antal Péter

Inverz inga egyensúlyozása tintasugaras nyomtató mechanizmusával

Konzulens: Dr. Insperger Tamás, egyetemi tanár

11:30 Syzdykova Assiya

Egyensúlyi helyzetek meghatározása a klasszikus korlátozott háromtest-

probléma témakörében

Konzulens: Dr. Dombóvári Zoltán, egyetemi docens



Perpetuális pontok – új eszköz a nemlineáris dinamikában

(Perpetuals points – a new tool in nonlinear dynamics)

Gyenge Ákos BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens, Áramlástan Tanszék

A nemlineáris dinamika a XX. században gyors fejlődésnek indult, köszönhetően a

számítógépek előretörésének és ezzel a számítási kapacitás megnövekedésének. Nem pusztán

komplex rendszerek szimulációja vált lehetővé, hanem a technológia fejlődésével a területen

látványos ábrák születtek, melyek a hétköznapi emberek körében is népszerűvé tették a

fraktálokat, illetve a káoszelméletet. A fejlődéssel együtt az alkalmazások száma is növekedett,

napjainkban már számos, világunkat leíró modell (legyen szó gazdaságtanról, biológiáról,

pszichológiáról vagy a műszaki tudományokról) alapja a nemlineáris dinamika. Ezen

rendszerek stabilitásának vizsgálata különösen fontos, azonban nehéz feladat. Dolgozatomban

egy olyan eszközt fogok vizsgálni, amely mindössze 5 éve jelent meg az irodalomban: a

perpetuális pontokat [1]. Ezen pontokban a sebesség nem zérus, hanem maximális. Egyes

kutatások szerint vizsgálatuk segíthet a rejtett attraktorok megtalálásában, továbbá a perpetuális

pontok jelenlétéből következtetni lehet a rendszer disszipatív voltára. Noha ezen állításokat más

szerzők cáfolják, egyértelműen még nem lehet megítélni az eszköz hasznosságát. TDK

dolgozatomban összefoglalom az eddigi irodalmat, valamint további példákon keresztül

vizsgálom a perpetuális pontokat, kitérek azok gyakorlati alkalmazhatóságára.

Irodalom:

[1] Prasad, A. [2015] “Existence of perpetual points in nonlinear dynamical systems and its

applications,” Int. J. Bifurcation and Chaos 25, 1530005-1–10.



Diszkrét idejű Kuramoto oszcillátorok dinamikája

(Dynamics of discrete time Kuramoto oscillators)

Vincze Balázs BSc

[email protected]


A szinkronizáció az egyik legfontosabb jelenség számos fizikai, kémiai, illetve biológiai

rendszerben. Ezeket a rendszereket oszcillátorok alkotják, melyeket a fázisukkal lehet

jellemezni. Szinkronizáció akkor jöhet létre, hogy ezek az oszcillátorok valamilyen

kölcsönhatásban vannak egymással.

A Kuramoto oszcillátor egy általános modellje a fáziskapcsolt oszcillátoroknak (rotátoroknak).

Ebben a dolgozatban a Kuramoto modell diszkrét idejű változatát vizsgáljuk. Egy

mozgásállandó bevezetésével egyszerűsítjük a feladatot. Megvizsgáljuk a rendszer stabilitását

két illetve három oszcillátor esetén, és definiáljuk az ehhez kapcsolódó szinkron illetve

aszinkron halmazokat. Kiszámoljuk a stabil kettes ciklusok létezésének feltételeit a szinkron

valamint aszinkron halmazok esetén és megfigyeljük a magasabb rendű ciklusok, majd a káosz

megjelenését.



Kollokációs módszer alkalmazása sztochasztikus késleltetett

differenciálegyenletekre

(Collocation method for stochastic delay differential equations)

Fodor Gergő MSc

[email protected]

Konzulens: Sykora Henrik, tanszéki mérnök, Műszaki Mechanikai Tanszék

Késleltetett differenciálegyenleteket számtalan területen alkalmaznak műszaki rendszerek

leírására, például késleltetett szabályozási körök, fantom forgalmi dugók vagy

szerszámgéprezgések esetén. A legfontosabb cél a kialakuló rezgések elkerülése,

minimalizálása, a rendszer stabilitásának biztosítása. Általában az említett rendszerek

vizsgálatakor a sztochasztikus hatásokat elhanyagolják (pl.: késleltetett szabályozási körök

esetén a nem szűrhető sztochasztikus zajokat, szerszámgéprezgések esetén a sztochasztikus

forgácsolóerőt), pedig a rendszer viselkedését ezek a hatások jelentősen befolyásolhatják. A

sztochasztikus zavarások figyelembevétele ezeknél a rendszereknél sztochasztikus késleltetett

differenciálegyenletekre vezet. Ezek az egyenletek komplex matematikai problémák, analitikus

úton nem megoldhatók, csupán numerikus módszerek segítségével lehetséges a vizsgálatuk (pl.

Monte-Carlo szimulációk statisztikai elemzése), melyek számítási igénye jelentős. Ennek

megfelelően gyors és hatékony a numerikus algoritmusokra van szükség, amelyekkel a rendszer

viselkedése (stabilitás, stacionárius viselkedés) tanulmányozható.

A kutatás célja, hogy kiterjesszük a determinisztikus késleltetett differenciálegyenletek

stabilitási tulajdonságainak leírására alkalmas rendkívül hatékony kollokációs módszert [2]

sztochasztikus késleltetett rendszerekre is, hogy azok momentumstabilitásának [1] vizsgálatára

is megfelelő legyen. A módszer validálását ismert numerikus megoldókkal való

összehasonlítással végezzük (pl. sztochasztikus szemi-diszkretizáció, Monte-Carlo

szimulációk).

Irodalom:

[1] Henrik T. Sykora, Dániel Bachrathy, Gábor Stépán (2019), Stochastic Semi-Discretization

for Linear Stochastic Delay Differential Equations, International Journal for Numerical

Methods in Engineering

[2] Butcher, E. A., Bobrenkov, O. A., Bueler, E., & Nindujarla, P. (2009). Analysis of Milling

Stability by the Chebyshev Collocation Method: Algorithm and Optimal Stable Immersion

Levels. Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 4(3), 031003.

doi:10.1115/1.3124088



Átjárás állásból járásba és átállás járásról állásra

(Transition from standing still to walking and reverse)

Zajcsuk Liliána MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Zelei Ambrus, tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék

Az emberi egyensúlyozás komplex, több izom közös munkáját igénylő feladat állás esetén is,

amit a helyváltoztatás (séta vagy futás) még bonyolultabbá tesz. A dolgozat célja hozzájárulni

az egyensúlyozás-folyamat felderítéséhez állás és járás esetén, majd összekapcsolni a kettőt a

köztük lévő átmenet alapos vizsgálatával. Az irodalomkutatásból származó eredményeket saját,

optikai mozgáskövető rendszerrel végzett mérésekkel hasonlítottam össze, elsősorban a

következő kérdésekre fókuszálva: álló helyzetből indulva valóban előre dőlünk, és ezáltal

instabil egyensúlyi helyzetbe hozzuk magunkat mielőtt megtesszük az első lépést? Megállás

előtt vajon tényleg egy irreguláris lépést teszünk, hogy elnyelődjön a séta mozgási energiája?

Mi történik álló ember meglökésekor?



Mobiltelefon tehetetlenségi nyomatékainak mérése belső szenzorokkal

(Experimental identification of mass moments of inertion of mobile phones

by means of its internal sensors)

Szabó Bendegúz BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Stépán Gábor, egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék

Bonyolult rezgőrendszerek irányításához elengedhetetlen, hogy ismerjük a rezgőmotorokkal

felszerelt eszköz fő tehetetlenségi nyomatékait. Ilyen rezgőrendszerrel felszerelt mobiltelefont

véletlen elejtés közben forgatni lehetne [4], elkerülve a nagyobb károsodásokat, továbbá

bonyolult, orientációra épülő alkalmazásokat lehetne rá fejleszteni. Ehhez először is mérnünk

kell a készülék fő tehetetlenségi nyomatékait a lehető legegyszerűbb módon.

A mobiltelefonban megtalálható szenzorok ideális környezetet nyújtanak a méréshez, a feladat

megoldásához kitalált dinamikai kísérletek pedig bárki által könnyen elvégezhetőek. Az egyik

ilyen kísérlet során a telefon saját tehetetlenségi főtengelyei körül billeg, miközben egy erre a

feladatra fejlesztett alkalmazással rögzítjük a vízszintes síkkal bezárt szöget. A méréshez

használt, beépített orientációs szenzor statikus helyzetben pontosan jelzi ki a mért értékeket,

viszont a dinamikai esetben történő orientáció mérés a gyorsulásmérő késleltetett reakciója

miatt hibás lehet [1]. Ezt könnyen lehet vizsgálni kalibrációs mérésekkel. A feltehetően hibás

mérés viszont nem befolyásolja a mért pontokra illesztett görbéből kiolvasható periódusidőt,

aminek segítségével megkaphatjuk a keresett tehetetlenségi nyomaték értékeket.

A dolgozat bevezető része a mérések dinamikai hátterének levezetésével foglalkozik,

felhasználva mind a dinamika alapegyenletét, mind a másodfajú Lagrange-egyenletet [3].

Kitérek a kapott, nemlineáris mozgásegyenletek tagjainak fizikai jelenésére, és az

elhanyagolható, magasabb fokú tagokra. Bemutatom a méréshez használt, c\# [2] nyelvben

programozott Android alkalmazást. A kapott értékek rögzítése és kiértékelése, majd végül a

szenzorok kalibrációs mérése a záró fejezetben kerül ismertetésre.

Irodalom:

[1] Tamas Insperger, Gabor Stepan, Janos Turi: Delayed feedback of sampled higher

derivatives, Phil. Trans. R. Soc. A 368, 469-482 (2010)

[2] Reiter István: C\# programozás lépésről lépésre, Jedlik Oktatási Stúdió KFT. (2016)

[3] Ludvig Győző: Gépek dinamikája, Műszaki Könyvkiadó, (1983)

[4] Lukács Ferenc: Mobiltelefon szabadesésének befolyásolása vibromotor segítségével,

Szakdolgozat, (2013)



Modell-prediktív szabályozási sémák az emberi egyensúlyozás inverz inga

modelljeire

(Model predictive control schemes for the inverted pendulum models of

human balancing)

Ismayilov Mirroyal BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Zelei Ambrus, tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék

Az emberi népesség átlagos életkorának várható fokozatos növekedése miatt az emberi

egyensúlyozási problémák megoldásának fontossága növekvő tendenciát mutt. Bár a központi

idegrendszer által végrehajtott visszacsatolási folyamatokkal kapcsolatban jelentős

szakirodalom áll rendelkezésre, a folyamat működési elve még nem tisztázott.

Kutatásunk középpontjában elsődlegesen a pszturális egyensúlyozás közben zajló idegi

folyamatok modellezése áll. A fő cél megválaszolni, hogy a folyamat leírható-e a hagyományos

lineáris szabályozókkal, mint például a PD, PID, PIDA vagy az új típusú modell alapú

szabályozók egyikével. Bizonyos technikákat alkalmazunk a holtsáv jelenlétéből adódó nem-

folytonosság kezelésére. Ezen kívül az energiaalapú modell-prediktív szabályozót kiterjesztjük

a kettős inverzinga modellre, amely a csípőízületet is figyelembe veszi.

Összegzésként összehasonlítjuk a sima és nem sima holtsáv modelleket. Ezen kívül a

szimulációk eredményeit összehasonlítják az inverz ingamodell korábban kapott

eredményeivel és stabilometriai mérésekkel is.



Inverz inga egyensúlyozása tintasugaras nyomtató mechanizmusával

(Balancing an inverted pendulum using inkjet printer mechanism)

Csuzdi Domonkos BSc, Antal Péter BSc

[email protected], [email protected]

Konzulens: Dr. Insperger Tamás, egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék

Bizonyára sokan próbáltunk meg különböző hétköznapi tárgyakat (legyen az ceruza, partvis,

felmosó) az ujjhegyünkön egyensúlyozni, de hamar rájöttünk, nem is olyan egyszerű feladat

ennek elvégzése. A tapasztalat szerint minél hosszabb a tárgy, annál több ideig tudjuk azt

stabilan egyensúlyozni. Könnyedén elérkezhetünk ahhoz a ponthoz, amelynél bármilyen

gyorsan is reagálunk, nem lehet tovább megőrizni a stabilitást.

Az egyetemen lehetőségünk volt tanulni e jelenségről részletesebben, mely hétköznapi és

mérnöki vonatkozásai miatt megragadta figyelmünket. Ott az emberi egyensúlyozást egy

vízszintesen megvezetett inverz ingával modelleztük, ezzel síkbeli feladatra redukálva a

problémát. Ez alapján az egyszerűsített modell alapján létre szerettünk volna hozni egy olyan

kísérleti eszközt, melyen szemléltetni tudjuk nagy vonalakban a rúdegyensúlyozás folyamatát.

Ennek szabályozása állatorvosi lónak számít a klasszikus szabályozástechnikában, számtalan

módszert alkottak már rá. Mi a hangsúlyt inkább egy működő szerkezet megépítésére

helyeztük, melyen tanulmányozhatjuk a különböző paraméterek hatását a rendszerre, a jövőben

pedig alapjául szolgálhat kettős, esetleg hármas inga egyensúlyozására is, igény szerint az

emberi érzékelés időkésését is modellezve. Az eszköz alapjának egy tintasugaras nyomtatót

választottunk, melynek nyomtatófeje az utánozni kívánt mozgás végrehajtására tökéletesen

alkalmas: nagy sebességgel, nagyon pontosan képes mozogni (gondoljunk csak a nyomtatás

sebességére, és a betűk méretére).

Feladatunk többek között a nyomtató felépítésének tanulmányozása, és aktuátorának, valamint

szenzorai működésének megértése, visszafejtése volt. Részletes kapcsolási rajz, és egyéb

működési paraméterek nem álltak rendelkezésünkre, ezeket magunknak kellett kísérleti úton

meghatározni. Az egész rendszert egy Arduino Uno mikrokontrollerrel működtetjük,

kiegészítve egyéb szenzorokkal és szerkezeti elemekkel. A digitális szabályozást egy PD

szabályozó látja el, melynek paramétereit szemidiszkretizációval határoztuk meg, a felállított

mechanikai modell segítségével.



Egyensúlyi helyzetek meghatározása a klasszikus korlátozott háromtest-

probléma témakörében

(Historical derivations of equilibrium points in the restricted three-body

celestial problem)

Syzdykova Assiya BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Dombóvári Zoltán, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék

A bemutatott kutatás az ún. „korlátozott háromtest-probléma” témakörére épül, melyet a

Francia-Olasz matematikus Joseph-Louis Lagrange vizsgált széleskörűen először. A két fő

tömeg M1 és M2 jelentőségének feltételezésével M-hez képest a megvalósuló mozgás nagyon

jó közelítéssel egy álló síkon valósul meg. Lagrange tömegre való feltételezésével és más

elhanyagolásokkal, olyan pontok találhatók ezen a síkon ahol az M-re ható erők

kiegyensúlyozzák egymást, azaz, másszóval M egyensúlyi helyzetbe kerülhet. Ennek

eredményeképpen öt megkülönböztethető helyzetű, nem tömeggel azonosított, egyensúlyi

helyzet található, melyek közül némely megtalálható egyszerű más kicsit komplikáltabb

módon. Ez az öt különböző egyensúlyi helyzetet közös néven Lagrange-pontoknak hívjuk,

melyek mindig megtalálhatók két egymással összemérhető két tömeget tartalmazó égi

mechanikai rendszerben, mint a Nap-Föld, Föld-Hold rendszerek.

Amellett, hogy bizonyos égi mechanikai kettős rendszerekben jelentős égi törmelék

halmozódhat fel, – mint például a Trójai aszteroidák a Nap-Jupiter rendszerben, – ezek a

speciális égi pontok jelentős szerephez juthatnak különböző űrbéli missziók során. Ezek az

egyensúlyi helyzetek a mechanikai/matematikai jellemzők alapján lehetnek stabilak, illetve

instabilak. Ha stabilitás valamilyen formában biztosított, műholdakat vagy egyéb űrbéli

eszközöket lehet ezeken a térbeli pontokban tartani kevés befektetett energia hozzáadással

relatíve egy helyzetben a fent említett kettős égi rendszerhez képest.

A kutatás első részében a tömegvonzásból és a körmozgásból adódó potenciál és a klasszikus

Dirichlet tétel alkalmazása alapján levezethetők az egyensúlyi helyzetek, azaz a Lagrange-

pontok. Először bemutatjuk a potenciálfüggvény meghatározásásnak módját, illetve a tisztán

kettős rendszerekre érvények Kepler-törvényeket. A teljes Dirichlet-tétel alkalmazásával mind

az egyensúlyi helyzetek meghatározhatók a lokális sík közös tömegpontjához képesti (x, y)

koordináta-rendszerben, mind azok stabilitási jellemzői is. Ez a számítás elvégezhető a

potenciál függvény segítségével mint geometriai extrénum keresés és görbületmeghatározás.

A második részben kitérünk Lagrange klasszikus gondolatmenetére. Ebben a kutatási részben

alkalmazzuk az analitikus megoldáshoz szükséges Lagrange által bevezetett közelítéseket,

melyeket összevetünk a numerikus eredményekkel, különös tekintetettel figyelembe véve egy

valós kettős pl. Föld-Hold rendszert.

Irodalom:

[1] Schnittman, J.D. (2018). The Lagrange equilibrium points L4 and L5 in a black hole binary

system. arXiv:1006.0182v1.





ALKALMAZOTT MECHANIKA II.

Helyszín: MM épület fszt. 15. Nagylabor


Elnök: Dr. Szekrényes András, egyetemi docens

Titkár: Vizi Máté, doktorandusz

Tag: Pölöskei Tamás, tanszéki mérnök

9:00 Berencsi Bence

Hőmérséklet hatásának vizsgálata squash labdák becsapódási és

visszapattanási jellemzőire, nagysebességű videófelvételek és numerikus

szimuláció segítségével

Konzulens: Dr. Kossa Attila, egyetemi docens

9:20 Takács Donát

Numerikus modális analízis izogeometrikus analízis segítségével

Konzulens: Dr. Hénap Gábor, adjunktus

9:40 Horváth András Levente

„Two-layer viscoplastic” anyagmodell paraméterillesztése saját fejlesztésű

algoritmus és szoftver segítségével

Konzulens: Dr. Kossa Attila, egyetemi docens

10:00 Hauck Bence

Szabadvezeték sodrony végeselemes modelljének egyszerűsítése

Konzulensek: Dr. Miklós Ákos, tudományos munkatárs

Dr. Magyar Bálint, adjunktus

SZÜNET



10:30 Zsiros Ádám

Mechanisztikus turbulenciamodell energiaspektrumának vizsgálata

Konzulensek: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens

Lelkes János, doktorandusz

10:50 Zsiros Ádám

Inhomogén rudak energiaspektrumának vizsgálata rugalmas és viszkózus

peremfeltételek esetén

Konzulensek: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens

Lelkes János, doktorandusz



Hőmérséklet hatásának vizsgálata squash labdák becsapódási és

visszapattanási jellemzőire, nagysebességű videófelvételek és numerikus

szimuláció segítségével

(Analyzing the effect of temperature on the impacts of squash balls using

high-speed camera recordings and numeric simulation)

Berencsi Bence MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Kossa Attila, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék

A kutatásom alapkérdése, hogy milyen hatással van a hőmérséklet változása különböző típusú

squash labdák becsapódási és visszapattanási viszonyaira és célja egy átfogó kép alkotása,

melyben egy adott gyártótól vett összes labdatípus vizsgálata egyszerre valósul meg egy

komplex mérési sorozat keretein belül. A dolgozat célkitűzései közé tartozott a szakdolgozatom

elkészítése során megépített kísérleti kilövő berendezés fejlesztése, illetve a megalkotott

képfeldolgozó algoritmus további optimalizálása, melyekkel gördülékenyen és precízen

végrehajthatóak voltak a kívánt mérések. A dolgozat végcélja mindezek mellett egy

végeselemes modell megalkotása, majd a numerikus szimuláció mérési eredményekkel való

összehasonlítása volt.

A kísérleti kilövő berendezés fejlesztése minden mérési pontnál azonos módon tette lehetővé a

gyorskamera fókuszába érkező, falra merőleges, perdületmentes becsapódásokat, valamint a

labda kezdősebességének előzetes beállítását. Az alkalmazott képfeldolgozó algoritmus

MATLAB környezetben íródott a background subtraction módszerét felhasználva, mely

segítségével a squash labdák nyomonkövethetővé váltak súlypontjaik helyzetének

meghatározásával. A kód optimalizálásának célja a nagy mennyiségű videófelvétel

kiértékelésének felgyorsítása és a kinyert sebesség adatok pontosabb meghatározása volt. A

végeselemes szimulációkat az ABAQUS kereskedelmi végeselemes szoftverrel végeztem el,

melyben anyagmodellként a szakirodalomban széleskörűen elfogadott Arruda-Boyce

hiperelasztikus modellt használtam, viszkoelasztikus hatással kiegészítve.

A kiértékelés során vizsgáltam a labda becsapódások legfontosabb paramétereit, mint például

az ütközési tényezőt, a kontakt időt, a deformált alakokat és nyúlásokat, illetve a veszteséghez

kapcsolódó visszapattanási jellemzőt, mindet a hőmérsékletváltozás és a labda típusbeli

különbségeivel figyelembe véve.

Az anyagparaméterek meghatározását követően kiválasztottam az öt labdatípus két szélső

elemét, majd ezekre készítettem el a végeselemes modelleket. A szimuláció valós mérési

eredményekkel való összehasonlítása során kerestem a magyarázatot az esetlegesen kialakuló

eltérésekre.

Összességében úgy gondolom, hogy kutatásom hasznosnak bizonyult tekintve, hogy hasonlóan

széleskörű, squash labdát érintő vizsgálattal nem találkoztam a szakirodalomban. Eredményeim

mélyebb betekintést engednek a squash dinamikájának világába, melyek a későbbiekben

hasznosak lehetnek mérnöki, de akár sportolói szempontból is.



Numerikus modális analízis izogeometrikus analízis segítségével

(Numerical modal analysis using isogeometric analysis)

Takács Donát BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Hénap Gábor, adjunktus, Műszaki Mechanikai Tanszék

A modális analízis széles eszköztárának egyik gyakran használt numerikus módszere a

végeselemes módszer (VEM). A VEM-alkalmazásakor a modell elemszámának növelésével

egyre pontosabb becslést kaphatunk egyre több sajátfrekvenciára. A VEM egy új megközelítése

az izogeometrikus analízis (IGA), melyben NURBS-alapú elemeket és bázisfüggvényeket

alkalmazva nem csak egzaktul reprezentálhatóak görbült alaksajátosságok, hanem a

formafüggvények elemhatárokon tekintett folytonosságának mértéke is könnyedén növelhető.

Az IGA ezen tulajdonságai mind túlmutatnak a klasszikus VEM lehetőségein, és általuk a

sajátfrekvenciák meghatározása is pontosabbá válik. Dolgozatomban a két módszer közötti

különbséget az Euler-Bernoulli- és a Timoshenko-féle gerendaelméleten alapuló modellekkel

kapott eredményeken keresztül is megvizsgálom.



„Two-layer viscoplastic” anyagmodell paraméterillesztése saját fejlesztésű

algoritmus és szoftver segítségével

(Parameter fitting procedure of the „Two-layer viscoplastic” model using

self-developed algorithm and software)

Horváth András Levente MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Kossa Attila, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék

A különféle mechanikai számítások során az anyagok mechanikai viselkedését paraméteres

egyenletekkel – anyagmodellekkel – írhatjuk le. Ezen számítások (pl. VEM szimulációk)

pontosságához a megfelelő modell kiválasztásán túl elengedhetetlen az anyagparaméterek

pontos ismerete, ezért ez a paraméter identifikáció gyakori probléma a mérnöki gyakorlatban.

Az anyagparaméterek meghatározása egy optimalizálási problémaként írható le, melynek során

a mért adatok és az anyagmodell által előrejelzett viselkedés közötti eltérését minimalizáljuk a

modellparaméterek megfelelő megválasztásával. Összetett viselkedésű anyagok (pl. hőre

lágyuló polimerek) esetén ez egy sokdimenziós problémát jelent, ami már manuálisan vagy a

legegyszerűbb algoritmusokkal sem kezelhető könnyedén.

A dolgozatomban az ABAQUS [1] kereskedelmi végeselemes szoftverben elérhető „Two-layer

viscoplastic” modell paramétereinek meghatározásával foglalkozom. Ez az anyagmodell két fő

részből áll: az egyik rész írja le a rugalmas-képlékeny viselkedést, míg a vele párhuzamosan

kapcsolt másik rész felelős a viszkoelasztikus viselkedés modellezéséért. A modell

anyagparamétereinek száma attól függ, hogy milyen nemlineáris tagokat használunk a felépítés

során. Az általam vizsgált nemlineáris modell esetén összesen 7 paraméter adódik, melyek

értékére különböző megkötések adottak. A „Two-layer viscoplastic” modell segítségével

hatékonyan tudjuk modellezni akár a hőre lágyuló polimerek anyagi viselkedését, de

természetesen fémekhez is egyaránt használható.

A fenti modell anyagparamétereinek meghatározásához saját algoritmust és szoftvert írtam

Python programozási környezetben. A program célja, hogy képes legyen a feladatot

nagyságrendileg gyorsabban elvégezni, mintha egy külső optimalizáló szoftver használnánk,

ahogyan azt többen is a szakirodalomban javasolják. A szoftver rendelkezik grafikus felülettel,

ami miatt a kezelés könnyedén megtanulható és használatához nem kellenek programozási

ismeretek. A felületen kiválasztható az optimalizálási módszer és állíthatóak a legfontosabb

beállítások is. Az általam írt program eredményeit összehasonlítom egy szokásos

paraméterillesztési technika eredményeivel, különös tekintettel a szükséges futásidőre. Ehhez

az összehasonlításhoz korábban elvégzett anyagmérésekből származó adatokat használok fel.

Kimutatom az általam írt algoritmus és szoftver hatékonyságát.

Bár a dolgozatom főként a „Two-layer viscoplastic” modellel foglalkozik, az elkészített

szoftverhez – a moduláris felépítés miatt – hozzáadhatók más anyagmodellek is, így a paraméter

identifikáció azokon is elvégezhető.

Irodalom:

[1] Dassault Systemes: ABAQUS. https://www.3ds.com/products-

services/simulia/products/abaqus/



Szabadvezeték sodrony végeselemes modelljének egyszerűsítése

(Finite element model reduction of overhead line cables)

Hauck Bence MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Miklós Ákos, tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék

Dr. Magyar Bálint, adjunktus, Műszaki Mechanikai Tanszék

Villamos energiaszállításra leggyakrabban szabadvezetékeket alkalmaznak, amelyek egy vagy

több vezetéksodronyból készülnek. Ezek az elektromos terhelésen kívül jelentős mechanikai

behatásnak vannak kitéve, melyek nagy része a vezeték körül áramló szél miatt alakul ki. Ilyen

például a Kármán-féle örvénysor, ami egy nagy frekvencián történő rezgést generál. Ez gyakran

vezet a kábel vagy az azt rögzítő alkatrészek kifáradásához. Tehát mechanikai szempontból is

fontos vizsgálni ezen rendszereket.

A mechanikai modellalkotásnál meg kell fontolni, hogy egy nagyon egyszerű, primitív modell

eredményeiből lehet-e messzemenő következtetéseket levonni. Viszont egy nagyon részletes,

több oszlopköznyi vezetékszakasz modell rendkívül nagy számítási kapacitást és időt igényel.

Feladatunk egy kellően pontos, ám viszonylag kevés elemből álló végeselem modell

létrehozása. Ezt úgy érjük el, hogy egy rövid vezetékdarab részletes modelljéből állítunk elő

egy azzal egyenértékű gerenda elemet. Továbbá ezen modell redukció közben megismerjük a

vezetéksodronyok sajátos mechanikai viselkedését is, ugyanis a spirális szálak miatt már

egytengelyű húzás esetén is összetett igénybevétel figyelhető meg a sodronyon. Illetve

vizsgáljuk, hogy a szálak közti súrlódás mekkora szerepet játszik az egyes terhelésekre adott

válaszokban.

A dolgozatban egy rövid vezetéksodrony darab részletes modelljéből képezzük a vele

egyenértékű gerenda elem merevségi mátrixát, majd ezekből az elemekből építünk fel egy

hosszabb vezetékszakaszt, és erre alkalmazzuk a szél általi gerjesztést.

Irodalom:

[1] Verebély László: Villamos erőátvitel, 3. kötet, Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1958.

[2] Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai, Budapest, 2015.

[3] Alain Cardou: Mechanical models for overhead electrical conductors in bending,

Université Laval, Québec, 2013.

[4] Moharos I., Oldal I., Szekrényes A.: Végeselem-módszer, Typotex kiadó, Budapest, 2011.



Mechanisztikus turbulenciamodell energiaspektrumának vizsgálata

(Investigation of the energy spectrum of a mechanistic turbulence model)

Zsiros Ádám MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens, Áramlástan Tanszék

Lelkes János, doktorandusz, Áramlástan Tanszék

A turbulencia jelenségének megértése az egyik legjelentősebb matematikai és mérnöki feladat.

A szemléltetés egyik gyakori formája az analitikus modellezés, így olyan egyszerűsített

modellekre is szükség van, amelyek a turbulencia egy-egy fontos tulajdonságát ragadják meg.

Ilyen modell a turbulens örvénykaszkád mechanisztikus modellje, amely Richardson

kaszkádelméletének alapjain nyugszik. A legnagyobb méretű (hosszléptékű) örvények

instabilitásuk révén felbomlanak kisebb és kisebb örvényekre egészen addig, amíg az energia

disszipációja meg nem valósul a legkisebb örvények terén viszkozitás útján. A bemutatott

mechanisztikus bináris fa modellben [1] a tömegek képviselik az örvények mozgási energiáját,

míg a rugók által tárolt energia az energiaközlést, az örvények felbomlását. A bináris fa jelleg

következtében egy nagy tömeg egy rugó segítségével van rögzítve a modell egyik végében.

Ezen tömeg szerteágazóan kisebb és kisebb tömegekhez kapcsolódik, továbbá a modell másik

végében a legkisebb tömegek kerülnek rögzítésre rugók és csillapítások által. Utóbbi az energia

disszipációja miatt szükséges.

A kutatás célja az ismertetett modell mechanikai paramétereinek finomhangolása és illesztése

a jelenséghez kapcsolódó energia-disszipációt jellemző Kolmogorov-spektrum jellegéhez

(eloszlásához). A bemutatott modell esetén a tömegek nagysága a Kolmogorov-spektrum

abszcissza tengelyén megjelenített turbulencia-hosszléptéket analógiájának felel meg, míg a

csillapításokon disszipált energia a turbulencia energia-disszipációját.

Irodalom:

[1] Kalmár-Nagy, T., & Bak, B. D. (2019). An intriguing analogy of Kolmogorov’s scaling

law in a hierarchical mass–spring–damper model. Nonlinear Dynamics. DOI:

10.1007/s11071-018-04749-x



Inhomogén rudak energiaspektrumának vizsgálata rugalmas és viszkózus

peremfeltételek esetén

(Energy spectrum of inhomogeneous rods with elastic and viscous

boundary conditions)

Zsiros Ádám MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens, Áramlástan Tanszék

Lelkes János, doktorandusz, Áramlástan Tanszék

A turbulencia jelenségének megértése az egyik legjelentősebb matematikai és mérnöki feladat.

A szemléltetés egyik gyakori formája az analitikus modellezés, így egyszerűsített modellek

segítségével a turbulencia egy-egy sajátossága leírásra kerülhet. Kalmár-Nagy és Bak (2019)

[1] kutatásai során a turbulencia során kialakuló örvény-felbomlás energiaspektrumát

modellezték fenomenologikusan egy oszcillátorlánc segítségével. A modellben szereplő

tömegek mozgási energiája a különböző hosszléptékű örvények mozgási energiájának

feleltethető meg. A tömegek közt kapcsolatot teremtő rugók segítségével valósul meg az

energiaáramlás, továbbá a lánc egyik vége és egy rögzített fal között elhelyezkedő csillapításon

pedig az energia disszipációja megy végbe. A cikkben vizsgált 20 tömegből álló rezgőlánc

kiterjeszthető egy rúdmodellé mint kontinuum határérték.

A dolgozatban bemutatott munka célja egy energia-eloszlásbéli analógia meghatározása egy

kontinuum, inhomogén rúdmodell longitudinális rezgése és a turbulens áramlás Kolmogorov-

spektruma között. Az említett rúdmodell egy olyan oszcillátorlánc kontinuum határértéke,

amely rugóval, illetve csillapítással van rögzítve a környezethez a szabad végein. Az ismertetett

rendszert leíró modell egy hullámegyenlet viszkózus és rugalmas peremfeltételekkel. A modell

sajátértékeinek és lengésképeinek meghatározásához a változók idő és helyváltozó szerinti

szétválasztását szükséges alkalmazni. Ennek eredményeképp adódik egy Sturm-Liouville

probléma a térbeli részre. A független változóra alkalmazott sorfejtés eredményezi a

megoldásfüggvényt, így a mozgási és helyzeti energiák eloszlása meghatározható a rúd mentén.

A rúd energiaeloszlása meghatározásra került különböző exponenciálisan változó rugalmasság-

függvényekre.

Irodalom:

[1] Kalmár-Nagy, T., & Bak, B. D. (2019). An intriguing analogy of Kolmogorov’s scaling

law in a hierarchical mass–spring–damper model. Nonlinear Dynamics. DOI:

10.1007/s11071-018-04749-x





ALKALMAZOTT MECHANIKA III

Helyszín: MM épület I. em. 29. Olvasóterem


Elnök: Dr. Stépán Gábor, egyetemi tanár

Titkár: Vörös Illés, doktorandusz

Tag: Dr. Antali Máté, MTA Prémium posztdoktori kutató

9:00 Sirák Márton

Forgalomdinamikai modell globális vizsgálata és validációja mérés

alapján

Konzulens: Kiss Ádám, doktorandusz

9:20 Hertelendy Krisztián György

Aktuátor dinamika hatása az adaptív sebességtartó automatika stabilitására

Konzulens: Hajdu Dávid, tudományos segédmunkatárs

9:40 Fischer Zsolt

A járműkommunikáció hatósugárfüggő vizsgálata vegyes forgalomban


10:00 Martinovich Kristóf

Járművek gyorsulás korlátjainak vizsgálata forgalom dinamikai

szempontból


SZÜNET



10:30 Minkó Martin

Elektromos gördeszka mechanikai modellje és tervezése


10:50 Horváth Hanna Zsófia

Vontatmányok nemlineáris rezgései

Konzulens: Dr. Takács Dénes, egyetemi docens

11:10 Horváth Ádám

Jármű fékezése PD szabályozó segítségével

Konzulensek: Dr. Takács Dénes, egyetemi docens

Szűcs Balázs Máté, funkciófejlesztő mérnök

11:30 Iklódi Zsolt

Lengésfojtó felütközés hatásának vizsgálata belső furateszterga

stabilitására


11:50 Salayev Nahid

Esztergálási folyamat felületi hibáinak rekonstrukciója




Forgalomdinamikai modell globális vizsgálata és validációja mérés alapján

(Experiment-based global investigation and validation of traffic dynamics

model)

Sirák Márton BSc

[email protected]

Konzulens: Kiss Ádám, doktorandusz, Műszaki Mechanikai Tanszék

Forgalmas utakon gyakran szembesülünk az úgynevezett „fantomdugó” jelenségével, amikor a

forgalom akár állásig lassul látványos ok, például terelés vagy karambol nélkül [1]. Ilyenkor

egy sofőr valamilyen zavaró hatás következtében váratlanul fékez, amelyere a mögötte haladó

jármű sofőrje még nagyobb fékezéssel reagál a reakcióidőből és a fékerő felépülési idejéből

adódó időkésés miatt. Sűrű forgalom esetén ez a hatás egyre nagyobb léptékű lehet az egyre

hátrébb lévő autóknál, míg végül kialakul a forgalmi dugó.

Az egyre nagyobb mértékben terjedő autonóm járművek az ilyen váratlan események esetén az

embernél jóval gyorsabban tudnak beavatkozni. Emellett folyamatosan figyelik az előttük

haladó mozgását, így nem avatkoznak be a szükségesnél nagyobb mértékben. Ez az újabb autók

egymás közötti kommunikációjával is kiegészül, ami tovább növeli a beavatkozások

gyorsaságát és pontosságát. Elengedhetetlen viszont ezen járművek különböző bemenő

információkra való érzékenységének megfelelő beállítása. Számos vizsgálat szerint megfelelő

paraméterhangolással a fantomdugók már néhány százaléknyi forgalomban lévő autonóm

járművel megelőzhetők.

A dolgozatban az úgynevezett járműkövető modellt vizsgálom, ami n darab, egy gyűrűn

egymás után haladó autó mozgását írja le egy késleltetett nemlineáris és nem-sima

differenciálegyenlet rendszer segítségével. A szakirodalomban ma ez a fajta modellezés terjedt

el a forgalomdinamikai jelenségek kvalitatív modellezésekor, azonban a modellek és a valós,

mérések alapján kapott adatok között szignifikáns eltérés tapasztalható. Jelenleg a

szakirodalomban nem érhető el olyan validált modell, amely lehetővé tenné az önvezető

járművek megfelelően pontos paramétertervezését, és ezzel a fantomdugók megszüntetését. A

munka célja így az [2] cikk és a University of Michigan kutatócsoportja által rendelkezésre

bocsátott mérési adatok alapján felépített járműkövető modell lineáris és nemlineáris validálása.

Ez a legegyszerűbb, de már autonóm járműveket, különböző emberi és gépi paramétereket,

időkéséseket és nemlinearitásokat tartalmazó modell.

A validáció során a modell lineáris stabilitását összevetettem a mérési eredményekkel, majd a

paraméterek finomhangolása után a [3] algoritmuscsomag segítségével bifurkációs

diagramokat számoltam, és összehasonlítottam őket a kísérleti adatokkal. Összegezve, munkám

eredményeit felhasználva egy validált modell felállításával már lehetővé válhat az autonóm

járművek ilyenfajta modell alapján történő paramétertervezése, és ezáltal a forgalmi dugók

későbbi megszűnése.

Irodalom:

[1] G. Orosz, R. E. Wilson, B. Krauskopf, Global bifurcation investigation of an optimal

velocity traffic model with driver reaction time, Phys. Rev. E 70:026207, 2004

[2] S.S. Avedisov, G. Bansal, A.K. Kiss, G. Orosz, Experimental verification platform for

connected vehicle networks, Proceedings of the 21st IEEE ICITS, 2018

[3] K. Engelborghs et al, DDE-BIFTOOL v. 2.00: a Matlab package for bifurcation analysis

of delay differential equations, Technical Report TW-330, K.U.Leuven, 2001.



Aktuátor dinamika hatása az adaptív sebességtartó automatika

stabilitására

(Effects of actuator dynamics on the stability of adaptive cruise control)

Hertelendy Krisztián György BSc

[email protected]

Konzulens: Hajdu Dávid, tudományos segédmunkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék

Számos technológiai területen egyre nagyobb igény jelentkezik a gépek automatizálására, mely

a járműiparban, az automatizált járművek fejlesztésében is megfigyelhető. Jelen dolgozat

témája az adaptív sebességtartó automatika (adaptive cruise control – ACC) vizsgálata, amely

az automatizált járművek sebességének forgalomtól függő szabályozását végzi.

Mint a legtöbb szabályozást tartalmazó rendszerben, úgy az ACC-t alkalmazó járműben is

megjelenik a mintavételezés okozta időkésés és annak dinamikai hatása. Ez abból ered, hogy a

jelfeldolgozás és a jelterjedés véges idő alatt lezajló folyamatok, így a megvalósuló szabályozás

a forgalmi körülmények egy korábbi állapota alapján történik. Ez a jelenség megnehezíti a

rendszer előírt működésének megvalósítását. További nehézség ered abból is, hogy a járműben

fellelhető elektronikai és mechatronikai rendszerek más jellegű időkésést vezetnek be a

rendszerbe és ezek matematikai modellezése eltérő lehet.

A dolgozat célja a szakirodalomban használt modellek feldolgozása és a stabilitási tartományok

meghatározása a szabályozóparaméterek terében. Emellett cél vizsgálni az aktuátor

dinamikájának hatását a rendszer működésére, valamint a kritikus időkésésre, ami felett nem

működhet stabilan a rendszer. Tanulmányozunk még különböző kompenzációs lehetőségeket,

amik az aktuátor dinamikájának hatását hivatottak kiküszöbölni.

Irodalom:

[1] Tamás G. Molnár, Wubing B. Qin, Tamás Insperger, and Gábor Orosz: Application of

Predictor Feedback to Compensate Time Delays in Connected Cruise Control (2018)

[2] Dávid Hajdu, Jin I. Ge, Tamás Insperger, and Gábor Orosz: Robust design of connected

cruise control among human-driven vehicles (2019)

[3] Jin I. Ge, Gábor Orosz: Dynamics of connected vehicle systems with delayed acceleration

feedback (2014)

[4] Jin I. Ge, Sergei S. Avedisov, Chaozhe R. He, Wubing B. Qin, Mehdi Sadeghpour, Gábor

Orosz: Experimental validation of connected automated vehicle design among human-

driven vehicles (2018)



A járműkommunikáció hatósugárfüggő vizsgálata vegyes forgalomban

(Nonlinear analysis of communication range dependency amongst

connected vehicles in mixed traffic scenarios)

Fischer Zsolt BSc

[email protected]


Milyen módon alakítják át a forgalmat az önvezető autók? Csökkenthető a fantomdugókban

eltöltött idő, biztonságosabbá tehető a közlekedés? Ilyen és hasonló kérdések rendszeresen

felmerülnek napjaink egyik legtöbbet kutatott területén, az autonóm járművek témakörében.

Ebben a dolgozatban a járművek közötti kommunikáció nyújtotta lehetőségeket és azok

hatásait vizsgálom ezekre a felvetésekre vonatkozóan.

A következő néhány évben, évtizedben a kooperatív és autonóm járművek meg fognak jelenni

a forgalomban, de viszonylag alacsony részarányban. A teljes átállásig tartó, vegyes forgalmi

helyzetnek nevezett hosszabb átmeneti időszak sok problémát felvet a

sebességszabályozásban. A kooperatív járművek képesek lesznek egy szabványosított rövid

távú frekvenciasávon kommunikálni egymással. Ezáltal egy ilyen jármű sebesség és követési

távolság információkat szerezhet nem csak a közvetlenül előtte haladó, de az őt több hellyel

megelőző járművektől is. A kapott információk beépíthetők a szabályozásba, így pozitív

hatással lehetnek a teljes rendszer dinamikájára [1]. Fontos figyelembe venni a kommunikáció

távolságfüggő hatásait is, hiszen csak a hatósugáron belül tartózkodó járművekre

szabályozhatunk.

Az általam létrehozott rendszer tetszőleges számú járműből álló vegyes forgalmi szituáció

komplex vizsgálatára alkalmas. Ehhez egy ismert járműkövető modellt vettem alapul [2],

melyet saját elgondolások mentén alakítottam tovább. A MATLAB-ban készült program

erősen támaszkodik a DDE-Biftool package-re [3] aminek segítségével vizsgálhatók a

kialakuló periodikus pályák, azaz a stop-and-go jelleggel haladó dugók sebesség-amplitúdó

változása. Továbbá feltérképezhetővé válnak a szabályozás bistabil zónái is, melyek főként

későbbi fejlesztések során, például adaptív szabályozás tervezésekor hasznosulhatnak. E

részeken a rendszer a perturbáció (fékezés, gyorsítás) mértékétől függően különböző

dinamikai viselkedést produkálhat. Mint minden kutatásnál, a validáció itt is fontos szerepet

tölt be, ezt numerikus szimuláció segítségével kivitelezem.

Irodalom:

[1] J. I. Ge, S. S. Avedisov, C. R. He, W. B. Qin, M. Sadeghpour, G. Orosz. Experimental

validation of connected automated vehicle design among human-driven vehicles.

Transportation Research Part C, 91:335-352, 2018

[2] G. Orosz, B. Krauskopf, R. E. Wilson, Bifurcations and multiple traffic jams in a car-

following model with reaction-time delay, Physica D: Nonlinear Phenomena, 211(3–

4):277-293

[3] K. Engelborghs, T. Luzyanina, G. Samaey, DDE-BIFTOOL v. 2.00: a Matlab package for

bifurcation analysis of delay differential equations, Technical Report TW-330, Department

of Computer Science, K.U.Leuven, Leuven, Belgium, 2001.



Járművek gyorsulás korlátjainak vizsgálata forgalom dinamikai

szempontból

(The global investigation of vehicles’ acceleration saturation from the view

of traffic dynamics)

Martinovich Kristóf BSc

[email protected]


A digitalizáció, a városrendezés és a forgalomtechnika kapcsán előtérbe került az autonóm

járművek fejlesztése. Emiatt a nem túl távoli jövőben, vélhetően nagy számban elterjedtté

fognak válni az önvezető gépjárművek, amelyek a saját szenzorjaik által gyűjtött adatokra

támaszkodnak. Egy másik fejlesztési irány a járművek egymással való kommunikációja és

mozgásadataik megosztása. Mindez, többek között, a közlekedési balesetek megelőzésére és a

dugók kialakulásának elkerülésére irányul.

A forgalom modellezéséhez alkották meg a járműkövető modellt [1], amit a szakirodalom

folyamatosan finomít. A lineáris és nemlineáris jelenségek általánossában már jól

feltérképezettek, ezek kvalitatíve egyeznek a valósággal. Azonban modellekben többnyire nem

veszik figyelembe a járművek gyorsuláskorlátjait, amelyek jelentősen befolyásolhatják a

kialakult megoldások globális viselkedését. A gyorsulás szaturáció nem engedi nagyobb

mértékben gyorsítani és lassítani a járműveket, mint amire a motor teljesítményéből és az

útviszonyok állapotából adódóan képesek. Ahhoz, hogy biztonságosan működő jármű

rendszereket tudjunk tervezni a későbbiekben, fontos ezen hatások feltérképezése. Ezért jelen

tanulmány célja a járművek valós gyorsulásbéli képességeinek figyelembevétele a

forgalomdinamikai modellben, és ezen hatások alaposabb megértése és vizsgálata.

A járműkövető modell nemlineáris differenciálegyenlet rendszerében a gyorsulás korlátozása

nem-sima tulajdonságként jelenik meg. Ez hatással lehet a rendszer globális viselkedésére, akár

további bistabil tartományokat [2] is eredményezhet. Ez a gyakorlatban úgy jelenik meg, hogy

egy stabilnak tűnő közlekedési szituáció egy bizonyos értéknél nagyobb fékezés hatására egy

nagy amplitúdójú periodikus pályára áll rá, ami akár torlódást és úgynevezett fantom dugót is

okozhat.

Ezen jelenség feltárásához a rendszer lineáris és nemlineáris stabilitási vizsgálatát végeztem el

analitikusan [3]. A periodikus pályák meghatározása, bifurkációs diagramon való ábrázolása a

rendszer központi sokaság redukcióján és a Hopf bifurkáció számításon alapul. Az eredmények

kiértékelése során bifurkációs diagram azon részeit vizsgálom, ahol a periodikus pályák elérik

a gyorsuláskorlát értékét (grazing), ez által pedig lehetőség van lekövetni a gyorsulás szaturáció

hatását. Ezt a tudást fel lehet használni a jövőben a még pontosabb modellezéshez.

Irodalom:

[1] M. Bando, K. Hasebe, K. Nakanishi, A. Nakayama, Analysis of optimal velocity model

with explicit delay, Phys. Rev. E 58:(5)5429–5435, 1998

[2] G. Orosz, Connected cruise control: modelling, delay effects, and nonlinear behaviour,

Vehicle System Dynamics, 54(8):1147–1176, 2016

[3] J. Guckenheimer, P. Holmes, Nonlinear oscillations, dynamical systems, and bifurcations

of vector fields. Springer-Verlag, New York, 1983



Elektromos gördeszka mechanikai modellje és tervezése

(Mechanical model and design of an electric skateboard)

Minkó Martin BSc

[email protected]


A gördeszka az 1950-es években került be először a köztudatba, majd a következő évtizedekben

világszerte népszerű sporttá vált. Az elmúlt néhány évben az elektromobilitás a gördeszkásokat

is elérte, és megjelentek az elektromos gördeszkák.

Ma a piacon fellelhető elektromos gördeszkák akár 20-30 km/h sebességet is elérik, mely

tempónál különös figyelmet kell fordítani az irányíthatóságra és a biztonságra. A gördeszka

esetében intuitívan érezzük, hogy nagyon alacsony, és nagy sebességnél a mozgása instabil lesz.

Ennek megértése és leírása érdekében egy Stépán - Takács - Várszegi által leírt mechanikai

modellből [1] vesszük a gördeszka mozgásegyenleteit, majd dimenziótlan alakban elemezzük

őket a Kalmár-Nagy - Trahan cikkhez [2] hasonló módon, így megismerve a gördeszka

stabilitását, főleg alacsony és nagy sebességek esetén.

Elektromos gördeszkát legegyszerűbben egy hagyományos gördeszka átalakításával

készíthetünk. Dolgozatom kitér a gördeszka hagyományos építőelemeinek működésére,

valamint a hajtáslánc, az akkumulátor és a motor méretezésére és kiválasztására.

A szükséges mennyiségekre mérés útján teszünk szert.

Irodalom:

[1] G. Stepan, D. Takacs, B. Varszegi, Skateboard: A Human Controlled Non-Holonomic

System, 2015

[2] T. Kalmar-Nagy, R. Trahan, Equilibrium, Stability, and Dynamics of Rectangular Liquid-

Filled Vessels, 2011



Vontatmányok nemlineáris rezgései

(Nonlinear vibrations of towed vehicles)

Horváth Hanna Zsófia MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Takács Dénes, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék

Utánfutóval való közlekedés számos baleseti kockázatot rejt, amennyiben a vontatási sebesség

és/vagy a rakomány pozíciója rosszul van megválasztva [1]. Bizonyos körülmények között a

vontatmány kígyózó mozgásba kezdhet [2,3], amelyet a járművezetők gyakran nem

megfelelően próbálnak korrigálni. Így a kígyózó mozgás az utánfutó pattogásához is vezethet

és a jármű irányíthatatlanná válhat. A dolgozat célja a kétkerekű vontatmányok kígyózó/pattogó

mozgásának nemlineáris vizsgálata szemi-analitikus és numerikus módszerekkel, valamint

laboratóriumi kísérletekkel.

A dolgozatban a mechanikai modell ismertetése és a mozgásegyenletek összefoglalása után a

központi sokaság redukció módszerével szemi-analitikus úton elemezzük az utánfutó

nemlineáris rezgéseinek tulajdonságait. A megjelenő szubkritikus és szuperkritikus Hopf

bifurkációkhoz tartozó periodikus megoldásokat numerikus módszerrel, bifurkáció-követő

szoftver [4] segítéségével vizsgáljuk. Célunk felderíteni és azonosítani azon

paramétertartományokat, amelyek mellett a vontatmány felborulásával járó nagy amplitúdójú

mozgás is megjelenhet a stabil egyenes vonalú egyenletes mozgás mellett. Utóbbi jelenség a

szubkritikus Hopf bifurkáció megjelenéséhez köthető, amely mérnöki szempontból

veszélyesebb, hiszen a stabil egyenes vonalú mozgásból kitérítve az utánfutót hirtelen nagy

amplitúdójú rezgések jelenhetnek meg.

A numerikus bifurkáció analízissel elkészített kétparaméteres bifurkációs diagramok

segítségével a stabilitás szempontjából kritikus utánfutó paraméterek jól azonosíthatók. A

diagramokon elkülönítve megjeleníthetők a minőségileg különböző periodikus megoldások,

azaz azonosíthatók a kígyózó mozgást és a kerekek elválásával járó pattogást okozó

paraméterek.

A vontatmány mechanikai modellje alapján kisskálájú kísérleti berendezést terveztünk. A

berendezésen lehetőség nyílik az utánfutó paramétereinek (tömeg, tehetetlenség, utánfutás)

megváltoztatására, így az elméleti és numerikus módszerekkel kapott eredmények

ellenőrizhetők.

Irodalom:

[1] http://www.baleset-megelozes.eu/cikk.php?id=1444

[2] Troger, H. and Zeman, K.: A nonlinear-analysis of the generic types of loss of stability of

the steady-state motion of a tractor-semitrailer. Vehicle System Dynamics 13(4), 161–172.

1984.

[3] J. Darling, D. Tilley, B. Gao, An experimental investigation of car–trailer high-speed

stability, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of

Automobile Engineering 223 (4) (2009) 471–484.

http://dx.doi.org/10.1243/09544070jauto981

[4] Engelborghs, K., Luzyanina, T., Samaey, G. DDE-BIFTOOL v. 2.00: a Matlab package

for bifurcation analysis of delay differential equations, Technical Report TW-330,

Department of Computer Science, K.U.Leuven, Leuven, Belgium, 2001.



Jármű fékezése PD szabályozó segítségével

(Vehicle braking using PD control)

Horváth Ádám BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Takács Dénes, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék

Szűcs Balázs Máté, funkciófejlesztő mérnök, Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft.

A közlekedésbiztonság kérdése egyidős a közúti balesetek megjelenésével. Még néhány tíz éve

az ABS és ESP rendszerek voltak a technika legújabb vívmányai a személy- és

haszongépjárművek piacán, addig ma az önmagukat vezetni képes, autonóm járművekre figyel

a világ. Mindeközben az alapvető jármudinamikai helyzetek megfelelő kezelésének igénye

továbbra is mérnökök ezreit motiválja arra világszerte, hogy a ma már a közérdeklődés számára

háttérbe szorult jármudniamikai szabályzó rendszereket fejlessze, ezzel évrol évre csökkentve

a balesetek számát, illetve növelve a balesetek túlélési valószínuségét.[1]

Egy balesetet megelőző pillanatokra jellemző a nagy intenzitású fékezés, a járművezetők

ösztönös reakciója a jármű kinetikus energiájának csökkentésére. Még a hétköznapokban

gyakran előforduló kis intenzitású fékezések mellett a kerék dinamikus viselkedése jól leírható

lineáris modellekkel, addig nagy fékerők kialakulásakor megjelenő nemlineáris tulajdonságok

miatt a kerék hajlamos blokkolni, és csúszva haladni tovább.

Az emberi agy és az általa vezérelt motoros funciók képességei nem teszik lehetővé, hogy

pontosan képesek legyünk szabályozni a jármű kerekein kialakuló féknyomatékot. Szerencsére

ma már számtalan elektronikus rendszer áll rendelkezésünkre a vezetés közben, melyek

segítenek kiegészíteni a természet adta hiányos képességeinket. Ahhoz, hogy ezek az

elektronikus rendszerek minél hatékonyabban és pontosabban működjenek, elengedhetetlen a

kerék, mint szabályozott rendszer, és a szabályozóval ellátott kerék pontos ismerete.

Dolgozatom a gumiabronccsal szerelt kerék dinamikájával, és a fékezőnyomaték

szabályozásának lehetőségeivel foglalkozik.

Dolgozatomban eloször egy dinamikai kerékmodellt mutatok be, mely leírja a kerék

longitudinális viselkedését.[2] A kerékre ható időben állandó forgatónyomaték hatásával

foglalkozok, különös tekintettel a rendszer stabilitására. Késobb kitérek a PD szabályzó

alkalmazásának lehetőségeire a féknyomaték-szabályzásban.

A digitális rendszerek mintavételező működésmódja illetve a véges információterjedési

sebesség időkésedelmet jelent. A késedelem a modellezési lehetőségeinek két megközelítését,

az időben állandó, és az időben változó időkésés alaklmazását mutatom be, majd kiszámítom a

szabályzóparaméterek terében elhelyezkedő stabilitási határokat.[3] Végül szimulációval

ellenőrzöm a számítások eredményeit.

Irodalom:

[1] Anders Lie , Claes Tingvall , Maria Kraft, Anders Kullgern: The Effectiveness of ESP

(Electronic Stability Program) in Reducing Real Life Accidents, Traffic Injury Prevention,

5:1, 37-41 (2004), DOI: 10.1080/15389580490269164

[2] Hans B. Pacejka: Tire and vehicle Dynamics. SAE International, Warrendale, PA (2005).

[3] T. Insperger, G. Stépán: Semi-Discretization for Time-delay Systems. Springer, New York

(2013).



Lengésfojtó felütközés hatásának vizsgálata belső furateszterga

stabilitására

(Analysis of the effect of tuned mass damper impacts on the stability of the

boring process)

Iklódi Zsolt MSc

[email protected]


Nagy pontosságot igénylő, nagyméretű, furatok sok esetben kizárólag belső furatesztergálás

segítségével állíthatók elő. Ezen megmunkálási mód azonban jelentősen korlátozott, hiszen a

folyamat stabilitása a szerszám geometriájával kapcsolatos korlátokba ütközik. Túlzottan

karcsú szerszám használata esetén az ún. stacionárius forgácsolás könnyen instabillá válik, ami

megmunkálási hibákhoz, sőt gyakran szerszámtöréshez vezet. Hosszú, vékony furatok

előállítása különösen problémás, mivel ekkor a forgácsoló élt tartó szerszámszár hossza

átmérőjének sokszorosa kell, hogy legyen.

Sok esetben tehát elengedhetetlen a furatesztergálási folyamat megtámogatása valamilyen

rezgéscsillapítási stratégiával. Erre az ipari gyakorlatban leggyakrabban használt megoldás

passzív lengésfojtók használata, azaz egy lengő tömeg elhelyezése a forgácsoló élt tartó

szerszámszárban. A lengésfojtó merevségének optimális hangolásával (pl.: Den Hartog [1],

Sims [2]) jelentős javulás érhető el a megmunkálási folyamat stabilitásában.

Mivel a furateszterga lengéscsillapítására használt lengésfojtó a szerszámszár belsejében

helyezkedik el, a lengő tömeg elmozdulása geometriailag korlátozott. Nagy energiájú, nagy

amplitúdójú rezgések megjelenése esetén előfordulhat, hogy a tömeg felütközik a szerszámszár

belső felületére.

Kutatómunkám során ezen ütközések hatását vizsgáltam meg az esztergálási folyamat

stabilitására. Ehhez a lengésfojtóval felszerelt furateszterga egy egyszerűsített mechanikai

modelljét használtam, amely segítségével időbeli szimulációkat végeztem, valamint

ütközéseket is tartalmazó periodikus pályákat kerestem.

Megvizsgáltam, hogyan változik a felütközések hatására a megmunkálás stabilitási térképe,

valamint azt, hogy az így létrejövő rezgések milyen felületi minőséget eredményeznek.

Irodalom:

[1] Sims, N. D. Vibration absorbers for chatter suppression: A new analytical tuning

methodology. Journal of Sound and Vibration, 2007. 301(3-5), 592–607.

doi:10.1016/j.jsv.2006.10.020

[2] Den Hartog, J.P.; "Mechanical Vibrations"; In: McGraw-Hill Book. Company, New York

and London, 1934

[3] Munoa, J., Beudaert, X., Dombovari, Z., Altintas, Y., Budak, E., Brecher, C., & Stepan, G.

(2016). Chatter suppression techniques in metal cutting. CIRP Annals, 65(2), 785–808.

doi:10.1016/j.cirp.2016.06.004

[4] Peterka, F. (1996). Bifurcations and transition phenomena in an impact oscillator. Chaos,

Solitons & Fractals, 7(10), 1635–1647. doi:10.1016/s0960-0779(96)00028-8



Esztergálási folyamat felületi hibáinak rekonstrukciója

(Reconstruction of surface finish of turning process)

Salayev Nahid BSc

[email protected]


Modern megmunkálási eljárások, természetes módon, lefontosabb célja a végső gyártmány

minőségének biztosítása. A felületi minőség az egyik legfontosabb jellemző mellyel

számértékileg követhető és minősíthető a munkadarab végső minősége. Sokszor előfordul,

hogy a minőségi ellenőr és/vagy a vásárló annak ellenére nem fogadja el a gyártmány felületét,

– a felületen megjelenő mintázatok miatt – hogy a felületi minőség mérésére alkalmas eszköz

megfelelő értéket mutat. Ez jelentős problémának számít mind a szerszámgép használók, mind

a szerszámgépgyártók körében, melyek legtöbbször egy munkadarab legyártásához szükséges

eljárás rendszert árulják.

A felület minősége és mintázata közvetlen módon függ a dinamikai jellemzőktől, munkadarab

megfogásának minőségétől, illetve a forgácsolási paraméterektől, mint forgácsolási sebesség,

előtolás, fogásmélység és élcsúcs lekerekítési sugara. Sok egyéb fizikai jellemző lehet fontos a

megfigyelő minőséggel kapcsolatos döntésének meghozatalakor. A mérhető felületi minőségi

jellemzők mellett nagy jelentőséggel bír a megvilágítás és a munkadarab és a megfigyelő

helyzete egymáshoz képest. Ebben a kérdésben van jelentősége ennek a kutatásnak, mely

megpróbálkozik ennek a bonyolult kérdésnek a tisztázásával még a megmunkálási folyamat

elvégzése előtt.

A legfontosabb célkitűzése a jelen kutatásnak az, hogy megalkosson egy olyan algoritmust,

mely képes az ún. ortogonális forgácsolási (esztergálási) folyamat során kialakuló felületi

mintázatok megmunkálás előtti meghatározására. Az algoritmus a stacionárius forgácsolási

folyamat során kialakuló rezgések követésére alkalmas, mely a felületi egyenletlenséget az

élgeometria metszékeinek követésével végzi el. Ezzel az eljárással az esztergálási folyamat

azon felülete is megjósolható és követhető, mely a szerszám élének felületből való kilépésével

jön létre. Az előállított bonyolult felületi kép később használható 3D ray-trace jellegű

algoritmusokban létrehozható környezetszimulációs modellezéshez, melyek segítségével a

valós felületi kép láthatóvá válik.

Irodalom:

[1] Brown, C.A., Hansen, H.N., Jiang, X.J., Blateyron, F., Berglund, J., Senin, N., Bartkowiak,

T., Dixon, B., Le Goïc, G., Quinsat, Y., Stemp, W.J., Thompson, M.K., Ungar, P.S.,

Zahouani, E. (2018). Multiscale analyses and characterizations of surface topographies.

CIRP Annals, 67(2), 839–862. doi.org/10.1016/j.cirp.2018.06.001

[2] Thomas, M., Beauchamp, Y, Youssef, A.Y., Masounave, J. (1996). Effect of tool

vibrations on surface roughness during lathe dry turning process. Computers ind. Engng,

31(3/4), 637–644. doi.org/10.1016/S0360-8352(96)00235-5





ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA

Helyszín: Mt épület, Könyvtár


Elnök: Prof. Szabó Péter János, tanszékvezető

Titkár: Kovács Dorina, doktorjelölt

Tag: Dr. Németh Árpád, c. egyetemi docens

Dr. Reé András, c. egyetemi docens

9:00 Kopasz Márton

Szemcseszórás és plazmanitridálás, mint duplex felületkezelési

technológia

Konzulens: Kovács Dorina, doktorjelölt

9:20 Leveles Borbála

Alumínium mátrixú, kerámia gömbhéjjal töltött bimodális fémhabok

gyártása és vizsgálata

Konzulens: Kemény Alexandra, doktorandusz

9:40 Szabó Annamária

Titán alapú aktív ernyős plazmanitridálás

Konzulens: Kovács Dorina, doktorjelölt

10:00 Angyal Levente Olivér, Kincses Domonkos, Szemán Ákos

Különböző térkitöltéssel gyártott szintaktikus fémhabok

Konzulensek: Károly Dóra, tanársegéd

Szlancsik Attila, doktorandusz

10:20

Szünet



10:40 Nagy Imre Márk

Befogó fejlesztése korróziós mérésekhez

Konzulens: Károly Dóra, tanársegéd

11:00 Szemán Ákos, Angyal Levente Olivér

Agyagkaviccsal töltött szintaktikus fémhabok hőkezelésének hatása a

mechanikai tulajdonságokra

Konzulensek: Szlancsik Attila, doktorandusz

Károly Dóra, tanársegéd

11:20 Miskolcziné Pálfi Nikolett

Többkomponensű ötvözetű vékonyrétegek elektrokémiai leválasztása és

mikroszerkezetének jellemzése

Konzulensek: Dr. Fazakas Éva, egyetemi docens

Dr. Berecz Tibor, adjunktus

11:40 Nagy Bence

Fémtani folyamatok on-line vizsgálata akusztikus emissziós méréssel

Konzulens: Prof. Mészáros István, egyetemi tanár



Szemcseszórás és plazmanitridálás, mint duplex felületkezelési technológia

(Shot peening and plasma nitriding as duplex surface treatment)

Kopasz Márton BSc

[email protected]

Konzulens: Kovács Dorina, doktorjelölt, ATT

Az iparban számos felületkezelést alkalmaznak a legkülönbözőbb célokra, ahogy az igények

egyre magasabbak és specifikusabbak lettek, úgy az eljárások köre is differenciálódott.

Meglehetősen új terület azonban a hibrid-, duplex- vagy kombinált felületkezelések kutatása,

amely a már létező felületkezelések együttes alkalmazásainak vizsgálatával foglalkozik. Az

alapvető cél, hogy megtaláljuk, hogy mely párosítások erősítik, és melyek gyengítik egymás

hatását. Ez hatalmas feladat, hiszen a kezeléspárok anyagtulajdonságokra való hatása függ az

egyes eljárások paramétereitől, sorrendjétől, emellett nem csak kettő, hanem akár több

felületkezelés egymás után fűzhető.

A dolgozatomban acél mintákat vizsgálok, amelyeket az előkészítés után homokszórásnak és

plazmanitridálásnak vetettem alá, ezzel egy lehetséges kezeléskombinációt vizsgálva.

Homokszórásnál két szemcseméretet alkalmaztam, a plazmanitridálás folyamatparaméterei

konstans voltak. A kezelések után felületi érdesség mérés és mikrokeménység-mérés és

következett. A maradó feszültség vizsgálat röntgendiffrakcióval és digitál-holografikus

mérőkamerával történt.

A vizsgálatokkal célom kideríteni, hogy előnyös-e a homokszórás, mint a plazmanitridálás

előkezelése, illetve az, hogy a szemcseméretnek milyen hatása van.



Alumínium mátrixú, kerámia gömbhéjjal töltött bimodális fémhabok gyártása és vizsgálata

(Manufacturing and testing of aluminium matrix bimodal metal foams filled with ceramic

spheres)

Leveles Borbála MSc

[email protected]

Konzulens: Kemény Alexandra, doktorandusz, ATT

A fémhabok előállítási technológiája jelenleg kevéssé ismert, ipari alkalmazása is csak szűk

körben elterjedt. A természetben számos cellás (azaz legalább kétfázisú) anyaggal

találkozhatunk, amelyek egy homogén tömbi szerkezethez képest sűrűség csökkentését és

fajlagos energiaelnyelő képesség növelését valósítják meg. Ilyen megfontolásból célszerű

mesterséges módon is levegővel vagy egyéb töltőanyaggal ellátott cellás szerkezeteket

előállítani. A múlt század vége óta folynak kutatások ilyen (zárt vagy nyitott) cellás anyagok

létrehozására, amelyek alkalmazása elsősorban a repüléstechnikában, űrtechnikában,

tengerészetben, illetve a magas előállítási költségek miatt a luxusautóiparban szükséges.

A szintaktikus fémhabok olyan cellás szerkezetű anyagok, amelyeknek mátrixanyaga

valamilyen fém, második fázisa pedig a kontinuum anyagnál kisebb sűrűségű töltőanyag,

általában porózus vagy üreges (minden esetben levegőt tartalmazó) kerámia. Ezáltal a teljes

szerkezet sűrűsége és tömege csökken.

Jelen kutatásomban Al99,5 és AlSi12 alumínium mátrixú szintaktikus fémhabok vizsgálatával

foglalkozom, amelyekben második fázisként nagytisztaságú alumínium-oxid (Al2O3) kerámia

gömbhéjakat használok, közel szabályos elrendezésben. A kísérletek során bimodális fémhabot

gyártottam két különböző névleges átmérőjű (Ød1=7 mm és Ød2=2,4 mm) gömbhéjakkal.

Ezeket a gömbhéjakat 1:1; 2:1 és 4:1 térfogatarányban egyenletes eloszlással kevertem össze.

Az így létrehozott fémhab befoglaló térfogatának elméleti számítások alapján ~69-73%-át töltik

ki gömbhéjak, amelyek közé kis nyomással alumíniumot infiltráltam.

Mivel a fémhabok mechanikai tulajdonságai nagy mértékben függnek az alumínium és a

kerámia közötti kapcsolattól, ezért a gyártási paraméterek pontos beállítása nagy figyelmet

igényel. Különböző előmelegítési hőmérséklettel, olvadékhőmérséklettel és infiltráló

nyomásokkal kísérleteztem a megfelelő nedvesítés és kitöltés elérése érdekében. A gyártás után

kocka alakú próbatesteket vágtam le, majd a mintákat makroképek és mikroszkópos felvételek

alapján, illetve kvázi-statikus terhelés alatt vizsgáltam.



Titán alapú aktív ernyős plazmanitridálás

(Titanium based active screen plasmanitriding)

Szabó Annamária BSc

[email protected]

Konzulens: Kovács Dorina, doktorjelölt, ATT

A plazmanitridálás korunk egyik legdinamikusabban fejlődő felületkezelési eljárása, mind

önmagában, mind duplex felületkezelés részeként. Dolgozatomban nemesített 42CrMo4

próbatesteken vizsgálom, hogy titán aktív ernyős plazmanitridálás során a felületen létrejövő

réteg tartalmaz-e titán nitridet, és hasonlítom össze a PVD eljárással felvihető titán nitrid

réteggel. A plazmanitridálás során két eltérő geometriájú ernyővel, és több, különböző

gáznyomáson végeztem kísérleteket. A munkadarabok felületén és keresztmetszetén

energiadiszperzív röntgenspektroszkópiával határoztam meg a minőségi összetételt. Továbbá

tanulmányoztam a PVD eljárás és plazmanitridálás mint duplex felületkezelés hatásosságát,

keménység és létrejövő mikroszerkezet szempontjából.



Különböző térkitöltéssel gyártott szintaktikus fémhabok

(Syntactic foams with various volume filling)

Angyal Levente Olivér BSc, Kincses Domonkos BSc, Szemán Ákos BSc

[email protected], [email protected], [email protected]

Konzulens: Károly Dóra, tanársegéd, ATT

Szlancsik Attila, doktorandusz, ATT

A mai modern világunk innovatív mérnöki találmányainak célja nem feltétlenül egy új

probléma megoldása, hanem egy már létező megoldás energia- illetve költséghatékonyabb

kivitelezése, optimalizálása. A mérnöki gyakorlatban felhasznált anyagok szempontjából ez

történhet a teherviselő képesség növelése, valamint a tömeg csökkentése által is. A két

megoldást egyszerre alkalmazva állíthatunk elő úgynevezett szintaktikus fémhabokat. Ezek

egyfajta „mesterségesen rendezett” részecske erősítésű kompozitok, amelyek két

komponensből állnak. Az egyik, valamilyen fémes mátrix anyag, a másik pedig a töltőanyag,

például mátrixba ágyazott gömbhéjak, amelyek elrendezése optimális esetben egymáshoz

képest egyenletes és szabályos. A szintaktikus fémhabok kis sűrűséggel, és ebből adódóan

kiemelkedő fajlagos tulajdonságokkal bírnak. Kiváló energiaelnyelő képességük miatt

elsősorban nyomó igénybevételnek vannak kitéve.A szintaktikus fémhabok mechanikai

tulajdonságai nagyban függnek a töltőanyag térkitöltésétől. Éppen ezért a kutatásunk során

különböző térkitöltéssel rendelkező és egy fémhabon belül változó gömbhéj sűrűségeloszlású

fémhabokat gyártunk.

A szintaktikus fémhabok effektív rugalmassági moduluszát (amely a szintaktikus fémhabot

helyettesítő, képzeletbeli, homogén és izotróp test rugalmassági modulusza) meghatározhatjuk

modális analízis segítségével. A szerkezeti merevség meghatározása után új felhasználási

területen megjelenhetnek a fémhabok szerkezeti anyagként is. A mérés során hasáb próbatestet

vizsgálunk, amelyet egy hosszú gumikötélre lógatunk fel, annak érdekében, hogy a mért jelből

a gumikötél sajátfrekvenciája könnyedén leválasztható legyen. A gerjesztést egy modális

kalapáccsal adjuk, majd a válaszjelet mikrofonnal felvesszük. Ezután egy szoftverrel

kiértékelhetőek a kapott adatok, amelyből megkapható az első illetve a második

sajátfrekvencia. A sajátfrekvenciákból a Timoshenko-féle rúdelmélet segítségével

visszaszámolható a rugalmassági modulusz értékére.

A fémhabban található gömbhéjak és a mátrixanyag érintkezése befolyásolja a fémhabnál

elérhető csillapítást, amelyet a kontaktfelületek mikroelcsúszásai növelhetnek. Arra a kérdésre

keressük a választ, hogy ha egy próbatestben a gömbök sűrűsége pont ott nagyobb, ahol a

lengésképben nagyobb deformáció található, akkor lesz-e csillapításbeli különbség egy olyan

próbatesthez képest, amelyben a gömbhéjak a kisebb deformációnál helyezkednek el sűrűbben.

Ehhez szükségünk volt olyan próbatestek legyártására, amelyekben különböző a gömbhéjak

térkitöltése, valamint a hossz mentén változik a gömbhéjak sűrűségeloszlása. Kutatásunk során

Al mátrixanyagú kerámia gömbhéjakkal töltött szintaktikus nyomásos infiltrálással gyártott

fémhabokat vizsgáltunk.



Befogó fejlesztése korróziós mérésekhez

(Development of clamp for corrosion measurements)

Nagy Imre Márk MSc

[email protected]


A korrózió a természetben negatív szabadentalpia változással járó, tehát önmagától végbemenő

folyamat. Ez a legtöbb anyagnál lassan megy végbe. A korróziósebesség meghatározására

lehetőség van gyorsított korróziós méréssel potenciosztát segítségével.

A korróziós vizsgálatok BioLOgic SAS SP-150 potenciosztáttal végeztem, hagyományos

háromelektródos korróziós cellában. Referencia elektródként kalomel, Hg/Hg2Cl2/KCl telített

oldatos elektródot, segédelektródként Pt hálót és munkaelektródként a mintadarabot

alkalmaztuk. Potenciodinamikus vizsgálatoknál az elektródpotenciált két választott érték

között, adott v sebességgel (10 mV/s) lineárisan futtatjuk, miközben az áramválaszt

regisztráljuk. A minta folyamatosan az oldatban van, de feszültség alá csak a mérés során kerül.

Fontos, hogy a mintának csak a vizsgálni kívánt felszíne érintkezzen az oldattal, illetve fontos

tudnunk ennek a felszínnek a pontos méretét, mivel a korróziósebesség számításhoz szükséges

áramsűrűséget ennek a felszínnek a segítségével tudjuk megadni. Kutatásom során a Tanszéken

található korróziós cellához fejlesztettem egy befogót, amellyel lehetséges a minták oldattól

való elszeparálása és a felület pontos meghatározása.



Agyagkaviccsal töltött szintaktikus fémhabok hőkezelésének hatása a

mechanikai tulajdonságokra

(Effect of heat treatment on the mechanical properties of metal matrix

syntactic foams filled with expanded clay)

Szemán Ákos BSc, Angyal Levente Olivér BSc


Konzulens: Szlancsik Attila, doktorandusz, ATT

Károly Dóra, tanársegéd, ATT

A szintaktikus fémhabok (Metal Matrix Syntactic Foam, MMSF) a könnyű szerkezeti anyagok

szempontjából egyre fontosabbá válnak. Emellett energiaelnyelőként és szendvicsszerkezetek

alapanyagaként is felhasználják. A fémhabok mechanikai tulajdonságait nagymértékben

befolyásolják a töltőanyagok tulajdonságai, amelyeket a fém mátrix belső porozitásának

megteremtésére és biztosítására használnak. Mivel a töltőanyagok tulajdonságai ilyen jelentős

mértékben befolyásolják a fémhabok tulajdonságait, így az Anyagtudomány és Technológia

Tanszéken több kutatást is végeztek már a töltőanyagok hatásait vizsgálva. Ugyanolyan

töltőanyag esetén a mátrixanyag hőkezeltségi állapotának hatására vonatkozó kutatás viszont

még nem készült. Emiatt kutatásunk során agyagkaviccsal töltött Silafont®-36 (AlSi10MnMg)

mátrixanyagú fémhabokat vizsgálunk. A vizsgálatok kiterjednek a fémhabok mikroszerkezeti

tulajdonságaira, valamint az alapvető mechanikai tulajdonságaira is. A mikroszerkezetet optikai

és elektronmikroszkópos vizsgálattal, és EDS anyagösszetétel vizsgálattal, míg az alapvető

mechanikai tulajdonságokat szabványosított zömítő tesztekkel térképeztük fel.



Többkomponensű ötvözetű vékonyrétegek elektrokémiai leválasztása és

mikroszerkezetének jellemzése

(Electrochemical deposition and microstructural characterization of multi

components alloy thin films)

Miskolcziné Pálfi Nikolett MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Fazakas Éva, egyetemi docans, ATT

Dr. Berecz Tibor, adjunktus, ATT

2004 körül J. W. Jeh tajvani professzor és vele párhuzamosan más kutatók munkássága útján

az ötvözet-tervezés új paradigmája bontakozott ki a nagyentrópiás ötvözetanyagok (High

Entropy Alloy, HEA) megjelenésével. Ezek az ötvözetek legalább 5 összetevőből állnak,

egyenként 5-35 at% mennyiségben. Az anyagra – nevéből adódóan is – a nagy keveredési

entrópia a jellemző, ami a rendszerben kisebb szabadenergiát és nagyobb fázisstabilitást, ezáltal

viszonylag egyszerűbb kristályszerkezetet eredményez , mint például a térközepes köbös

(BCC), a lapközepes köbös (FCC) és a szoros illeszkedésű hexagonális (HCP) rácsszerkezetek.

A nagyentrópiás ötvözetek mindezek mellett és ennek köszönhetően is kivételes

tulajdonságokkal rendelkeznek: kiváló szilárdsági mutatók, jó deformálhatóság és törési

szilárdság szobahőmérsékleten, kiváló korrózióval szembeni ellenálló képesség, tartós

ellenállás a kúszási és fáradási igénybevételek esetén, valamint egyedi elektromos és mágneses

tulajdonságok jellemzik a tömbi anyagokat.

2005 óta vannak kutatási eredmények a HEA-ötvözetek vékonyrétegformában (High Entropy

Films, HEF) történő előállításáról, melyeket jelenleg széles körben vizsgálnak. Nagyon

ígéretesek kiemelkedő mechanikai tulajdonságaik és korrózióállóságuk miatt, ezért kemény és

kopásálló bevonatok formájában alkalmazhatók. A HEA-bevonatokat leginkább fizikai

bevonatelőállítási technológiákkal (magnetronos porlasztás, lézeres és plazma bevonatolás,

valamint különböző termikus szórási eljárások) állították elő, és ezidáig csak néhány

szakirodalom számolt be elektrokémiai úton történő leválasztásukról. Az elektrokémiai

leválasztás költséghatékony és az elektrokémiai folyamatban megváltozott leválasztási

paraméterek esetén jó visszacsatolást ad a HEA-bevonatok jellemzőiről, mint például az

összetétele, morfológiája és vastagsága. Ezzel szemben a fizikai technológiák korlátok közé

szorulnak a drága berendezések, nagy üzemi hőmérséklet és a bevonat összetételének és

morfológiájának korlátozott ellenőrizhetősége miatt.

Kutatásom során többkomponensű ötvözet alapú (AlCoCrFeNi, CoCrFeNiMn)

vékonyrétegeket állítottam elő elektrokémiai leválasztással. A bevonatokat réz és ötvözetlen

acél felületekre vittük fel DMF – CH3CN (4:1 térfogatarányú) szerves elektrolit rendszerben,

amely dehidratált fém-kloridokat és LiClO4 vegyületet tartalmazott. A kísérleteket ausztenites

korrózióálló acél ellenelektróddal 2,5 V potenciálon, különböző leválasztási idővel végeztem.

A dolgozatom célja a kapott bevonatok mechanikai (keménység, rétegvastagság), szerkezeti és

korróziós tulajdonságainak a vizsgálata. A kutatás egyedisége, hogy új összetételű

többkomponensű ötvözeteket állítottunk elő elektrokémiai eljárással, nem vizes oldatokból.



Fémtani folyamatok on-line vizsgálata akusztikus emissziós méréssel

(On-line investigation of metallurgical processes by acoustic emission

measurement)

Nagy Bence BSc

[email protected]

Konzulens: Prof. Mészáros István, egyetemi tanár, ATT

A dolgozatom egyes fémtani jelenségek, különös tekintettel a fázisátalakulások akusztikus

emissziós méréssel történő vizsgálatával foglalkozik.

A munkám során C10, C45 minőségű ötvözetlen acél és 2507 minőségű szuperduplex

korrózióálló acélminták fázisátalakulásainak akusztikus jeleit rögzítettem. A C10, C45-ös

acélminták esetén a ferrit-ausztenit átalakulás, a 2507 minőségű szuperduplex korrózióálló

acélminták esetén pedig a ferrit fázis eutektoidos bomlási folyamata során kibocsátott

akusztikus emissziós jeleket regisztráltam és vizsgáltam a kemencében történt folyamatos lassú

hevítés folyamata során.

A dolgozatomban kitérek a vizsgált fémtani folyamatokra, az akusztikus emissziós mérés

elméleti hátterére, a mérés megvalósításának a nehézségeire továbbá a mérés során felvetődött

problémák megoldásaira.





ÁRAMLÁSTAN

Helyszín: AE épület, 1. emelet, Mérlegterem


Elnök: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens

Titkár: Bak Bendegúz, tanszéki mérnök

Tag: Dr. Csizmadia Péter, adjunktus

Klapcsik Kálmán, tanszéki mérnök

9:00 Papp Bálint

Épületek szélterhelésének becslése GPU alapú nagyörvény szimulációval

numerikus szélcsatornában

Konzulens: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens

9:20 Daku Gábor

Mérés-alapú előtervezési irányelvek axiális ventilátor-lapátokról leúszó

örvények figyelembe vételére

Konzulens: Dr. Vad János, egyetemi tanár

9:40 Krähling Péter

Nemlineáris rendszerek multistabilitásának vezérlése kétfrekvenciás

gerjesztéssel

Konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc, egyetemi docens

10:00 Zhang Haitian

Further development of the ROSI beamforming method for the

investigation of turbomachinery investigated at an angle

Konzulens: Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus



10:20 Balog Boldizsár Zsolt

Önálló vízellátórendszer szimulációs vizsgálata

Konzulens: Dr. Hős Csaba, egyetemi docens

10:40 Szünet

11:00 Lendvai Bálint

Szárnyprofil aeroakusztikai vizsgálata

Konzulens: Dr. Benedek Tamás, egyetemi adjunktus

11:20 Mirlan Karimov

Numerical Study of Dimple Effect on a Golf Ball

Konzulens: Dr. Davidson Josh, research fellow

11:40 Olgyay Ábel

Koaxiális propfan akusztikai zajvizsgálata a megfúvási szög

függvényében nyalábformálási módszerekkel


12:00 Bozsó Endre

Oszcilláló-víz-oszlop numerikus szimulációja

Konzulensek: Dr. Davidson Josh, research fellow

Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus

12:20 Sebők Henrik

A fordulatszám változtatásának hatása koaxiális propfan akusztikájára




Épületek szélterhelésének becslése GPU alapú nagyörvény szimulációval

numerikus szélcsatornában

(Estimation of the wind load on buildings using GPU-based large eddy

simulation in a numerical wind tunnel)

Papp Bálint (MA/MSc)

[email protected]

Konzulensek: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens, ARA

Ez a tanulmány egy GPU alapú nagyörvény szimulációra épülő módszert mutat be az épületek

átlagos és dinamikus szélterhelésének meghatározására. Az alkalmazott CFD szoftver (ANSYS

Discovery Live) használatával statisztikailag bekonvergált LES eredményeket kaphatunk

nagyjából két óra leforgása alatt egy kilencmillió cellából álló háló esetén. A numerikus

szélcsatorna által előállított atmoszférikus határrétegbe helyezett kockamodell felületi

nyomáseloszlása hasonló körülmények között végzett szélcsatorna- ill. terepi mérések

eredményeihez lett validálva. Az időátlagolt nyomáseloszlás, valamint a fluktuációk

intenzitása is kielégítő egyezést mutatott, annak ellenére is, hogy a szoftver által alkalmazott

egyenközű háló nem képes az élek körül megjelenő nagy gradiensek pontos felbontására.

Megmutattuk, hogy a modell képes a valósággal megegyező turbulens spektrum előállítására a

Kolmogorov-spektrumon belül, melynek alsó és felső korlátait a számítási tér mérete ill. a

cellaméret határozza meg. A gradiensek még pontosabb felbontásához szükséges hálósűrítés,

valamint a frekvencialimitek kitolása egyaránt elérhető nagyobb VRAM kapacitással

rendelkező GPU alkalmazásával. Kimondhatjuk, hogy a numerikus szélcsatorna hatékony

eszköze lehet az épületek átlagos és dinamikus szélterhelésének meghatározásának, nagy

teljesítményű számítástechnikai rendszerek (HPC) igénybe vétele nélkül.



Mérés-alapú előtervezési irányelvek axiális ventilátor-lapátokról leúszó

örvények figyelembe vételére

(Experiment-Based Preliminary Design Guidelines for Consideration of

Profile Vortex Shedding from Low-Speed Axial Fan Blades)

Daku Gábor (MA/MSc)

[email protected]

Konzulens: Dr. Vad János, egyetemi tanár, ARA

Axiális átömlésű légtechnikai ventilátorok lapátjait az ún. profil örvényleválás akkor jellemzi,

ha a lapát húrhosszával számolt Reynolds-szám mérsékelt. Irányadó a Re < 150 000 tartomány.

Ez esetben a kezdetben lamináris szívott oldali határréteg leválik a belépőél környezetében,

majd bekövetkezik a határréteg lamináris-turbulens átmenete, és visszafekvése a lapátprofil

elülső részén. A lapátprofilról periodikusan örvények úsznak le. Az örvényleválás egyfelől

jelentős zajforrás a kis Reynolds-számú légtechnikai axiálventilátorok esetén. Másfelől a profil

örvényleválás egy periodikus, térben koherens nyomásingadozást is létrehoz a lapátprofil

felületének jelentős hányadán. Ez utóbbi egy olyan, a lapát húrjára közel merőleges ingadozó

erőt eredményez, amely magában hordja a lapátrezgés kockázatát. A profil örvényleváláshoz

kapcsolódó szakirodalmak olyan szárnyprofilokat tárgyalnak – például nagy relatív vastagságú

szimmetrikus NACA profilok –, melyek a légtechnikai axiálventilátorokra nem jellemzőek. A

jelen dolgozat egyik célkitűzése a profil örvényleválás mérés-alapú szakirodalmának

kiegészítése olyan lapátprofilokkal, melyek a légtechnikai ventilátor-alkalmazásokat

képviselik. Az általunk vizsgálatra kiválasztott, reprezentatív példának tekintett lapátprofilok:

8%-os relatív íveltségű lemezlapát; 10 % maximális relatív vastagságú aszimmetrikus RAF 6E

szárnyprofil.

Az említett lapátprofilok modelljein különféle Reynolds-számok és megfúvási szögek mellett

szélcsatorna méréseket végeztem. A profilok mögötti áramlási teret egykomponensű hődrót

segítségével térképeztem fel, állandó hőmérsékletű üzemmódban. A profil örvényleválás

detektálásának szakirodalomban ismertetett módszerét kiterjesztettem, a következők szerint.

Analitikus modellt dolgoztam ki a lapát-közeli nyomban mozgó örvények által keltett ingadozó

sebesség RMS eloszlására vonatkozóan. A leúszó örvényeket Rankine-féle kombinált

örvényként modelleztem. A modell-paraméterek hangolásával a modellezett sebesség RMS

eloszlásokat illesztettem a mért eloszlásokhoz, ezzel olyan örvény jellemzőket származtatva,

mint az örvénymagok sugara és szögsebessége. A profil örvényleválási jelenség létezésének,

illetve hiányának megítélésére számszerű kritériumot vezettem be, melyet a vizsgált esetekre

szisztematikusan alkalmaztam. A kidolgozott analitikus modellt felhasználtam a profil

örvényleválás jellemző frekvenciájának, valamint a leúszó két örvénysor távolságának

meghatározásához. E jellemzők révén kiterjesztettem a profil örvényleválásra vonatkozó

félempirikus szakirodalmi modellt.

E félempirikus modell alapján irányelveket származtattam, melyek felhasználhatók kis

Reynolds-számú légtechnikai axiálventilátorok járókerék-lapátozásának előtervezésében. A

bemutatott irányelvek célja kettős, a lapátozás jellemzőinek helyes megválasztása során. a) A

profil örvényleválás emberi hallás szempontjából kedvezőtlen akusztikai hatásának mérséklése,

ami kiemelten fontos az emberek közelében üzemelő kis Reynolds-számú légtechnikai

axiálventilátorok esetén. b) Annak elkerülése, hogy a lapátfelület jelentős részéről nagyméretű,

összefüggő örvények ússzanak le azonos frekvenciával, ami kedvezőtlen a lapát mechanikai

gerjesztése szempontjából. A dolgozatban szemléltető példákat mutatok be e tervezési

irányelvek gyakorlati alkalmazására.



Nemlineáris rendszerek multistabilitásának vezérlése kétfrekvenciás

gerjesztéssel

(Control of multistability in nonlinear systems with dual frequency driving)

Krähling Péter (MA/MSc)

[email protected]

Konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc, egyetemi adjunktus, HDR

A dolgozatban a nemlineáris rendszerek multistabilitásából adódó problémák megoldására

keresek lehetőséget. A multistabilitás jelen van a tudomány minden területén, és gyakran

előfordul, hogy nem tudunk egyszerűsítésekkel élni, így elkerülhetetlen, hogy nemlineáris

rendszerek segítségével modellezzünk bizonyos valós folyamatokat. Nemlineáris rendszerekre

gyakran jellemző a multistabilitás is, ezért elengedhetetlen a vizsgálódás a témában. Ahhoz,

hogy bizonyos jelenségek jobban kezelhetők legyenek a gyakorlatban, találnunk kell módot

arra, hogy a multistabilitás problémáját kezeljük.

A dolgozatban egy vezérlési technikát mutatok be, a Keller–Miksis buborékmodellen keresztül,

amellyel eredményesen kezeltük a multistabilitást. A Keller–Miksis egyenletet szokás

használni az akusztikus kavitáció leírására, ezt a jelenséget pedig az iparban a szennyvíztisztítás

egyik műveleteként alkalmazzák. A multistabilitás miatt a buborékok különböző módon tudnak

kavitálni, egyes állapotok pedig esetleg jobb hatásfokot eredményeznek a folyamatban. A

dolgozatban bemutatott módszer segítségével a rendszert rá tudjuk vezérelni a számunkra

kedvezőbb állapotokra.

A vezérlési módszer nagy előnye, hogy nincs szükség visszacsatolásra, ami azt jelenti, hogy

nincs szükség költséges műszerekre, de szükség van a rendszer megoldási struktúráinak

ismeretére. A vezérlés során egy második ideiglenes gerjesztés segítségével a gerjesztő

amplitúdók és frekvenciák folyamatos változtatásával át tudjuk vezérelni a rendszert egy

általunk választott megoldásra.

A rendszer megoldási struktúráinak feltérképezése rendkívül számításigényes feladat. A

szokásos szimuláció túl sok időt venne igénybe, ezért a programkódot GPU-n kell futtatni. A

GPU-n való futtatás előnye, hogy többszörösen hatékonyabb, így lehetővé teszi, hogy

elfogadható időn belül eredményhez jussunk, sokkal nagyobb programozói tudást igényel

azonban, mint ha CPU-n dolgoznánk.

A vezérlési módszer elméleti alapjai a Non-feedback technique to directly control multistability

in nonlinear oscillators by dual-frequency driving1; Direct selection between attractors of

subharmonic resonances via a non-feedback technique to control multistability2 című cikkeben,

valamint a szakdolgozatomban3 található. A GPU programozás alapjaihoz a CUDA by

example4 című könyvet használtam forrásként.



Further development of the ROSI beamforming method for the

investigation of turbomachinery investigated at an angle

(ROSI nyalábformálási módszer továbbfejlesztése szögben lévő forgógépek

vizsgálatához)

Zhang Haitian (MA/MSc)

[email protected]

Konzulens: Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus, ARA

A ROSI („Rotating Source Identifier”) egy áramláson kívüli módszer, amely egyenletes

áramlásokba elhelyezett, forgó zajforrások nyomásmezőjének mérésére alkalmas. Forgó

forrásokhoz, mint például helikopterhez vagy örvénygépekhez van kialakítva. Az eredeti ROSI

módszer FFT-t alkalmaz a nyomásjelen, majd hosszú idő tartományon vett átlag alapján a

rekonstruálja a teljesítményspektrumokat. Azonban lehet, hogy ez nem veszi figyelembe a

zajforrás bizonyos tulajdonságait, például egy lapát kilépő éle és belépő éle közti különbséget.

Az új megközelítés a rövidebb időtartamú ablakok átlagát veszi oly módon, hogy a zajforrás

egy fordulatánál a különböző szakaszokra bontja a nyomásjeleket. Ezzel a technikával a

hangnyaláb formáló leképezések pontosabb képet nyújtanak a különbségekről a szöghelyzet

függvényében. Ennek az új módszernek a célja, hogy javítsa a módszer képességét az iránytól

függő zajforrások azonosításában. A javulást példa minták sorozatával hitelesítjük.

Megállapíthatjuk, hogy vannak-e elhanyagolt zajforrás jellemzők, az eredeti és a

továbbfejlesztett módszerek összehasonlításával.



Önálló vízellátórendszer szimulációs vizsgálata

(Simulation study of independent water supply system)

Balog Boldizsár Zsolt (MA/MSc)

[email protected]

Konzulens: Dr. Hős Csaba, egyetemi docens, HDR

A dolgozatban a frekvenciaváltós szivattyúszabályozó alrendszereit a szakirodalom kritikai

elemzésével és saját munkámmal vizsgáltam.

Terveztem szivattyúk frekvenciaváltójába egy egyenirányító és egy teljes híd áramkört. Az

egyenirányító áramkört elkészítettem, mérésekkel ellenőriztem a működését. A híd áramkört

egy kísérleti NYÁK-on állítottam össze. Ezen a NYÁK-on felismert hibákat javítottam, egy

teljes híd áramkört terveztem.

Lakossági ivóvízkutak és gépészetük működését szabályozástechnikai szempontból

tanulmányoztam. A szabályozott szakasz elemei lehetnek idővariánsok és nemlineárisok is. A

szivattyú fordulatszámának változtatása a szállítási paramétereket befolyásolja, a nyomás

szabályozására alkalmas. A rendszerben lezajló jelenségek és különböző szabályozási

algoritmusok kipróbálásához Matlabos szimulációs környezetet fejlesztettem. A környezet

segítségével PID szabályozók behangolását automatizáltam.



Szárnyprofil aeroakusztikai vizsgálata

(Aeroacoustic investigation of an airfoil)

Lendvai Bálint (MA/MSc)

[email protected]

Konzulens: Dr. Benedek Tamás, egyetemi adjunktus, ARA

Napjainkban sokat vizsgált téma az áramlástani forgógépek által keltett zaj. A zajos környezet

ergonómiai és élettani hatásai miatt szabványok korlátozzák a zajterhelést az iparban és a

háztartásokban is. Egy ventilátor által lesugárzott zaj számottevő része áramlási eredetű,

melynek jelentős hányada a lapátozáshoz köthető zajforrásokból származik, ezért ezek

lokalizálása kritikus fontosságú a zaj csökkentése vagy megszüntetése szempontjából.

Az áramlási eredetű zajkeltési mechanizmusok vizsgálatának egyik módja a hibrid numerikus

áramlástani és aeroakusztikai szimuláció. A korábbi munkám során hibrid aeroakusztikai

szimulációiból a Ffowcs-Williams-Hawkings [1] módszer segítségével számoltam a

ventilátorlapát-modellek által lesugárzott zajt. A vizsgálataim során a sajátzajforrások közül

egyedül a turbulens kilépő éli zajra és a profilörvényzajra fókuszáltam. További lehetőség az

áramlásieredetű zajok meghatározására a félempirikus módszerek alkalmazása, melyekkel

egyszerűen mérhető fizikai paraméterekből becsülhető a lesugárzott zaj jellege. A félempirikus

módszerek közül a NACA-0012 szárnyprofilra felállított Brooks-Pope-Marcolini modellt [2]

emelném ki, amely a keletkező zaj spektrumára ad becslést. Ezek a módszerek gyorsak és

költséghatékonyak, ellenben jelentős egyszerűsítéseket tartalmaznak, amelyek rontják a becslés

pontosságát. A harmadik lehetőség a keletkező zaj meghatározására az időigényes és költséges

mérés, amely történhet egy mikrofonnal, de akár több mikrofonból mikrofontömböt alkotva is.

A jelen vizsgálatok során akusztikai méréseket végeztem egyedülálló ventilátorlapát-

modelleken a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan Tanszékének

Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratóriumában található csendes szabadsugárban. A csendes

sugár jellegzetessége, hogy alacsony turbulenciaintenzitása miatt a belépő élen keletkező

turbulens megfúvási zaj jelentősen lecsökken, így a sajátzajforrások jobban megfigyelhetők.

Az akusztikai méréseken túl hődrótos méréseket, kapcsolt áramlástani és akusztikai

szimulációkat és félempirikus akusztikai számításokat is végeztem. Dolgozatomban a csendes

szabadsugaras mérések, valamint a numerikus szimulációk és a félempirikus Brooks-Pope-

Marcolini modell eredményeit hasonlítom össze a tonális zajokra koncentrálva.

Irodalom:

[1] Ffowcs Williams, J. E.; and Hall, L. H. (1970): Aerodynamic Sound Generation by

Turbulent Flow in the Vicinity of a Scattering Half Plane. J. Fluid Mech., vol. 40, pt. 4, pp. 657

-670

[2] Brooks, T.F.; Pope, D. S.; and Marcolini, M. A. (1989): Airfoil self-noise and prediction,

NASA Reference Publication No. 1218



Numerical Study of Dimple Effect on a Golf Ball

(A golflabdán lévő mélyedések hatásának numerikus vizsgálata)

Mirlan Karimov (BA/BSc)

[email protected]

Konzulens: Dr. Davidson Josh, research fellow, ARA

Under conventional perception, a smooth ball is always expected to have a smaller friction force

than a dimpled ball, hence, a smooth ball is expected to fly further. Jearl [1] showed that the

phenomenon is exactly the opposite, a dimpled ball flies four times further than a smooth ball.

Jorgensen [2] noted that concaved surface of dimples generates small-scale turbulence and leads

to drag reduction. Choi et al [3] proposed that the drag reduction mechanism is related to the

development of a shear layer instability that leads to higher momentum near the wall, causing

local flow reattachment and a delay in complete flow separation. This reduces the low pressure

region trailing the golf ball and therefore lowers the air drag. We have numerically studied this

phenomenon. In this study under-resolved Direct Numerical Simulation (DNS) and Large Eddy

Simulation (LES), and Delayed-Detached Eddy Simulation (DDES) were used for the smooth

and dimpled balls, respectively. Drag, lift and pressure coefficients, and separations angles for

smooth and dimpled balls were obtained by the simulations. We have shown that dimples on a

ball surface significantly decreases the drag by delaying the complete flow de-attachment.

Additionally, a dimpled ball was shown to experience a smoother flight than a smooth ball by

the study of vortex shedding frequency.

References:

[1] Jearl, W., “More on boomerangs, including their connection with the dimpled golf ball”

Scientific American, pp. 180, 1979.

[2] Jorgensen, T. P., “The Physics of Golf, 2nd edition,” New York: Springer-Verlag, pp. 71-

72, 1999.

[3] D. Kim and H. Choi, ‘‘Large eddy simulation of turbulent flow over a sphere using an

immersed boundary method’’ Third AFSOR International Conference on Direct Numerical

Simulations and Large Eddy Simulations (University of Texas, Arlington, Texas, 2001).



Koaxiális propfan akusztikai zajvizsgálata a megfúvási szög függvényében

nyalábformálási módszerekkel

(Acoustical investigation of counter-rotating open rotor using phased array

beamforming technology)

Olgyay Ábel (BA/BSc)

[email protected]


A 70-es évek olajválsága arra késztette az amerikai kutatómérnököket, hogy radikális

változásokat hajtsanak végre az akkorra már jól bevett repülőgéphajtóművekben. A kutatás egy

kiemelkedő csoportja a koaxiális propfan vizsgálata volt [1].

A 80-as évekre sikerült is kísérleti modelleket létrehozni, melyek képesek voltak felmutatni az

elvárt teljesítményeket. Azonban a hajtómű akusztikai zaja nagynak bizonyult, és átlépte a

megengedhető értékeket. Jelen dolgozat az akusztikai zajok detektálását, értelmezését, és a

zajok megfúvási szög függését vizsgálja nyalábformálási módszerekkel. A kutatás során több

előfeldolgozási technikával ismerkedtem meg, melyekből egy, a szélessávú komponensek

vizsgálatára kifejlesztett metódust alkalmaztam [2].

A szélessávú komponensek vizsgálatánál problémát okozhat a kiértékelés pontossága. Az

általam alkalmazott jelfeldolgozás egy szűrési módszert takar, mely magas (>15kHz) és mély

(<500Hz) frekvenciákon nem végezhető el.

A nyalábformálási módszerek a frekvencia növekedésével egyre zajosabb zajtérképeket hoznak

létre. A zajtérképek zajossága csökkenthető az eredeti kiértékelendő sávszélesség növelésével.

Ezt öt különböző frekvenciasáv felosztással vizsgáltam meg, melyeknél mind találtam előnyös

és hátrányos jellemzőt.

A kutatás a 80-as évekre lecsengett, mert sikerült az üzemanyag beszerzésének árát

visszaállítani az eredeti értékre, így a koaxiális propfanok vizsgálata is háttérbe szorult.

Napjainkban mégis van relevanciája ezzel foglalkozni, hiszen az ismét növekvő üzemanyag ár

megköveteli ezt, valamint nagy hangsúlyt kap manapság a környezetvédelem is, melyben egy

jobb hatásfokú gép kifejlesztése egyértelmű előrelépést jelentene.

Irodalom:

[1] Mark D. Bowles: The "Apollo" of Aeronautics: NASA's Aircraft Energy Efficiency

Program 1973-1987. National Aeronautics and Space Administration, 2010.

[2] Tokaji, K. and Horváth, Cs., Extracting and understanding the less dominant broadband

noise sources of counter-rotating open rotors.



Oszcilláló-víz-oszlop numerikus szimulációja

(Numerical Simulation of Oscillating Water Columns)

Bozsó Endre (BA/BSc)

[email protected]

Konzulensek: Dr. Davidson Josh, research fellow, ARA,

Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus, ARA

Az utóbbi évtizedekben az energiamix összetétele átalakult, a megújuló energia iránt

rohamosan nő az érdeklődés, amely új, lehetőségekben gazdag iparágak létrejöttét

eredményezte. Az óceánokból kinyerhető energia is ide tartozik, mely többek között magába

foglalja az ár-apály energiát, a hő különbségből nyerhető energiát, és – a mi szempontunkból a

legfontosabbat – a hullámenergiát. Ez utóbbi remek lehetőséget biztosít a tengerparttal

rendelkező országoknak, hogy kiegészítsék az energiamixet. A hullámenergia hasznosítására

szolgáló készülékek közül az egyszerűségének és a megbízhatóságának köszönhetően az

úgynevezett oszcilláló-víz-oszlop készülék (Oscilating Water Column, továbbiakban OWC) az

egyik legtöbbet kutatott technológia.

A legfontosabb eszköze az OWC-k fejlesztésének és optimalizálásának a numerikus áramlástan

(Computational Fluid Dynamics, továbbiakban CFD). A CFD szimulációk segítségével

költséghatékonyan lehet különböző geometriákat vizsgálni és összehasonlítani, hiszen nem

szükséges drága laboratóriumi modellek építése. A legnagyobb hátránya a CFD szimulációknak

a pontosság és a szimuláció futási ideje (számítási igény) közti kapcsolat. A finomabb háló

exponenciálisan növeli a számítási igényt, viszont a pontosság növekedése messze nem ilyen

jelentős. Kijelenthető, hogy az egyik legfontosabb cél a szimulációs modell felállításánál, hogy

az adott problémának megfelelően, a pontosság és a számítási igény közötti egyensúlyt

megtaláljuk.

E dolgozat célja az OWC-k különböző hálózási megoldásainak összehasonlítása, kiemelve a

hátrányosságaikat és a további fejlődési lehetőségeket. A numerikus szimulációk kereskedelmi

CFD szoftverrel lettek elvégezve. A szimulációs projektünk célja az International Energy

Agency's Ocean Energy Systems által meghirdetett "Task 10 - Wave Energy Converter (WEC)

modelling verification and validation project” elnevezésű kutatásba való bekerülés. A projekt

vizsgálja annak a lehetőségét, hogy bevonja azon szimulációkat, melyek az International

Electrotechnical Commission (IEC) előírásainak fejlesztését támogatják. A kiírt OWC egy, a

Korea Research Institute of Ship & Ocean Engineering (KRISO) által definiált és elvégzett

modell kísérlet.



A fordulatszám változtatásának hatása koaxiális propfan akusztikájára

(The effect of different rotor speeds on the acoustics of counter-rotating

open rotors)

Sebők Henrik (BA/BSc)

[email protected]


Az egyre inkább előtérbe kerülő környezetvédelmi megfontolások, a fosszilis tüzelőanyagok

végessége, illetve a ma már rendelkezésre álló modern műszaki lehetőségek és technológiák

(szimuláció, fejlett méréstechnika) újra életre hívta az érdeklődést a műszaki kutatások

területén a nagyon jó hatásfokkal rendelkező ellenforgó rotorok elvén működő hajtóművek

iránt. Ehhez hozzájárul az is, hogy a hagyományos repülőgépeken való alkalmazáson túl

lehetőség nyílik másféle légi járműveken (pl. drónokon) való alkalmazásra az iparban és

számos más területen is.

A technológiával kapcsolatban jelenleg az egyik legnagyobb kihívást kedvezőtlen akusztikai

tulajdonságai jelentik. Dolgozatom célja e kihívás leküzdésében való közreműködés a témában

eddig végzett kutatásokra építve, ill. az ellenforgó rotorok akusztikai karakterisztikáját magába

foglaló tudáshalmaz bővítése. Vizsgálatom során használtam a forgógépek akusztikájában már

eredményesen alkalmazott módszereket (nyalábformálás, adatok előfeldolgozása) ugyanakkor

új megközelítéseket is alkalmaztam, például az eredmények vizualizációjában.

Jelen kutatás fókusza a fordulatszám változtatásának hatása a már ismert zajkeltési

mechanizmusokra, mind szélessávú, mind tonális zajforrások vizsgálatával. A dolgozatban

három különböző eset összehasonlítását fogom bemutatni. Az esetek között a fordulatszám a

változó paraméter, a többi beállítás (pl. lapátszög) felszállási állapotra jellemző. A vizsgálat

tárgyát képező mérési adatokat a General Electric F31/A31 Historical Baseline lapátsorral

ellátott hajtóművén a NASA Glenn Research Center szélcsatornájában 2010-ben végzett

mikrofontömbös mérés szolgáltatja.

Az eltérő fordulatszámú esetek összehasonlításával új dimenzióval bővítjük a vizsgálati teret,

lehetőség nyílik a zajkeltési mechanizmusok mélyebb megértésére, továbbá új megközelítést

tesz lehetővé. Bemutatásra kerülnek az eredmények kiértékelése során tapasztalt

megfigyelések, trendek. Külön vizsgáltam a tonális és a szélessávú zajforrásokat. A

dolgozatban prezentált eredmények alapot adnak további kutatáshoz a témán belül.





BIOMECHATRONIKA

Helyszín: D épület 515.


Elnök: Dr. Bojtár Imre, egyetemi tanár

Titkár: Faragó Dénes, doktorandusz

Tag: Dr. Tóth Brigitta, adjunktus

Dr. Takács Mária, ortopéd szakorvos

Dr. Borbás Lajos, professor emeritus

9:00 Molnár Cecília

Vizuális kameravezérlés tervezése da Vinci sebészrobotra

Konzulensek: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár

Dr. Haidegger Tamás, egyetemi docens

Nagyné Elek Renáta, doktorandusz

Nagy Tamás Dániel, doktorandusz

9:20 Ráth Andre

Rezgésérzékelésen keresztül történő érzék átadás vizsgálata kézprotézisek

irányítására

Konzulens: Bojtos Attila, tanársegéd

9:40 Takács Dániel

Ín szakadásának végeselemes szimulációja


Faragó Dénes, doktorandusz

10:00 Turbucz Máté

Lumbális gerinc végeselem modell létrehozása és validálása


Dr. Éltes Péter, gerincsebész



10:20 Pokorni Ágoston

Daganatos csigolya eltávolítását követő műtéti rekonstrukciók

végeselemes vizsgálata


Dr. Éltes Péter, gerincsebész

10:40 Csűry Mátyás Keresztély

Additív gyártási eljárások összehasonlító elemzése a gyógyászati és a

biomechanikai felhasználások szemszögéből

Konzulens: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár



Vizuális kameravezérlés tervezése da Vinci sebészrobotra

(Visual servoing system for da Vinci surgical robot)

Molnár Cecília BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár, MOGI

Dr. Haidegger Tamás, egyetemi docens, ÓE

Nagyné Elek Renáta, doktorandusz, ÓE

Nagy Tamás Dániel, doktorandusz, ÓE

A sebészrobotok napjainkban egyre több orvos munkáját segítik, használatuk számos előnnyel

jár. Az asszisztensek számának csökkenthető, ami nyugodt környezetet biztosít. További előny,

hogy a műtét és annak a kinematikai és vizuális adatai rögzíthetőek, a későbbiekben

elemezhetőek. Ezek összességében a műtét közben és a műtét után is segítik az orvos munkáját.

A sebészrobotok jelentős hatást gyakorolnak napjaink orvostudományára, és jelenleg is

folyamatos fejlesztés alatt állnak.

A da Vinci sebészrobotot kizárólag laparoszkópos, tehát minimálinvazív sebészetre használják,

amely során kiemelkedő fontosságú a vizuális adat, hiszen a robotkarok irányítása a kamerakép

alapján történik. Elengedhetetlen, hogy a műtétet végző karok a kamera látóterében legyenek.

Jelenleg a kamera tartó kart csak manuálisan lehet irányítani, ami kifejezetten időigényes. A

manuális irányiítás kiváltásának egyik feltételezett megoldása a vizuális irányítás.

Kutatásom célja, hogy a da Vinci sebészrobotra Robotic Operating System (ROS) és Da Vinci

Research Kit (DVRK) segítségével vizuálisan irányított rendszert tervezzek. A fejlesztés

eredményeképpen a robot automatikusan képes arra, hogy a műtétet végző karok folyamatosan

a kamera képében legyenek, így könnyítve a sebész munkáját.



Rezgésérzékelésen keresztül történő érzék átadás vizsgálata kézprotézisek

irányítására

(Viability of using vibrotactile sensory substitution for closed-loop

prosthetic control)

Ráth Andre BSc

[email protected]

Konzulens: Bojtos Attila, tanársegéd, MOGI

A 21. század beköszöntésével a protézisek nagy léptékben fejlődtek. Az egyik legnagyobb

előrelépést a 3D nyomtatás technológiának a elterjedése okozta. Az így olcsón elkészíthető

megoldások nagyban növelték az elérhetőségét a mechanikai protéziseknek a társadalom összes

rétegében. Továbbá, az elektronika fejlődése miatt megjelentek az "okos" protézisek, amelyek

képesek tovább könnyíteni a felhasználók életét. Ennek ellenére a protézisek irányítása még

mindig komoly gondot tud okozni, mivel a legtöbb piacon kapható termék érzékelése csak

közvetetten más érzékeken keresztül folyik (vizuálisan vagy a csonkra átadott nyomással).

Egy költséghatékony és egyszerű megoldást szolgálhat a rezgésérzékelésen keresztül

közvetített jelátadás - a protézis érzékelői által mért adatok feldolgozása és közvetítése egy

haptikus visszajelzést adó szerkezetre, ami valahol a felhasználó testén elhelyezve képes

rezgésérzékeléssel továbbítani ezeket az adatokat a felhasználónak. Ez a TDK célja ennek a

megközelítésnek a megvalósíthatóságának és lehetséges hasznának a vizsgálata.



Ín szakadásának végeselemes szimulációja

(Finite element simulation of the rupture of the tendon)

Takács Dániel MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár, MOGI

Faragó Dénes, doktorandusz, MOGI

A mozgás az emberi életforma szerves része, amihez elengedhetetlen a mozgásszervrendszer

megfelelő, egészséges működése. Károsodás esetén az eredeti állapot visszaállításához azonban

szükséges a rendszer viselkedésének beható ismerete, amelyhez hozzátartozik a különböző

biológiai szerkezeti elemek mechanikai viselkedésének ismerete is.

A dolgozat célkitűzése az ín szakítóvizsgálat mérését modellező szimulációs módszer

kidolgozása, továbbá a mérés eredményeinek, és a szálas anyagra vonatkozó elméleti

eredmények validálása, különös tekintettel a tönkremeneteli szakaszra. Az inat alkotó egyes

szálak mechanikai tulajdonságai jelentős mértékben eltérnek, ezért statikus szakítás esetén az

anyag nem hirtelen megy tönkre, hanem több lépcsőben, ahogy az egyes szálcsoportok

elpattannak. A dolgozat fő célja ennek a viselkedésnek a modellezése, majd a korábbi

eredményekkel történő összevetése.

A modellalkotáshoz in-vitro mérések eredményeit és az összetett szálas anyagok viselkedését

leíró szálköteg modelleket veszem alapul. Ezt követően végeselemes szimuláció segítségével,

különböző módszerekkel közelítem a valóságos szakadási folyamatot. A szálak

anyagparaméterei egy eloszlásfüggvény segítségével adhatók meg, így közelítve a valóságot.

A megoldáshoz használt módszer lényege, hogy a szálak szakítószilárdságát tapadási

súrlódáshoz hasonló kontaktszilárdsággal közelítem, praktikusan két külön testként vizsgálom

a szálköteget. A szálas szerkezet miatt sztochasztikusnak tekinthető viselkedés megfelelő

modellezésével lehetséges a korábbi in-vitro eredmények validálása. A sok hasonlóságot

mutató ízületi szalagok vagy a műszaki gyakorlatban egyre inkább elterjedő szálerősített

kompozitok vizsgálata során is alkalmazható lehet ez a módszer.



Lumbális gerinc végeselem modell létrehozása és validálása

(Development and validation of a lumbar spine finite element model)

Turbucz Máté MSc

[email protected]


Dr. Éltes Péter, gerincsebész, Országos Gerincgyógyászati Központ

A gerinccel kapcsolatos megbetegedések az egész társadalmat érintő problémát jelentenek. Az

utóbbi évtizedekben megnőtt a gerinc panaszok gyakorisága, amelyben mind az üléssel töltött

idő, mind átlagéletkor növekedése szerepet játszik. A végeselem analízisre épülő szimulációs

megoldások, valamint a modern mérnöki digitális tervezés a medicinára egyre nagyobb hatást

gyakorol. A módszer biomechanikai alkalmazásának kezdete 1972-re nyúlik vissza. Az utóbbi

évtizedekben a gerinccel kapcsolatban számos olyan kutatás, tanulmány született, ahol a

vizsgálat alapját a végeselem analizísre épülő szimulációs eredmények adták. A klinikusok,

kutatók, mérnökök számára kiemelt jelentőséggel bír az egyes szervek, szervrendszerek, így a

gerincnek megfelelő komplex végeselem modellek által szolgáltatott eredmények. Kiemelten

fontos, hogy ezen szakemberek ismerjék a módszer limitációit, valamint átlássák a klinikai

kontextust melynek tükrében a modell eredményei értelmezhetőek.

Munkánk során célul tűztük ki egy munkafolyamat kidolgozását menynek segítségével egyéni

geometriának megfelelő lumbális gerinc végeselem modellt hozunk létre a klinikai

képfeldolgozástól a szimulációs eredmények posztprocesszálásáig.

A vizsgálatban használt modell geometriája egy 24 éves egészséges férfi komputertomográfiás

(CT) képanyagának feldolgozásán alapul. A CT felvételekből szegmentálással előállított

modellen elkülönítettük a különböző anyagi jellemzővel rendelkező egységeket. A csigolyát

felosztottuk a hátsó posterior elemekre, valamint az anterior csigolyatestre, amelyen belül a

corticalis, illetve a trabecularis csontállományt megkülönböztettük. A csigolyák véglemezeinél

külön csontos, illetve porcos véglemez került kialakításra. A kisízületek felszínét egy 0,25 mm-

es porcfelszín borítja, amelyek között egy minimum fél milliméteres rést alakítottunk ki. A

porckorong két alegységből állt, a nucleus pulposus-ból és az annulus fibrosus-ból. A modell

tartalmazta a szalagrendszert és az ízületi tokokat. Az anyagi jellemzők hozzárendelése

irodalmi adatok alapján történt. Irodalmi adatoknak megfelelő premfeltételek mellett a modellt

terhelésnek vetettük alá.

A szimulációk eredményeket a teljes modell (L1-L5) valamint az L4-L5 mozgászegmentumra

vonatkoztatva értékeltük, és összehasonlítottuk az irodalomban található hasonló modellek

eredményeivel. Az elfordulás-nyomaték görbe előállítása és elemzése azt mutattaa, hogy a

vizsgálat eredménye mind nagyságban, mind jellegében megegyezik a korábbi

tanulmányokban szereplő, hasonló görbékkel (Rohlmann, Spine, 2001; Dreischaft, JoB, 2014;

Finley, CMBBE, 2018)

A bemutatott végeselem modell validációját az eredmények egyezése szolgáltatja. A validált

végeselem modell felhasználható későbbi összehasonlító végeselem vizsgálatokhoz, valamint

a lumbális gerincet érintő műtétek tervezése során is. A létrehozott modell azonban kiemelet

jelentőséggel bírhat az oktatásban klinikusok és mérnökök számára egyaránt.



Daganatos csigolya eltávolítását követő műtéti rekonstrukciók végeselemes

vizsgálata

(Anterior column reconstruction techniques investigation after single level

en bloc spondylectomy using the finite element method)

Pokorni Ágoston MSc

[email protected]


Dr. Éltes Péter, gerincsebész, Országos Gerincgyógyászati Központ

A daganatos megbetegedések komplex egészségügyi, szociális és gazdasági problémát

jelentenek a társadalom számára, ezért a probléma hatásainak csökkentése össztársadalmi

érdek. A gerinc primer daganatos elváltozásainak gyakorisága alacsony, azonban a másodlagos

(áttétes) elváltozások esetén (pl. prosztata, petefészek rákos betegségei) a leggyakoribb

előfordulási helynek számít. A gerinc primer és másodlagos daganatos elváltatásainak kezelése

elsősorban onkológiai ellátást igényel, de a gerincsebészeti beavatkozás is része lehet a kezelési

stratégiának. A daganatos elváltozással rendelkező csigolyák sebészi kezelése történhet teljes

eltávolítás formájában, melynek célja, hogy daganatot és környezetét izoláljuk és eltávolítsuk

az egészséges gerincszakaszból. A csigolya eltávolítását követően rekonstruálni kell a

gerincoszlop stabilitását. Jelenleg több műtéti stratégia, megoldás áll rendelkezésre, azonban

minden rendszer más stratégia mentén lett kifejlesztve. A gerincsebész számára nincs

egyértelmű indikáció, hogy melyik rendszer biztosítja a legjobb primer stabilitást egy adott

életkornak megfelelő csontsűrűség esetén.

Kutatásunk célja egy olyan végeselem módszerre épülő vizsgálat létrehozása, amelynek az

eredményei alapján a különböző rekonstrukciós műtéti technikákat az életkornak megfelelő

csontsűrűség függvényében lehetne összehasonlítani.

A vizsgálatokhoz elsőként egy egészséges, fiatal férfiről készült kvantitatív

komputertomográfiás (QCT) felvételek alapján elkészítettük az L2-es és az L4-es csigolya

egyszerűsített, valamint az L3-as csigolya pótlására szolgáló távtartók 3D geometriáját. Ezt

követően a hátulsó stabilitást biztosító csavarok és rudak egyszerűsített CAD geometriáját

felhasználva virtuálisan létrehoztuk a műtéti összeállítást és az ennek megfelelő végeselem

modellt. A vizsgálatok során a különböző távtartók esetén az életkor előrehaladtával

megfigyelhető anyagminőségi változások alapján a csigolyák anyagi tulajdonságait több

lépésben változtattuk. Mivel a vizsgált biológiai anyagok anyagjellemzői valószínűségi

változók, ezért tanulmányunkban azokat az irodalomban megadott átlagokkal jellemeztük. Az

eredmények jobb összehasonlíthatósága érdekében a különböző rendszereknél csak az elülső

pótlásra szolgáló távtartó és a kapcsolódó felületek hálózása tér el, a modellek többi eleme

mindegyik esetben azonos volt.

Az eredmények alapján az egyes rekonstrukciós megoldások esetén a megtámasztás helyén

észlelt feszültségek közt szignifikánsak az eltérések, a változó csontminőség mellett is. Ezen

információk segítséget nyújthatnak a kezelést végző orvosnak a páciens kora alapján

feltételezhető csontminőség melletti legjobb pótlási megoldás kiválasztásában, aminek

eredménye a megfelelő terhelések következtében a jobb csontosodás, a szomszédos csigolyák

beroppanásának és az implantátumok lazulásának, törésének kisebb az esélye.



Additív gyártási eljárások összehasonlító elemzése a gyógyászati és a

biomechanikai felhasználások szemszögéből

(Comparative analysis of additive manufacturing processes from the

perspective of medical and biomechanical applications)

Csűry Mátyás Keresztély BSc

[email protected]


A szakmai gyakorlatom során volt alkalmam betekintést nyerni a Debreceni Egyetem ÁOK

Ortopédiai Tanszék Biomechanikai Laboratóriumának tevékenységébe. Dolgozatomat az ezen

gyakorlat során az additív gyártási folyamatokban, illetve az ezekhez kapcsolódó

tevékenységekben szerzett tapasztalataimra, tudásomra alapozom, melyet összevetek a

napjainkban a témához tartozó területeken zajló fejlesztésekkel.

Dolgozatomban először is szeretném bemutatni az additív gyártási eljárásokat – hétköznapi

kifejezéssel a 3D nyomtatást – támogató segédtevékenységeket. Ilyenek egyfelől a különböző

háromdimenziós szkennelési eljárások, melyek segítségével létrehozhatók analitikusan nem,

vagy csak nehezen leírható tárgyak számítógépes, 3D modelljei, melyek aztán számos további

művelet alapját képezik. Dolgozatomban ismertetem az általam e célra használt eszközöket,

azok pontossági és felhasználási korlátait, illetve a szkennelés utófeldolgozási folyamatait, ezek

hatékonyságát, nehézségeit. Emellett dolgozatomban helyet kap az orvosi, nagy felbontású

komputertomográffal (CT) készült felvételek feldolgozása, az ezekből történő háromdimenziós

számítógépes modellek készítése és a technológia képalkotási és hardware-es korlátai, saját

példán keresztül illusztrálva. A segédtevékenységeken belül végül pedig szó lesz a nyomtatási

folyamatokat megelőző szimulációs eljárásokról, így például arról, hogy miért szükséges a

titánporból történő nyomtatás előtti additív szimuláció, vagy, hogy hogyan lehet egy érhálózatot

modellező csőrendszer áramlását optimalizálni.

Az általam a gyakorlat során megismert additív gyártási eljárásokat három fő szempont szerint

rendezve hasonlítom össze: az orvosi modellezési felhasználások-, a különböző orvosi

eszközök gyártása és kiegészítése-, illetve az implantátumkészítés szempontjából. Bemutatom,

hogy a polimer- és a gipszalapú eljárások milyen modellezési feladatokra alkalmasak, illetve

egy saját feldolgozású példán keresztül azt is, hogy milyen munkafolyamatokon keresztül

juthatunk el egy műtét valós, térbeli szimulációjához szükséges tárgyak elkészítéséhez. Az

orvosi eszközök gyártására és kiegészítésére alkalmas polimer-, illetve titánporalapú

eljárásokat a szakmai irodalomból vett példákon keresztül hasonlítom össze főképp időigény,

költséghatékonyság és pontosság szempontjából, majd egy újabb, általam a gyakorlat során

megoldott feladaton keresztül szemléltetem az ilyen feladatokhoz tartozó tervezési, gyártási és

tesztelési folyamatokat. Végül, de nem utolsó sorban a különböző orvosi implantátumok

gyártására való alkalmasság felől megközelítve vetem össze a polimer-, a gipsz- és a

titánporalapú additív gyártási eljárásokat, figyelembe véve a különböző eljárások pontosságát,

gyorsaságát, költségeit és hibalehetőségeit.





ENERGETIKA



Elnök: Dr. Imre Attila, egyetemi tanár

Titkár: Dr. Kovács Viktória, adjunktus

Tag: Dr. Szentannai Pál, egyetemi docens

Dr. Groniewsky Axel, egyetemi docens

9:00 Füzesi Dániel

Perdítőelemek égésre gyakorolt hatásának modellezése egy szegény

keverékkel üzemelő perdületes égő esetén

Konzulensek: Dr. Józsa Viktor, adjunktus

9:20 Varga Nóra

Napelemparkok árnyékolási veszteségeinek modell alapú elemzése

Konzulensek: Mayer Martin János, doktorandusz

9:40 Fehér Anna

Heterogén anyagok hővezetési tulajdonságainak kísérleti vizsgálata

Konzulensek: Dr. Kovács Róbert, adjunktus

10:00 Sudár Ákos

Hőmérséklet-eloszlás vizsgálata egy hadron nyomkövető kaloriméterben

Konzulensek: Dr. Kovács Róbert, adjunktus

Varga-Kőfaragó Mónika, fiatal kutató, MTA Wigner FK

10:20 Szünet



10:40 Takács Péter

Háztartási hulladék termikus hasznosítása fluidizációs technológiával

Konzulensek: Szűcs Botond, doktorandusz

11:00 Rácz Erika

Szilárd tüzelőanyagok eloszlásának vizsgálata pszeudo 2D-s fluidágyban

Konzulensek: Szűcs Botond, doktorandusz

11:20 Toldi Ákos

Termodinamikailag konzisztens szimplektikus numerikus módszerek

fejlesztése közönséges differenciál-egyenletekkel leírható rendszerekre

Konzulensek: Szűcs Mátyás, doktorandusz



Perdítőelemek égésre gyakorolt hatásának modellezése egy szegény

keverékkel üzemelő perdületes égő esetén

(Modeling of the effect of swirl vanes on the combustion characteristics of a

lean premixed burner)

Füzesi Dániel, Msc

[email protected]

Konzulens: Dr. Józsa Viktor, adjunktus, EGR

A fosszilis tüzelőanyagok hasznosítása több évezredes múlttal rendelkezik. A széleskörű ipari

alkalmazás 20. században jelentkezett az autók sorozatgyártásával, az elektromos hálózat

bővülésével, az interkontinentális vízi kereskedelem fokozódásával, valamint a légiközlekedés

megjelenésével. Az említett alkalmazások közül számosnak erőforrása a gázturbina, melyek

modern változatai szegény, előkevert tüzelést valósítanak meg. A alkalmazott égők

konstrukciós kialakításánal egyik lényegi eleme a perdítőelem, mely alacsony károsanyag

kibocsátást és széles üzemi tartományt kínál. Maga az égés numerikus modellezése a

termodinamika, áramlástan és reakciómechanizmusok együttes hatása miatt összetett probléma.

Mindemellett a jelenség a legkedvezőbb üzemállapotban kvázistacionárius, tehát tranziens

megközelítést igényel. A perdületes égés áramlási struktúrája egy belső és egy külső

recirkulációs zónából áll, ahol elsősorban a beslő recirkulációs zóna biztosítja a szabad gyök-

és hőtranszportot az elégetlen keverék felé.

A perdítőelem hatását a modellezési komplexitás miatt általában elhanyagolják a

szakirodalomban különböző analitikus, közelítő összefüggéseket alkalmazva. A jelenlegi

vizsgálat célja a valós geometria égésre gyakorolt hatásának értékelése, kifejezetten vizsgálva

a tanszéki OTKA-FK 124704 kódszámú pályázatban fejlesztett égőkonstrukciót és annak

perdítőelemét. Mivel a berendezés üzemképes, így az eredmények ellenőrzésére van validációs

lehetőség.

Dolgozatomban valós, axiális elrendezésű perdítőelemek lapátszögállásának áramlásra, és így

a kialakult lángképre gyakorolt hatását vizsgálom földgáz tüzelés esetén numerikus áramlástani

modellezés segítségével Ansys Fluent szoftverkörnyezetben. Középpontba az előzetes

számítások és tapasztalat alapján az erősen perdületes égés került, ugyanis így könnyen

biztosítható a tüzelés szempontjából kívánatos V alakú láng.

A perdítőelem bonyolultabb kialakítása miatt a geometriát strukturálatlan tetrahálóval

bontottam fel. Az égés és a perdületes áramlás tranziens jellege, valamint a kialakuló nyírás

hatása miatt a k-ω SST turbunecia modellt alkalmaztam. Tranziens számítás esetén az ún. Scale

Adaptive Simulation modellt használtam. Elsődlegesen égés nélkül vizsgáltam a keverőcsőben

kialakult viszonyokat, majd a megfelelő struktúrák lángképre gyakorolt hatását elemeztem. A

tüzelőanyag égés során végzett reakcióit egy termokémiai valószínűségi sűrűségfüggvénnyel

vettem figyelembe. A kapott eredményeimet 0D-s tüzeléstechnikai számítással és mérésekkel

ellenőriztem.



Napelemparkok árnyékolási veszteségeinek modell alapú elemzése

(Napelemparkok árnyékolási veszteségeinek modell alapú elemzése)

Varga Nóra, MSc

[email protected]

Konzulens: Mayer Martin János, doktorandusz, EGR

A megújuló energiaforrások az energiatermelésben és hétköznapi életünkben elfogadottak és

nagyfokú támogatottságnak örvendnek. A legelterjedtebb megújuló alapú technológia a Nap

energiáját hasznosító fotovoltaikus napelem. Az egész világon a napelemes rendszerek

teljesítménye a harmincszorosára növekedett az elmúlt 10 évben, mára meghaladja a félmillió

GW-ot. Jelentősen előtérbe kerülnek az intelligens hálózatok (smart grid) esetén, mint elosztott,

vagy decentralizált energiatermelő egységek. A fotovoltaikus napelemek technológiája fejlett,

ám a hatásfokuk viszonylag alacsony, a napsugárzás időjárásfüggő, volatilis tulajdonsága miatt

a termelés ingadazó. A napelem leadott teljesítményét befolyásolja a hőmérséklet, a tájolás, a

besugárzás mértéke, az árnyékolás és a napelemek kapcsolása. Ezen paraméterek többnyire jól

mérhetők.

Számos szakirodalom foglalkozott már a napelemek beárnyékolódásával, ám ezek leginkább a

felhőzet okozta árnyékhatás témakörére fókuszálnak. Jelentős árnyékolódás tapasztalható a

napelemparkok leggyakoribb elrendezése során, vagyis a napelemek egymással párhuzamos

sorokba történő elhelyezésével. Jelen dolgozat központi eleme az, hogy ezen sorok milyen

mértékben takarják ki egymást, és ezzel milyen hatást gyakorolnak a termelésre.

A számítási módok, modellezések egy napelemsor termelési hatékonyságára világítanak rá.

MATLAB környezetben készült el a nappálya, a sugárzási- és árnyékolódási-, továbbá a

cellahőmérséklet, a napelem és az inverter modell. A modell mért meteorológiai adatokat

használ. Pontosan kiszámításra kerül az árnyékolás hatása a napelemek többsoros elrendezése

esetén. A modell egy év bármely napjának, bármely időszakára számítja a napelemre eső

globálsugárzás, továbbá a villamosenergia-termelés nagyságát.

Növekvő besugárzás hatására a sztringben folyó áram is növekszik. Az árnyékolásra a

napelemcellák gyors teljesítményeséssel reagálnak, amely csökkenthető a sztringek megfelelő

fizikai elrendezésével. A kábelezés költségeit is figyelembe véve megtalálható a legkedvezőbb

elrendezés. A modellel számolt részletes eredmények alapján pontosabban meghatározható a

napelemek optimális dőlésszöge és sortávolsága is.

Az eredmények hozzájárulnak a napelemparkok gazdaságosságának javításához. Optimálisan

meghatározhatók a paraméterek (dőlésszög, tájolás, sortávolság), melyekkel kedvezőbb

termelési adatok érhetők el, a profit emelkedhet, a technológia pedig még széleskörűbben

elterjedhet.



Heterogén anyagok hővezetési tulajdonságainak kísérleti vizsgálata

(Experimental investigation of thermal conductivity properties of

heterogeneous materials)

Fehér Anna, MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Kovács Róbert, adjunktus, (EGR

A környezetünkben fellelhető anyagok bizonyos értelemben heterogén anyagok. A mérnöki

gyakorlatban azonban sokszor közelítjük őket homogén szerkezetként, ami például a tömör

fémek esetén jó modellnek tekinthető. A korszerű anyagok, mint például a kompozitok, vagy a

fémhabok már egy technológiailag erősen kontrollált anyagszerkezettel rendelkeznek, így

azokra már nem alkalmazható a homogén szerkezeti megközelítés. A technológiai kontroll által

az anyag mechanikai struktúrája és ennek jellemzői, azon felül a hőtani, hővezetési

tulajdonságait is képesek megváltoztatni, az előírt irányba módosíthatók.

Heterogén anyag azonban nem csak mesterségesen állítható elő, hanem a természetben

megtalálható, a környezeti hatások által létrejött kőzetek is ebbe a csoportba tartoznak. A

kőzetekben nem csupán az anyagösszetétel változatos, hanem az abban megtalálható

anyaghibák eloszlása is, melyek módja és mennyisége is változó, vagyis nem homogén. A

heterogén anyagok modellezése nagy kihívás mind mechanikai, mind hőtani szempontból. A

Fourier-féle hővezetési egyenlet kiváló példája az olyan elméleteknek, melyeket a mérnöki

gyakorlatban alkalmazunk, azonban a fizikai jelenségek szempontjából igen korlátozott

érvényességi körrel bír, ilyen a heterogenitás kérdése is. A mérnöki technológia fejlődésével

egyre több olyan anyag áll rendelkezésre, mely az adott alkalmazás szempontjából a

felhasználásban jelentkező folyamatok időskálájával megegyező karakterisztikus idővel

rendelkezik. Az eddigi kísérleti eredmények alapján ismert [1, 2], hogy ekkor a Fourier-törvény

modellezési képessége nem feltétlenül elegendő, azaz egy adott időtartományon helytelen

eredményt szolgáltathat. A téma fontosságát és aktualitását az is mutatja, hogy ilyen

alkalmazásokra példa a tranziens üzemű mikroelektronikai eszközök, vékonyréteg

technológiával készült bevonatok, kompozit szerkezetek, porkohászati termékek

megmunkálása, valamint a kőzetekben való hőterjedés, mely geotermikus kutak és alagutak

létesítésekor, földalatti létesítmények hosszú távú szilárdsági tulajdonságainak elemzésekor

kritikus fontosságú.

A dolgozatomban a különböző kőzetminták esetén fogom a tranziens hővezetési

tulajdonságokat megvizsgálni. A kísérleti vizsgálatok során a „flash” hőimpulzus

mérőberendezést használom fel. A kőzetminták, melyeket vizsgálni fogok, nem csak fellelési

helyükben, anyagösszetételükben, hanem vastagságukban is különböznek. A korábbi

tapasztalatok azt mutatják, hogy a vastagság változásával a hőfokvezetési tényező is változik

[3]. A dolgozat tudományos érdekeltsége a kőzetek termikus modellezése, a Fourier-törvénytől

eltérő jelenségek megtalálása és az anyagjellemzők méretfüggésének vizsgálata.



Hőmérséklet-eloszlás vizsgálata egy hadron nyomkövető kaloriméterben

(Investigating the temperature distribution of a hadron-tracking

calorimeter)

Sudár Ákos, BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Kovács Róbert, adjunktus EGR, Varga-Kőfaragó Mónika,

fiatal kutató, (MTA Wigner F)

A hadron terápia egy újszerű kezelés a rák ellen. A legnagyobb előnye, hogy kevesebb

mellékhatással jár, mint a röntgen besugárzásos kezelések. A hadron terápia nagy áttörés előtt

áll, mivel proton komputertomográf (pCT) alkalmazásával a szövetek ionelnyelő képességének

még pontosabban meghatározható.

A pCT kifejlesztése egy gyors detektort igényel a páciens mögött a hadronok energiájának a

mérésére. Erre a célra legjobb egy hadron nyomkövető detektor, ami szendvicsszerűen épül fel

szilícium nyomkövető detektorokból és abszorber rétegekből. A relativisztikus részecske

pályájának és energiájának egyszerre történő mérése nagy felbontású hadron képalkotást tesz

lehetővé. Ez a félvezető detektorokon alapuló technológia stabil hőmérséklet-eloszlást és

egyenletes hűtést igényel.

Az én munkám a kaloriméteren belüli hőmérséklet-eloszlás meghatározása és a két

hűtésrendszer koncepciójának összehasonlítása volt. Munkám során mind analitikus, mind

numerikus számításokat végeztem a kaloriméter hőmérséklet-eloszlásának meghatározására. A

végső döntésben sok mérnöki szempontot is figyelembe vettem, mint például megbízhatóság,

flexibilitás és a hűtés hatékonysága.



Háztartási hulladék termikus hasznosítása fluidizációs technológiával

(Municipal waste combustion with fluidized bed technology)

Takács Péter, BSc

[email protected]

Konzulens: Szücs Botond, doktorandusz, EGR

Az emberiség folyton gyorsuló fejlődésével és gyarapodásával együtt az általunk termelt

hulladék mennyisége is folyamatosan növekszik. A kezeletlenül lerakott hulladék nem csak

hogy káros hatással lehet a környezetünkre, de értékes területeket foglal el a mezőgazdaságtól

és a természettől, továbbá a lerakott hulladék magában is elvesztett értéket képvisel. Emiatt

egyre fontosabb, hogy az általunk termelt, számunkra értéktelen hulladékot megfelelően

kezeljük, és egy olyan hulladékgazdálkodást valósítsunk meg, mellyel a környezeti hatásokat

minimalizálni tudjuk.

Az egyértelmű, hogy a lerakott hulladék mennyiségét csökkentenünk kell. Az Európai

Parlament és Tanács által megalkotott hulladékpiramis egy hierarchia rendszert állít fel az egyes

hulladék kezelési eljárások között. Ez alapján a hulladék keletkezésének a megelőzése az első

számú prioritás. Az újra használat és az újrafeldolgozás után maradt hulladék részeket egyéb

módokon, például energetikailag hasznosíthatjuk. Ez gyakorlatilag a hulladék elégetésével,

termikus úton kinyerhető energia hasznosítását jelenti. A módszer előnye, hogy jelentős

mértékben csökkenti a hulladék térfogatát, és megfelelő körülmények között kevés

kibocsátással, biztonságosan alkalmazható.

Ezen dolgozatban a hulladékgazdálkodás alapvető fogalmait, uniós irányelveit és

magyarországi helyzetét ismertetem. A hulladék kezelés lehetséges megoldásai közül az

energetikai hasznosításra helyezem a hangsúlyt. A hagyományos rostély tüzelés mellett a

relatív újnak és költségesnek számító fluidágyas technológia megvalósítási lehetőségeit

vizsgálom.

Önálló labor mérések során SRF (Solid Recoverd Fuel), hulladékból előállított, szabvány

(MSZ/EN 15359:2012) által meghatározott másodlagos tüzelőanyag fluidizációs tulajdonságait

vizsgáltam hideg fluidágyas berendezésen. Különböző ágyanyag- tüzelőanyag arányok mellett

elvégzet mérések segítségével meghatároztam a keverék fluidizációs állapotba kerüléséhez

szükséges minimális fluidizációs gázsebességet. Mindezt azért végeztük el, hogy az

eredmények alapján meghatározhassuk azokat az üzemi tartományokat, ahol a buborékos

fluidizáció esetén az ágy és a tüzelőanyag teljes fluidizáltsága biztosított. Ahogy az

meréseinkből is kiderült a fluidágy viselkedését nagyban befolyásolja az ágy SRF tüzelőanyag

terhelése. Ennek a függésnek a pontos ismerete jelentős lehet gyakorlati és üzemviteli

szempontból. Ugyanitt megemlíteném, hogy az SRF tüzelőanyag minimális fluidizációs

sebeségre való hatásáról eddig még nem született tudományos publikáció.

Végül elvégeztem egy gazdasági elemzést, annuitásos számítási módszerrel egy tisztán

hulladék tüzelésű fluidágyas egység gazdasági élettartamára. Az így kapott fajlagos költségek

összehasonlíthatók más, létező erőművek költségeivel, ezáltal jobb rálátást nyerhetünk egy

ilyen erőmű megvalósítási lehetőségeire, esetleges támogatás mértékére, mellyel egy ilyen

erőmű létesítéséhez szükséges tőkét szerezhetünk.



Szilárd tüzelőanyagok eloszlásának vizsgálata pszeudo 2D-s fluidágyban

(Experimental investigation of solid fuel's dispersion in pseudo 2D fluidized

bed)

Rácz Erika, BSc

[email protected]

Konzulens: Szücs Botond, doktorandusz, EGR

Napjainkban egyre nagyobb az igény az energetikai szektor megújítására mind gazdasági,

fenntarthatósági és környezetvédelmi szempontokból is, új technológiák fejlesztésére van

szükség, amelyek megfelelnek az elvárásoknak. Még az új megújuló technológiák elterjedése

sem tudja megszüntetni az igényt az új tüzelési technológiák fejlesztése felé. A XX. század

második felében megjelenő fluidizációs berendezések használata is terjed, ez viszont újabb

kérdéseket vet fel a technológia fejlesztésével kapcsolatban. A fluidizációs kazánok arra lettek

kifejlesztve, hogy különböző méretű, alakú és összetételű tüzelőanyagok is hasznosíthatóak

legyenek egy berendezésben, az egyenletesebb égés biztosításával pedig kevesebb

szennyezőanyag távozzon a rendszerből a környezetbe miközben nagy teljesítmény nyerhető ki

magas hatékonysággal. A fluidizáció során az ágyanyagba juttatott tüzelőanyagot alulról

gázárammal fújják meg, ekkor a keverék folyadékszerű állapotba kerül. Ennek megfelelő

elégetéséhez viszont közel tökéletes keveredésre van szükség, ami különböző tüzelőanyagok

esetén másként alakul ki. A fluidizációs kazánok gömb geometriájú tüzelőanyagok használatára

lettek főként tervezve. A gyakorlatban, pl. az erőművekben hasznosított tüzelőanyagok alakja

ettől eltérő, jellemző a szálas anyag, apríték vagy kisméretű és tömegű darabos formájú

tüzelőanyagok tüzelése. A jelenleg használatban lévő kazánokon tapasztalható, hogy ezekre az

eltérésekre rosszul reagálnak, szükség van a lezajló folyamatok feltérképezésére és a

konstrukciók javítására. A kazánokban általánosan törekednek ugyanazon összetételű anyag

elégetésére, de ez egy adott anyag kiválasztása mellett is változó minőségeket jelenthet. A

berendezések felépítésének változtatása vagy cseréje nagy költségekkel járhat, emiatt más

megoldást kell találnunk. Célunk olyan üzemi tartományok behatárolása, ahol megfelelő a

fluidágyban történő tüzelőanyag elkeveredés és ezzel párhuzamosan a technológia kedvező

tüzeléstechnikai és emissziós tulajdonságai érvényesülnek. A megfelelő keveredés miatt megnő

a tüzelőanyag tartózkodási ideje az fluidágyban, az égési folyamat stabilabb, a károsanyag

kibocsátás jelentősen csökken. Erre a problémára fókuszálva végeztünk vizsgálatokat,

amelyeket egy pszeudo 2D-s berendezésen végeztük el. A fluidizációs kazánokban jellemző a

biomassza tüzelőanyagok hasznosítása is, ezek tulajdonságai nagyban eltérnek egymástól, ezért

a vizsgálandó anyagok kiválasztása során mezőgazdasági hulladékokra esett a választás.

Különböző méretű és összetételű tüzelőanyagokat több arányban kevertük az ágyanyaghoz, ami

jellemzően kvarchomok. A keveréket alulról levegőárammal lebegtetjük, a gázsebességek

növelésével állítottunk be megfigyelési pontokat. Eközben nem csak az eloszlás

rendellenességeit figyelhettük meg, hanem az anyagok fluidizációs karakterisztikájáról is

információt kaphattunk számítások segítségével. Ezekben a pontokban fényképes

dokumentációt készítettünk, amelyet később kiértékeltünk és következtetéseket vontunk le az

eredményekből. A vizsgált minta esetünkben egy bizonyos gázsebesség tartományon az ágy

felső részében koncentrálódott, ez súlyos berendezési meghibásodásokhoz vezetne egy

fluidizációs kazán esetén. A kísérletek kiértékelése során sikerült leszűkíteni egy gázsebesség

tartományt, ahol a tüzelőanyag a keveredés során nagy százalékban az ágyon belül található. A

vizsgálat mellett gazdasági számítást végeztem a biomassza hasznosítás ilyen formában történő

létjogosultságáról más technológiákkal összehasonlítva.



Termodinamikailag konzisztens szimplektikus numerikus módszerek

fejlesztése közönséges differenciál-egyenletekkel leírható rendszerekre

(Developing thermodynamically consistent symplectic numerical methods

for systems described by ordinary differential equations)

Toldi Ákos, BSc

[email protected]

Konzulensek: Szücs Mátyás, doktorandusz, EGR

Mérnöki problémák során gyakran előfordul, hogy a lejátszódó folyamat során egyes fizikai

tulajdonságok nehezen, vagy egyáltalán nem mérhetők. Ilyenkor numerikus szimulációk

segítségével adhatunk jóslatot a keresett mennyiség(ek)re. Ezen TDK dolgozat megszületését

is egy ilyen probléma motiválta: hogyan tudnánk mérni egy Pneumobil (sűrített levegő hajtotta

versenyjármű) munkahengerében lezajló folyamatok során a hőmérsékletet.

A feladat megoldásához először felállítottam a munkahenger leegyszerűsített matematikai

modelljét, melyet egy két kamrából és az őket elválasztó dugattyúból álló termodinamikai

rendszernek tekintettem. A megoldandó egyenleteket a nemegyensúlyi termodinamika

homogén megfogalmazásával írtam fel, azaz a mennyiségek időfüggését figyelembe vesszük,

azonban a térfüggésüktől eltekintünk. Az így felállított egyenletrendszerben a termikus és

mechanikai folyamatok mint időfüggő dinamikai folyamatok vannak figyelembe véve.

Munkám során a MATLAB numerikus programkörnyezetet használtam. A felállított

egyenletrendszert először a szoftver beépített algoritmusaival oldottam meg. Arra a meglepő

eredményre jutottam, hogy ezek a megoldók a rendszer összenergiáját numerikusan csökkentik,

már a reverzibilis határesetben is (amikor a különböző disszipatív hatásokat elhanyagoljuk).

Így felvetődik a kérdés, hogyan is hihetnénk disszipatív rendszerek numerikus szimulációinak

az eredményében, hogyha már a reverzibilis rendszerek szimulációi is kérdéseket vetnek fel.

A szakirodalomban fellelhetők ún. szimplektikus numerikus módszerek, melyeket Hamilton-

féle mechanikai rendszerek numerikus megoldásához fejlesztették ki. Ezen módszerek közös

tulajdonsága, hogy egy diszkretizált összenergiát egzaktul megtartanak. Az előzőekben

ismertetett, disszipatív hatásoktól megfosztott termodinamikai rendszer szintén

megfogalmazható egy általánosított hamiltoni-rendszerként, melynek megoldását így már

szimplektikus módszerekkel is kereshetjük.

Dolgozatomban a felállított modell megoldásán keresztül összehasonlítom a MATLAB

beépített megoldóit és néhány klasszikus, de nem szimplektikus (Euler-, Crank–Nicolson-,

Runge–Kutta-módszerek) módszert szimplektikus numerikus módszerekkel (szimplektikus

Euler- és Störmer–Verlet-módszer). A dolgozat végén összegzem ezen megbízható numerikus

módszerek irreverzibilis általánosítás felé mutató utat.





ÉPÜLETGÉPÉSZET ÉS GÉPÉSZETI ELJÁRÁSTECHNIKA



Elnök: Dr. Láng Péter egyetemi tanár

Titkár: Deme Bélafi Zsófia Dr.

Tag: Dr. Csoknyai Tamás egyetemi docens

Virág Zoltán ügyvezető (Duoplan Kft.)

9:00 Panyi Máté

Központi hővisszanyerős szellőztető rendszer energetikai vizsgálata

Konzulens: Dr. Kassai Miklós egyetemi docens

9:20 Juhász Tamás

Cserépkályhával és gázkonvektorral fűtött lakóház energetikai optimalizációja

Konzulens: Dr. Kassai Miklós egyetemi docens

9:40 Verdon Zita

Különböző félfolyamatos desztillációs módszerek vizsgálata

Konzulens: Dr.Láng Péter egyetemi tanár

10:00 Kamarás Kristóf Zoltán, Szeghy Boglárka

Folyamatos extraktív desztilláló rendszer optimalizálása

Konzulens: Dr. Hégely László egyetemi adjunktus

10:20 Laklia Bence

Referenciaépület fűtési energiafogyasztásának értékelése eltérő éghajlatú

helyszíneken

Konzulensek: Dr. Bokor Balázs egyetemi adjunktus,

Dr. Horváth Miklós egyetemi adjunktus



10:40 Szünet

11:00 Uzun Alper

Comparison of Heat Recovery Systems and Transpired Solar Collectors in Building

Ventilation (Hövisszanyerö berendezések és szolárfal rendszer összehasonlitása

epületek szellöztetésében)

Konzulens: Dr. Bokor Balázs egyetemi adjunktus

11:20 Kovács Helga

Bemenő paraméterek részletezettségének hatása az épületenergetikai szimulációk

eredményére

Konzulens: Dr. Horváth Miklós egyetemi adjunktus

11:40 Kornreich Karolina

Párologtató hűtőtorony vizsgálata

Konzulens: Dr. Örvös Mária címzetes egyetemi tanár

12:00 Weiner Zoltán Bendegúz

Üvegházas akvapónia rendszer energetikája

Konzulens: Dr. Szánthó Zoltán egyetemi docens



Központi hővisszanyerős szellőztető rendszer energetikai vizsgálata

(Energetic investigation of heat recovery ventilation system)

Panyi Máté BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Kassai Miklós egyetemi docens, ÉpGET

Kutatómunkámban összehasonlító energetikai vizsgálatot végeztem a természetes és

mesterséges szellőztetés esetén, csak hőátvitelre (HRV), valamint hő- és nedvességátvitelre

(ERV) is alkalmas hővisszanyerős szellőztető rendszerek alkalmazásával fűtési időszakban. A

kutatómunka a Zehnder Magyarországi Képviseletének megbízásából készült. A

vizsgálataimhoz épületenergetikai dinamikus szimulációs modelleket fejlesztettem ki. Az

eredményeim megvalósításához a kutatómunka korábbi szakaszában Dr. Kassai Miklós

egyetemi docens és Laith Al-Hyari PhD hallgató kísérletei által eredményül kapott hatásfok

értékeket is felhasználtam.

A dolgozatban bemutatom a háromdimenziós épületmodell elkészítésére szolgáló SketchUp és

a szimulációt megvalósító TRANSYS programokat. A bemutatás célja a programok

használatának ismertetése és a reprodukálhatóság lehetővé tétele. A dolgozatban továbbá

kitérek a programokban tapasztalt nehézségekre és a szimuláció alternatív megvalósításának

módjára.

A szimuláció során 9 modellt készítettem, amely lehetővé tette a szellőztetési formák

különböző éghajlaton történő kiértékelését. Az egyes modellek eredményeit a TRNSYS

program segítségével grafikusan is ábrázoltam.

A szimulációból kinyert eredmények értékelését követően az ERV hővisszanyerős szellőztető

rendszer bizonyult a legkedvezőbbnek, míg a természetes szellőztetés járt a legnagyobb

veszteséggel.



Cserépkályhával és gázkonvektorral fűtött lakóház energetikai

optimalizációja

(Energy performance optimalization of tile stove and gas convector in

family house)

Juhász Tamás MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Kassai Miklós egyetemi docens, ÉpGET

A cserépkályha és a gázkonvektor, mint tüzelőberendezések energetikai hatékonyság

szempontjából messze állnak a mai modern fűtéstechnikai rendszerektől, de ha megfelelő

módon karbantartjuk őket, akkor teljesen jól használhatóak fűtési célokra. Működtetésük

költségesebb, mint egy mai modern hőszivattyús vagy kondenzációs kazános rendszernek, és

veszélyesebb is, elég csak a szén-monoxid kibocsátásra gondolni. Éppen ezért fontos időszakos

karbantartásuk, különösen a gázkonvektornak. A két fűtési rendszer emberi komfortérzetre

gyakorolt hatása a fűtött térben teljesen más. A gázkonvektor inkább konvektív hőleadó, ezért

nagyobb arányban melegíti a levegőt, mint a cserépkályha, amely inkább hősugárzással adja le

a hő nagy részét. Gázkonvektorral való fűtésre a belső hőmérséklet jóval gyorsabban reagál,

mint cserépkályhás fűtés esetén. Tehát ha a helyiségeket hosszabb ideig nem fűtjük téli

időszakban, például elutaznak a lakók napokra, akkor visszaérkezésük után a konvektort

célszerű használni, hogy gyorsabban felfűtésre kerüljön a helyiség. A cserépkályha ezzel

szemben sokkal tartósabban képes fenntartani a megfelelő belső hőmérsékletet, néha még túl is

lépve azt, a szabályozás nehézsége miatt. Ugyanakkor nagyon komfortos beülni a meleg kályha

mellé hideg téli estéken, hiszen ahogy a kutatómunkámban végzett mérések során kapott

eredményekből kiderült, óriási hőtároló tömeggel rendelkezik. A kiértékelt adatokból látszik,

hogy elég komoly veszteséget jelent, ha csak a gázkonvektort használjuk, mert a cserépkályha

a kéményen keresztül lehűl. A másik eset, hogy a cserépkályha használata esetén az égéshez

szükséges levegő felmelegítéséhez többlet teljesítmény szükséges. Mind a két problémára

megoldást lehet találni, ha modernizáljuk a berendezést. Beruházási szempontból egyik

berendezés sem olcsó. Újépítésű házba gázkonvektort beépíteni már nem is lehet, de ha cserére

kerül a sor, akkor két konvektor nagyjából olyan árban van, mint egy kondenzációs kazán. Bár

a cserépkályhával történő fatüzelés kedvezőbb gazdasági szempontból, a két rendszer optimális

együttes használata a költségvizsgálat szerint nem az egyoldalú fatüzelést jelenti, hanem

befűtésre kevésbé alkalmas időben a gázkonvektor fedezi a hőigényeket..



Különböző félfolyamatos desztillációs módszerek vizsgálata

(Study of Different Semi-batch Distillation Policies)

Verdon Zita MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Láng Péter egyetemi tanár, ÉpGET

Munkám során a diklórmetán(1)-aceton(2) elegy elválasztását vizsgáltam különböző

desztillációs módszerekkel, adott tisztasági követelmények eléréséhez. Először a

szétválasztandó elegy gőz-folyadék egyensúlyi viszonyait vizsgáltam meg: tangens azeotrópot

képez nagy aceton tartalmaknál. Ezután a ChemCAD folyamatszimulátor segítségével

folyamatos (CD), szakaszos (BD), valamint háromféle félfolyamatos desztillálási eljárást

(SBD1, SBD2, SBD3) modelleztem. A félfolyamatos eljárás során az elegy egy részét nem az

üstbe töltjük, mint a szakaszos desztillációnál, hanem folyamatosan tápláljuk be. Így a

berendezés működtetése rugalmas marad, de a szétválasztás energiaigénye alacsonyabb lehet,

mint a szakaszos desztillációé.

A vizsgált félfolyamatos módszerek a következők voltak:

• SBD1: fix betáplálás a visszaforralóba

• SBD2: fix betáplálás a kolonna egy adott tányérjára

• SBD3: időben változó betáplálási hely

A legkönnyebben megvalósítható eljárás a betáplálás az üstbe (SBD1). Ebben az esetben a

rektifikáló oszlop nem tartalmaz alsó (sztrippelő) oszloprészt. Amennyiben a betáplálást az

oszlop valamely tányérjára vezetjük be (SBD2), akkor lehetőség van a betáplálási hely (a

rektifikáló és sztrippelő tányérok száma arányának) optimális megválasztására. A betáplálási

hely időbeni változtatása (fokozatos emelése) még rugalmasabb működtetést tesz lehetővé

(SBD3). Ugyanakkor ez a módszer a legbonyolultabb, mind a kialakítás (több betáplálási hely),

mind az üzemeltetés szempontjából.

A különböző desztillációs módszereket összehasonlítottam a fajlagos energiafogyasztást

figyelembe véve. A félfolyamatos módszereknél az üstfolyadék szintjét állandóan a maximális

értéken tartottam. Minden esetben a lehető legalacsonyabb refluxarány elérésére törekedtem.

Az SBD2 és SBD3 félfolyamatos módszerek energiaigénye a szakaszosénál lényegesen

alacsonyabbnak, de a folyamatosénál magasabbnak adódott. Az SBD3 és SBD2 közötti

különbség viszonylag csekély volt, az SBD3 javára. Az SBD1 módszer a szakaszosnál

kedvezőtlenebb eredményeket adott.



Folyamatos extraktív desztilláló rendszer optimalizálása

(Optimalization of a Continuous Extractive Distillation Process)

Kamarás Kristóf Zoltán MSc

[email protected]

Szeghy Boglárka MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Hégely László egyetemi adjunktus, ÉpGET

A vegyipar több ágazatánál (leggyakrabban a festék-, a nyomda és a gyógyszeriparnál)

megfigyelhető, hogy a gyártási technológia sok szerves oldószert igényel. A fokozott

oldószerhasználat következtében a gyártás melléktermékeként nagy mennyiségű technológiai

hulladékvíz és hulladékoldószer-elegy keletkezik, amely magas szerves anyag tartalma miatt

nem engedhető a csatornahálózatba, ennek kezeléséről gondoskodni kell.

Amennyiben ez az elegy hagyományos desztillációs eljárással egyáltalán nem választható szét,

vagy a szétválasztás gazdasági okokból nem megtérülő a kis relatív illékonyság miatt, extraktív

desztillációval érdemes próbálkozni. Két komponensű elegy szétválasztásához itt egy

kétkolonnás rendszerre lesz szükség. Az első (extraktív) kolonnába egy harmadik komponenst

(szolvenst) kell adagolni, mely újabb azeotropot nem képez.

Dolgozatunkban adott móláramú ekvimoláris aceton-metanol elegy szétválasztását vizsgáltuk.

A komponensek egymással minimális forráspontú azeotropot képeznek. A You és munkatársai

(2015) cikkében bemutatott rendszer költségigényét elemeztük és a lehetséges csökkentési

megoldásokat tanulmányoztuk ChemCAD professzionális folyamatszimulátor segítségével.

Munkánk során elsőként reprodukáltuk a You és társai által felállított modellt az általuk

alkalmazott tisztasági előírásokkal, termodinamikai és működési paraméterekkel, majd a

cikkben közölt értékeket összevetettük a mi szimulációnkkal. Ezt követően

érzékenységvizsgálatok és a ChemCAD beépített optimalizálási funkciója segítségével

megkerestük az optimális működtetés jellemzőit. Az optimalizálás célfüggvénye a fajlagos

üzemeltetési költség volt. A lehetséges megoldásokat az extraktív szakasz hatékonyságát leíró

dimenziótlan mérőszámokkal is összehasonlítottuk.

Mivel a költségminimum nem csak az üzemeltetéstől, hanem a beruházás során felmerülő

kiadásoktól is függ, ezért szükségessé vált a desztillációs rendszer teljes költséganalízise. Ez

alapján határoztuk meg a desztilláció teljes éves költségét. A ChemCAD és az Excel programok

összekapcsolásával lehetővé vált a probléma magasabb szintű elemzése, és elvégezhettük az

anyagi ráfordításokra történő minimalizálást is.

Munkánk végén javaslatot tettünk az extraktív desztillációs berendezés műszerezésére és

szabályzására is.

Irodalom:

Xinqiang You, Ivonne Rodriguez-Donis és Vincent Gerbeaud: Improved Design and Efficiency

of the Extractive Destillation Process for Acetone-Methanol with Water. Ind. Eng. Chem. Res.

2015, 54, 491-501. oldal.



Referenciaépület fűtési energiafogyasztásának értékelése eltérő éghajlatú

helyszíneken

(Energy Consumption Evaluation of a Reference Building Situated in

Various Climatic Zones)

Laklia Bence BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Bokor Balázs egyetemi adjunktus, ÉpGET

Dr. Horváth Miklós egyetemi adjunktus, ÉpGET

Munkám során olyan európai minőségi követelményeket vizsgálok, melyek befolyásolják az

épületek energiafelhasználást. Mivel Európa egységesen törekszik a fenntarthatóság irányába

azáltal, hogy próbálja csökkenteni az elpazarolt energia mennyiségét, ezért fontos, hogy az

épületek energiafelhasználását is korlátozzuk. Köztudottan az épületek energiafelhasználása az

egyik legnagyobb részét teszi ki Európa összes energiafelhasználásból. Az épületek

energiafelhasználásának és evvel együtt tehát a fűtési energiafelhasználásnak a csökkentése

azért is kifejezetten fontos, mert az életünk legnagyobb részét épületekben töltjük, vagy otthon

vagy a munkahelyünkön, esetleg az iskolában. Ennek egyik leginkább kézenfekvő megoldása

lehet a háztartások energiahatékonnyá tétele, aminek első és talán legfontosabb lépése az, ha a

ház hőveszteségeit minimálisra csökkentjük. Ezt jó hőszigetelőképességű anyagok

felhasználásával érhetjük el, ezeknek az anyagoknak nagyon alacsony a hőátbocsátási

tényezőjük (U). Ha minél kisebb hőátbocsátási tényezőjű szerkezetek építését írjuk elő -

világszerte, vagy akár Európa szerte – akkor sikeresen tudnánk csökkenteni a háztartások

környezetre gyakorolt terhelését.

Jól megfigyelhető, hogy Európa északi részén elhelyezkedő országok esetében az előírt

hőátbocsátási tényező értéke kisebb, mint az Európa közepén vagy déli részén elhelyezkedő

országok esetében. Ennek a jelenségnek társadalmi okai is vannak, de nagy részben

magyarázható az országok közötti eltérő klímával. Európai társadalmakban a háztartások belső

hőmérsékletei között nem igen van eltérés, a hőveszteség pedig egyenesen arányos a külső

hőmérséklet - ami a kontinensen elég jelentősen változik - és a belső hőmérséklet

különbségével. Ezt a földrajzilag meghatározott különbséget a szerkezetek hőátbocsátási

tényezőjének a csökkentésével lehet kompenzálni. Ha minden országban ugyanazt az északi

országokban előírt hőátbocsátási tényező lenne előírás, akkor Európa energiafogyasztása ezen

a téren jelentősen csökkenne. Ezáltal természetesen egy olyan helyzet állna elő, ahol a délen

fekvő országokban sokkal szigorúbbak lennének a követelmények az elméletileg szükségesnél,

emiatt esetlegesen alig kellene – ha egyáltalán kellene - fűteni ezekben az országokban a téli

hónapokban.

Vizsgálatom célja, hogy megállapítsam egy referencia ház fűtési energiafelhasználását havi

bontásban, a lehető legtöbb európai országban és ebből levonjam a következtetést, miszerint az

alacsony vagy a magas fűtési energiafelhasználási értékeket milyen tényezők befolyásolják a

leginkább. Ezek a befolyásoló tényezők lehetnek a szigorú vagy enyhe előírások és az éghajlati

hatások is, mint például a fűtési hőfok-híd vagy az átlagos napsugárzás intenzitása.



Hövisszanyerö berendezések és szolárfal rendszer összehasonlitása epületek

szellöztetésében

(Comparison of Heat Recovery Systems and Transpired Solar Collectors in

Building Ventilation)

Uzun Alper MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Bokor Balázs egyetemi adjunktus, ÉpGET

The Transpired Solar Collector (TSC) has been used successfully worldwide over the past three

decades and has shown to achieve an economic payback of 2 to 10 years. Thıs ıs a result of a

combination of high thermal efficiency and the low cost of the solar collector. In order to meet

energy-saving trends, legislation for fresh air supply in buildings, heat recovery systems have

been used to transfer the heat of the exhaust air ınto the fresh airstream. In this research,

optimisatıon procedure is carried out for both the transıred solar collector and the heat recovery

unit, when a reference building with the same needs is situated in locations with different

climate (Hamburg, Budapest, Malaga, Helsinki, Bilbao, and Erzurum).



Bemenő paraméterek részletezettségének hatása az épületenergetikai

szimulációk eredményére

(The influence of the input parameters' accuracy on the results of building

energy simulationss)

Kovács Helga MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Horváth Miklós egyetemi adjunktus, ÉpGET

A klímaváltozás visszaszorítása, hatásainak enyhítése érdekében egyre nagyobb hangsúlyt

kapnak az energiahatékonysági törekvések. Tekintve, hogy az Európai Unió teljes

energiafogyasztásáért 40%-ban, a CO2 kibocsátásáért pedig 36%-ban az épületek a felelősek,

erre a területre érdemes kiemelkedő figyelmet fordítani az energiahatékonysági megfontolások

során. Az új épületek mellett a meglévők energetikai korszerűsítésével is fontos foglalkozni,

ugyanis a meglévő épületállomány jelentős része elavult.

Egy épület energiafogyasztását számos paraméter befolyásolja, így ahhoz, hogy konkrét

épülethez kiválasszuk a megfelelő energiahatékonysági stratégiát, mellyel csökkenthető az

energiafogyasztás, mélyreható vizsgálat, adatelemzés és szimuláció szükséges.

Dolgozatomban egy budapesti önkormányzati épület energiafogyasztását vizsgálom dinamikus

szimuláció (DesignBuilder) segítségével. Szimulációk során fontos, hogy a felépített modell

kellő mértékben közelítse a valóságot, azonban a lehető legkevésbé legyen elbonyolított, így a

vizsgálat során célom körüljárni, hogy a különböző részletességű bemenő paraméter

megadások milyen mértékben módosítják a szimuláció eredményét, illetve a futási időt.

Vizsgálom a geometria, épületgépészeti rendszer, felhasználói profil hatását, valamint a

szimulációs eredményeket összehasonlítom a rendelkezésre álló valós fogyasztási adatokkal.

Célkitűzésem, hogy megtaláljam az optimális adatmegadást DesignBuilder szimuláció esetén,

mely megfelelő mértékben közelíti a valós eredményeket, valamint a szimulációs és valós

eredmények közötti eltérések lehetséges okainak feltárása, melyek további épületekre

vonatkozó energiafogyasztási szimulációk esetén is segítséget nyújthatnak.



Párologtató hűtőtorony vizsgálata

(Examination of evaporative cooling towers)

Kornreich Karolina BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Örvös Mária címzetes egyetemi tanár, ÉpGET

A párologtató hűtőtorony a keverő hőcserélők csoportjába tartozó, nagyméretű hőtechnikai

berendezés, ami lehetővé teszi a víz és a levegő nagy felületen történő érintkezését, annak

érdekében, hogy nagy mennyiségű technológiai meleg vizet, felmelegedett hűtővizet vagy

kondenzvizet lehűtsön. Az érintkezés során a víz párolog, mely annak hőmérséklet csökkenését

eredményezi. Az ipar számos területén (energetika, feldolgozóipar, gyógyszeripar, olajipar)

alkalmazzák a párologtatáson alapuló hűtőtornyokat. A dolgozat első részében irodalmi

áttekintés alapján bemutatom a hűtőtornyok működését, szerkezeti felépítését, különböző

típusait és alkalmazási lehetőségeit.

Levegő-víz közvetlen érintkezése során egyidejű hő-és anyagátadás valósul meg.

Dolgozatomban ismertetem a hűtőtornyok hő- és anyagátadásának matematikai modelljét. E

modell alapján számítható a hűtőtoronyban a víz és a levegő hőmérsékletének, valamint a

levegő nedvességtartalmának alakulása. A modell alkalmazhatóságához szükségesek az

anyagátadási tényezők, melyeket irodalmi adatok alapján ismertetek. A dolgozatban kitérek a

tornyok egyszerűsített méretezési/ellenőrzési módszereire. Megvizsgálom a hűtőtorony

működési paramétereinek a hűtőtorony betételem magasságára valamint a technológiai

viszonyokra gyakorolt hatását.

A vizsgálatok alapján következtetéseket vonok le a működési paraméterekre vonatkozóan,

valamint javaslatot teszek egy általános hűtőtorony rendszer kedvezőbb üzemeltetésére.

Irodalom:

1. VDI Heat Atlas (second edition) Springer -Verlag Berlin Heidelberg 2010.

2. Development of Evaporative Cooling Packing; Published by the Comission of the

EuropeanCommunite Brussels · 1982

3. 2012 ASHRAE Handbook - HVAC Systems and Equipment



Üvegházas akvapónia rendszer energetikája

(Energetics of greenhouse-aquaponics system)

Weiner Zoltán Bendegúz BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Szánthó Zoltán egyetemi dovens, ÉpGET

Az aquaponia egy víztakarékos ökoszisztéma halak tenyésztésére és növények termesztésére.

Az akvapónia rendszere a hidropóniás növénytermesztés módszereit és az akvakulturás

haltenyésztést ötvözi magában, ahol a halak ürüléke szolgál közvetetten – baktériumok által

nitritté majd nitráttá átalakítva – tápanyagként a növények számára. A keringetett víz a

körfolyamat során a halaktól felvett és már átalakított nitritekkel látja el a növényeket, ahol a

növények megtisztítják a vizet, majd visszatérve a halakhoz biztosítja azok számára a friss

vízcserét. Víz nem kerül a rendszerből elvezetésre, így a hagyományos öntözéses

növénytermesztésnél sokkal kevesebb víz is elegendő működéséhez, mivel csak a növények

által ténylegesen felvett, elpárolgott, vagy elcsöpögött vizet kell pótolni a rendszerben.

Az ökoszisztéma fenntartása érdekében fontos a megfelelő benapozás, a levegő oxigén- és

páratartalma, a levegő és a víz hőmérséklete, hogy mind a halak, mind a növények

fejlődhessenek. A kutatás célja tisztázni, hogyan lehet a hazai éghajlati viszonyok között a

passzív üvegházban egész év során biztosítani és fenntartani az optimális, de legalább a

szükséges energetikai jellemzőket.





GÉPGYÁRTÁSTECHNOLÓGIA

Helyszín: 1111, Budapest, Egry József u. 1., T épület 47.


Elnök: Dr. Takács Márton, egyetemi docens

Titkár: Tóth András, tudományos munkatárs

Tag: Dr. Biró István, egyetemi adjunktus

9:00 Nagy Attila Tamás

Univerzális megfogó vizsgálata optikai elven működő erőmérő

használatával

Konzulens: Dr. Paniti Imre, tudományos munkatárs

9:20 Bálint Balázs András

Interaktív szerelés tervező rendszer fejlesztése robot cellákhoz

Konzulens: Dr. Erdős Ferenc Gábor, egyetemi docens

9:40 Szelezsán Bettina

Elektromos hajtású Formula Student versenyautó kábelkorbácsának

tervezése és gyártása

Konzulens: Dr. Szalay Tibor, egyetemi docens

10:00 Szigeti Tamás, Herke György

Felső végtag antropometriai paramétereinek meghatározása és

mozgatásának modellezése két robotkaros gyógytornáztatás esetében

Konzulens: Tóth András, tudományos munkatárs

10:20 Doros Marcell

Izometriás erőmérés és hőtérképezés, mint döntéstámogatási lehetőségek a

stroke utáni rehabilitáció során végzett robotos terápiában

Konzulens: Pilissy Tamás, tudományos segédmunkatárs



Univerzális megfogó vizsgálata optikai elven működő erőmérő

használatával

(Examination of an universal gripper using an optical force sensor)

Nagy Attila Tamás BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Paniti Imre, tudományos munkatárs, Számítástechnikai és

Automatizálási Kutatóintézet

Különböző alakzatok felemelésére alkalmas mechanikus megfogó modellezése.

Optikai elven működő erőmérő cellák felhasználásával megfogási erő ellenőrzésére alkalmas

tesztelési környezet tervezése, létrehozása és kísérletek végrehajtása. Eredmények

összehasonlítása hagyományos kétujjas megfogók megfogási adataival.



Interaktív szerelés tervező rendszer fejlesztése robot cellákhoz

(Development of an interactive assembly planning system for robotic cells)

Bálint Balázs András MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Erdős Ferenc Gábor, egyetemi docens, Gyártástudomány és -technológia

Tanszék

Az iparban jelenleg elterjedt offline robotprogramozási és -szimulációs rendszerek a robot

tervezett pályája alapján hozzák létre a robotprogramot. Ezen rendszerek az ipari alkalmazást

szem előtt tartva kerültek megalkotásra, a robotprogram létrehozását teszik magas szintű

problémamegoldássá és igen felhasználóbaráttá.

A kutatás-fejlesztés területén való alkalmazásuk azonban több szempontból is akadályokba

ütközik általánosan. Bár a legtöbb, robotprogramozáskor felmerülő problémának a

megoldásához biztosítanak eszközöket, a felhasználó számára zárt rendszereket jelentenek és

drágák. A zártság problémája áthidalható például egy, a rendszer „fölé” helyezett, magasabb

szintű alkalmazással, melyen keresztül kezelve a funkciókat azok végül is bővíthetők – az ár

gyakran kényes pont, a kutatás-fejlesztés területén általában nincs is szükség a funkciók

többségére.

Ennek fényében merülhet fel egy minimális telepítést, beállítást igénylő, eszközök széles

palettájával elérhető, „könnyűsúlyú” rendszer létrehozása, mely az egyszerűbb szerelés vagy

válogatás jellegű feladatok magas szintű tervezését teszi lehetővé funkció alapon a pálya-alapon

történővel szemben – ezzel illeszkedve napjaink Ipar 4.0 trendjébe.

Jelen dolgozat keretein belül egy ilyen offline programozó és szimuláló rendszer alapjai

kerültek lefektetésre a megvalósítás lehetőségeinek vizsgálata mellett. A fejlesztett rendszer

web-alapú, működtetésére a felhasználó részéről mindössze egy hálózati kapcsolatra és egy

böngészőre van szükség. Emellett interaktív, grafikus definiálását teszi lehetővé a szerelési

tervnek minimális információbevitel mellett – ami a virtuális környezet alapján

meghatározható, azt a programgeneráláshoz nem szükséges megadni expliciten. A rendszer

nyílt forráskódú, széles körben támogatott eszközöket használ, moduláris felépítése miatt

könnyen továbbfejleszthető.



Elektromos hajtású Formula Student versenyautó kábelkorbácsának

tervezése és gyártása

(Design and manufacturing process of an electric Formula Student vehicle's

wire harness)

Szelezsán Bettina BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Szalay Tibor, egyetemi docens, Gyártástudomány és -technológia

Tanszék

A Formula Student versenysorozat remek kihívás azon egyetemisták számára, akik szeretnének

belelátni, hogyan is működik egy versenycsapat. Manapság a motorsport is egyre inkább

kísérletezik az elektromos járművekkel, a Műegyetem egyik versenycsapata , a BME Formula

Racing Team jelenleg elektromos és elektromos-önvezető kategóriában épít autókat. A csapat

tagjaként , és a kábelkorbácsért felelős személyként lehetőségem nyílt több versenyautóba is

megtervezni és legyártani a kábelköteget. Ebben a sorozatban a diákok egyedi alaktrészeket

terveznek és gyártanak, tehát a már említett részegység tervezési , gyártási és ellenőrzési

folyamatait szeretném bemutatni, az elkészített gyártási dokumentációkat felhasználva.



Felső végtag antropometriai paramétereinek meghatározása és

mozgatásának modellezése két robotkaros gyógytornáztatás esetében

(Identification of anthropometric parameters and movement modeling of

upper limb in dual arm robot assisted exercising)

Szigeti Tamás MSc, Herke György MSc


Konzulens: Tóth András, tudományos munkatárs, Gyártástudomány és -technológia

Tanszék

A Gyártástudomány és -technológia Tanszéken több éve futó REHAROB projekt keretében

stroke-os betegek rehabilitációjának kutatása zajlik robotos gyógytornáztató berendezéssel. A

projekt során gyógytornászokkal együttműködve a betegek aktív és passzív gyakorlatai is

rögzítésre kerültek. Dolgozatunkkal a korábban felvett mérési adatokból szándékozzuk

meghatározni az emberi felső végtag (váll-felkar-könyök-alkar-csukló-kézfej) hossz- és

pozícióparamétereit, valamint vizuálisan megjeleníteni a felvett mozgásokat.



Izometriás erőmérés és hőtérképezés, mint döntéstámogatási lehetőségek a

stroke utáni rehabilitáció során végzett robotos terápiában

(Isometric force measurement and heat mapping as options for decision

support in robotic therapy during stroke rehabilitation)

Doros Marcell BSc

[email protected]

Konzulens: Pilissy Tamás, tudományos segédmunkatárs, Gyártástudomány és -

technológia Tanszék

A stroke utáni robottal segített rehabilitációban jelenleg a terapeuta választja ki és szabja

személyre a beteg feladatát. Fontos előrelépést jelentene, ha a rehabilitációs robotok

automatikusan elvégzett mérések segítségével képesek lennének a terapeutát döntésében

támogatni. Kutatásunkban azt vizsgáljuk, hogy szimultán végzett izometriás erőmérés és

hőtérképezés előnyös-e a terápiás döntéshozatalban, az irányításban.





GÉPTERVEZÉS

Helyszín: R épület I. emelet 109


Elnök: Dr. Váradi Károly egyetemi tanár, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Titkár: Dr. Zwierczyk Péter adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Tag: Dr. Nguyen Huy Hoang tud. mts, Gép- és Terméktervezés Tanszék

9:00 Bukor Csongor, Bagdi Roland Tamás

Mérőpad tervezése hajtáselemek fárasztásos vizsgálatához

Konzulensek: Dr. Nguyen Huy Hoang tud. Mts.,

Dr. Kerényi György docens

9:20 Bodor Barnabás

Tervezői szemlélet 3D nyomtatásra nyomásátlagoló szelep áttervezésén

keresztül

Konzulensek: Dr. Körtélyesi Gábor adjunktus,

Erdősné Sélley Csilla mesteroktató

9:40 Meisel Ádám

Biomechanikai vizsgálatokra alkalmas kéttengelyű kísérleti berendezés

tervezése

Konzulens: Dr. Nagy Róbert (TMT)

10:00 Tóth Márton

Talajművelő szerszám vizsgálata diszkrét elemes szimulációval és

szántóföldi mérésekkel

Konzulens: Dr. Tamás Kornél adjunktus, Hudoba Zoltán tsz. mérnök

10:20 SZÜNET



10:40 Gábor Tamás

Kerámiaipari robot gépészeti tervezése

Konzulens: Dr. Farkas Zsolt adjunktus

11:00 Gábor Tamás

Szemcsehalmazok vizsgálatához univerzális vizsgálóberendezés tervezése

Konzulensek: Dr. Tamás Kornél adjunktus

Dr. Farkas Zsolt adjunktus

11:20 Szalai Marcell, Németh Olivér

Nyíródobozos talajvizsgálat diszkrét elemes modellezése

Konzulens: Dr. Kotrocz Krisztián adjunktus

11:40 Vajda Márk Zsolt, Béres-Deák Emília

Tribométer fejlesztése talajművelő szerszámok összehasonlító

vizsgálatához

Konzulens: Dr. Rádics János Péter adjunktus



Mérőpad tervezése hajtáselemek fárasztásos vizsgálatához

(Constructional design of measuring bench to perform fatigue tests of drive

components)

Bukor Csongor BSc

[email protected]

Bagdi Roland Tamás

[email protected]

Konzulens: Dr. Nguyen Huy Hoang tudományos munkatárs, Gép- és Terméktervezés

Tanszék

Dr. Kerényi György Tanszékvez. hely. egy. docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Napjaink tömegtermelésében egyre kevésbé engedhetjük meg egy gyártósor leállítását,

meghibásodását. Nem ritka, hogy gépek hónapokig, vagy akár évekig üzemelnek mindössze

kisebb megszakításokkal. Ez nagy hangsúlyt helyez a helyes kifáradásra való méretezésre. A

szoftveresen támogatott tervezés eszközei ezt az igényt ma már hatékonyan kielégítik. Ezzel

párhuzamosan szükségszerűen egyre nagyobb hangsúly helyeződik ezen számítások méréssel

történő ellenőrzésére. A gyártmány méretének növekedésével a mérés kivitelezése egyre

körülményesebb, mivel sokkal több konstrukciós megfontolást igényel egy megfelelő mérőgép

megépítése.

Az iparban használt nagyméretű hajtáselemek fárasztásos vizsgálata jól alátámasztja az imént

fölvázolt problémát. Biztosítani kell a szükséges mérési terhelést, a megfelelő

műszerezettséget, a működő szabályozást továbbá kellően izolálni kell a berendezést

környezetétől.

Célunk egy mérőpad konstrukciós tervének elkészítése, amelynek feladata hajtáselemek

fárasztásos vizsgálatának elvégzése. A feladat során egy részről megtervezzük a konkrét

mérőpadot, másrészről annak működési környezetét, beleértve a biztonságtechnikai

megoldásokat.

Hosszútávú terveink közé tartozik a berendezés megépítése, ipari megkeresésre és hallgatói

kezdeményezésre mérések elvégzése, valamint oktatási célú felhasználása.



Tervezői szemlélet 3D nyomtatásra nyomásátlagoló szelep áttervezésén

keresztül

(Design methodology for additive manufacturing by redesigning a mean

pressure valve)

Bodor Barnabás MSc

[email protected]

Konzulens: Körtélyesi Gábor adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Erdősné Sélley Csilla mesteroktató, Gép- és Terméktervezés Tanszék

A 3D nyomtatás napjaink egyik leginkább fejlődő gyártástechnológiája, mely a nyomtatók

fejlődésével várhatóan egyre inkább elérhetővé, olcsóbbá, illetve megbízhatóbbá válik. Ezért

fontos a tervezőmérnökök számára is megismerni a 3D nyomtatás által nyújtott előnyöket és

alkalmazhatóságának korlátait. Emellett a tervezői gondolkodásmódot is át kell alakítani az új

technológia igényeinek megfelelően. Különösen igaz ez a fém 3D nyomtatásra, hiszen ezek a

gépek nem annyira elterjedtek még, mint a polimer társaik, kezelésük és gazdaságos

üzemeltetésük több szakértelmet igényel.

A konkrét célkitűzés egy vasúti járműveken használatos pneumatikus átlagolószelep egy

részének áttervezése. Az átlagolószelep a felfüggesztés két oldalán elhelyezkedő légrugókban

lévő nyomásokat átlagolja, ezáltal a fékrendszer képes a kocsi terheléséhez hangolni a

fékezőerő nagyságát. A 3D nyomtatásra áttervezendő alkatrész a szelepház, amely jelenleg

alumínium tömbből CNC megmunkálással készül. A cél az eddig forgácsoló technológiára

kidolgozott szelep geometriájának átalakítása: egy kompaktabb és kevesebb alkatrészből álló

konstrukció megtervezése, amely kihasználja az additív DMLS technológiával való gyártás

előnyeit. Az áttervezés során fontos szempont volt a befoglaló méretek, a tömeg és a

falvastagságok csökkentése, amennyire csak a műszaki követelmények azt lehetővé tették.

Ehhez azonosítottam a termék működés szempontjából létfontosságú elemeit. A tervezés során

az eredeti konstrukcióból az alkatrészek összevonásán, a felesleges anyag eltávolításán, a

nyomtathatóság biztosításán volt a hangsúly. Az alkatrészek egyesítése egyben lehetővé tette a

szerkezeti méretek csökkentését is.

Az áttervezett konstrukcióban a szelepház tömege kevesebb mint negyede az eredetihez képest.

Ez különösen figyelemre méltó úgy, hogy 6db alkatrész a szelepház része lett. Az új

konstrukciónak tehát nem csak a tömege csökkent jelentősen, de az összeszerelése is

egyszerűsödött. Következésképpen a termék additív gyártásával a szerelési költség és idő is

csökkenthető. A cég számára ez előnyt jelent hiszen a megrendelt termék előbb kerülhet a

megrendelőhöz. Bár egyetlen átlagolószelep egy vasúti kocsi tömegének nagyon kis részét

képezi, ugyanakkor egy szerelvényen rengeteg hasonló pneumatikus működtető és szabályozó

egység található. Ha megfontolnánk ezek additív gyártását, úgy már a tömegcsökkenés a vasúti

kocsi szintjén is érezhető lenne.



Biomechanikai vizsgálatokra alkalmas kéttengelyű kísérleti berendezés

tervezése

(Constructing a biaxial testing device for biomechanical tests)

Meisel Ádám MSc

[email protected]

Konzulens: Nagy Róbert adjunktus, Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék

A Budapesti Műszaki Egyetemen több orvoslással, orvostechnikával foglalkozó kutatás folyik.

A Tartószerkezetek Mechanikája Tanszéken többek között az emberi érhálózat mechanikai

vonatkozásával foglalkoznak az oktatók és az érdeklődő hallgatók. Az érrendszer mechanikai

vizsgálata különösen fontos aneurizmák esetén. Aneurizmának nevezzük egy rövidebb

érszakasz kitágulását, amely az érszakasz normális méreténél 50%-kal nagyobb. Ezek a

tágulatok folyamatosan nőnek, amelynek következtében az érfal lokálisan meggyengül,

megrepedésük súlyos következményekkel járhat, gyakori esetben halált is okozhat.

A különböző érrendszerrel kapcsolatos vizsgálatokhoz, valamint hemodinamikai

szimulációkhoz szükséges mechanikai tulajdonságok meghatározására többek között biaxiális

szakítógépeket használnak. Az egyetemen működő Orvostechnika Szakosztály, amelynek én

tagja vagyok, részt vett a szakítógépes mérések elvégzésében. Azonban a vizsgálatok jelentős

része a berendezés hibái miatt sikertelenül zárult. Ennek következtében merült fel az igény

olyan mérőberendezés megépítésére, amely már sokkal alkalmasabb a vizsgálatok elvégzésére.

Munkám során a szakítógépes méréseket végző hallgatókkal és konzulensemmel

együttműködve kidolgoztam több különböző koncepciót, amelyek közül a konzulensemmel

együtt választottuk ki a megfelelőt. Fontos szempont volt a tervezési feladat során az

továbbfejlesztendő eszköz főbb alkatrészeinek megőrzése, különösen az elektronikai

berendezések és a vezérlés megtartása.

A cél egy működő, a funkcióiban az eredetihez hasonló gép megtervezése és megépítése volt.

A gép alkatrészeinek legyártatását és a kereskedelemben kapható alkotóelemek beszerzését én

végeztem.

Irodalom:

Kumar,V., Abbas, A., Aster J.C.: A patológia alapjai. Medicina Könyvkiadó, Budapest, 10.

kiadás, 2019, 394- 398



Talajművelő szerszám vizsgálata diszkrét elemes szimulációval és

szántóföldi mérésekkel

(Analyze of agricultural tool with discrete element method and field

experiments)

Tóth Márton MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Tamás Kornél adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Hudoba Zoltán tanszéki mérnök, Gép és-Terméktervezés Tanszék

A dolgozat témája a mezőgazdasági talajok modellezése az ún. diszkrételemes szimulációval,

illetve a talajban történő elmozdulások vizsgálata. A kutatás során a modellből kapott

eredmények összevetésre kerülnek terepen végzett mérési eredményekkel. Ezen mérések között

szerepel egyrészt a penetrométeres vizsgálat, illetve a kultivátorszerszámmal végzett vonóerős

vizsgálat. A kutatás egyik célja a megfelelő talajmodell megalkotása volt az egyes paraméterek

hatásának vizsgálatával a Yade DEM szimulációs környezetében figyelembe véve az eltérő

nedvességtartalom hatását. A vizsgált két fő anyagi és kapcsolati jellemző a szemcsék közötti

súrlódás, illetve a köztük lévő kohézió volt. A kapott eredmények alapján a súrlódási tényező

befolyásolta leginkább a talaj szerszámmal szemben kifejtett ellenállását. Ezen kívül, az eltérő

nedvességtartalom hatásának modellezéséhez is a súrlódási tényező mutatkozott az egyik

alkalmas paraméternek. A modellezés során eltérő tulajdonságú talajrétegekkel is történtek

vizsgálatok, melynek során az alsóbb réteg jelentősebb hatást gyakorolt a szerszám vontatási

ellenállására. A talajmodellben ezután a talajban végighaladó szerszám hatására a részecskék

elmozdulása, rendeződése volt a vizsgálat tárgya. Ennek megfigyelésére egy szenzor-tartó

készülék is tervezésre került, melyből 3D nyomtatás segítségével prototípus is készült. A

szimulációk eredményei alapján továbbá elemző program segítségével a talaj lazítására

vonatkozó értékelések is történtek kapa, és talajtípus szerint.

A kutatás különlegessége, hogy a hagyományos talajvályús mérések helyett a valós

mezőgazdasági körülményekhez közelebb álló talajon végzett mérések szolgáltak az alapját,

illetve ezen körülményeket figyelembe véve kellett a méréseket kiértékelni és a szimulációs

modellt megalkotni. További újítás a kutatási témában, hogy a diszkrét elemes modellben

szokásos gömbi elemek helyett ún. clump-ok kerültek alkalmazásra, amellyel a szemcsehalmaz

energiaelnyelő képességének a szimulációban történő megadása miatt volt szükség. Az eltérő

talajrétegek alkalmazása pedig további lehetőségeket ad a talajmodell kalibrálásához.

Irodalom:

[1] Tekeste, M.Z., Raper, R.L. Schwab, E. Soil Drying Effects on Soil Strength and Depth of

Hardpan Layers as Determined from Cone Index Data. Agricultural Engineering

International: the CIGR Ejournal, X, 1-17. (2008)

[2] Zeng, Z., Chen, Y., Zhang, X. Modelling the interaction of a deep tillage tool with

heterogeneous soil. Computers and electronics in agriculture 143, 130-138 (2017)

[3] Asaf, Z., Rubinstein, D., Shmulevich, I., Determination of discrete element model

parameters required for soil tillage. Soil & Tillage Research 92 227-242 (2007)



Kerámiaipari robot gépészeti tervezése

(Mechanical design of ceramic robot)

Gábor Tamás BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Farkas Zsolt adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

A technológiai folyamatok automatizálásában a robotok egyre több helyen egyre jelentősebb

szerepeket kapnak. Segítségükkel a termékek sokkal pontosabban, megbízhatóbban,

hatékonyabban és termelékenyebben gyárthatók. Az univerzális, több területen használható

robotok mellett megtalálhatóak a speciális technológiai igényeket kielégítő egyedi robotok is.

A TDK dolgozat témája egy kerámiaiparban használatos gyártástechnológiai folyamat egy

lépésének automatizálására alkalmas robot gépészeti tervezése.

A technológiai folyamatelem a mázolás, mely során a kerámiaipari terméket mázréteggel látják

el. A termékek számtalan különböző geometriai kialakítása miatt célszerű a mázréteget

felhordó szórófejet a robot karjaival hat szabadságfokmentén mozgatni, hogy a nehezen

hozzáférhető helyek megközelítése is biztosítva legyen.

A hat szabadságfokú robot önmagában nem lenne elég termelékeny, ezért a termékek cseréjére

egy kétágú fordítókar és a karok végén egy-egy termékfordító berendezést került kialakításra.

Ez további három szabadságfokot jelent. Ezen ellátószerv segítségével a rendszer szinte

folyamatosan képes termelni. Amíg a fordítókar egyik végén a mázolás folyik, addig a másik

végén ki lehet cserélni a terméket, majd fordítva. A megtervezett robotkonstrukció tehát

összesen kilenc szabadságfokot tartalmaz.

A dolgozatban bemutatásra kerül a feladat megoldásához szükséges irodalomkutatás, a

konstrukció létrejöttének lépései, a robot egységeinek gépészeti tervezése, a berendezés

kivitelezése felé tett lépések, valamint a kidolgozáshoz kapcsolódó alapszintű robotirányítási

megoldások.



Szemcsehalmazok vizsgálatához univerzális vizsgálóberendezés tervezése

(Developing universal test instruments for different grain aggregates)

Gábor Tamás BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Tamás Kornél adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék,

Dr. Farkas Zsolt adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

A jelenségek és az anyagok vizsgálatára alkalmas szimulációk egyre jobb és megbízhatóbb

eredményeket adnak. A pontos szimulációs modell létrehozásához viszont nélkülözhetetlen a

valós elemeken végzett mérések által szolgáltatott vizsgálati eredmények kiértékelése és

modellbe történő beépítése.

A TDK dolgozat témája egy a szemcsehalmazok vizsgálatára alkalmas univerzális berendezés

tervezése.

A Gép- és Terméktervezés Tanszék munkatársai és hallgatói által készített anyagmozgás

modellek igazolására csakis tényleges mérések és vizsgálatok szolgáltathatnak pontos

viszonyítási alapot. Így igény adódott egy olyan univerzális vizsgálóberendezés létrehozására,

melyek képes a kívánt anyagmozgások megvalósítására.

A vizsgálóberendezés anyagmozgáshoz tartozó funkciói a szemcsehalmazok fluidizálása és

rázása. A vizsgálóberendezés kompakt, univerzális kialakítása lehetővé teszi e funkciók külön

és együttes üzemmódjának biztosítását is.

A kívánt anyagmozgások létrehozása mellet, további fontos szempont volt, hogy a

szemcsehalmazok mozgását videóanalízissel is lehessen elemezni. Ennek érdekében a

szerkezet részegységeit úgy kellett kialakítani, hogy a tárolóedény átlátszó plexi oldalfallal és

a lehető legkisebb kitakarással készüljön el.

A dolgozatban bemutatásra kerül a feladat megoldásához szükséges irodalomkutatás, a

végleges vizsgálóberendezés kidolgozásának lépései, a gép felépítése, működése és a

továbbfejlesztési ötletek, valamint a kivitelezés felé tett lépések.



Nyíródobozos talajvizsgálat diszkrét elemes modellezése

(Discrete element modelling of direct shear test)

Szalai Marcell BSc

[email protected]

Németh Olivér

[email protected]

Konzulens: Dr. Kotrocz Krisztián adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Ahogy a mindennapi életben, úgy a mérnöki gyakorlatban is sokszor a talajon keresztül

kapcsolódnak a környezetükhöz a minket körülvevő, általunk tervezett gépek, szárazföldi

járművek, de maga az ember is. Ezért fontos tehát a kapcsolat során létrejövő folyamatok,

erőhatások vizsgálata. Gondolhatunk a közlekedésre vagy a mezőgazdaságra, ahol ez nagy

szerepet játszik, hiszen itt a gépek ténylegesen a szemcsés talajon, nem pedig a már ember által

készített útburkolaton közlekednek, dolgoznak. A talajok mechanikai jellemzői közül

kiemelkedő szerepe van a súrlódásos anyagjellemzőknek. Ennek oka, hogy a mezőgazdasági

munkagépek a talaj-gumiabroncs közötti súrlódást kihasználva képesek vonóerő kifejtésére,

miközben jelentős függőleges irányú nyomásnak és vízszintes irányú nyírásnak teszik ki a felső

talajréteget. A gépek tervezéséhez tehát szükség van a folyamat jellemzésére, a talaj

minősítésére. Erre ad lehetőséget a nyíródobozos mérés, amellyel laboratóriumi körülmények

között mérhető a talajminta kohéziója és belső súrlódási szöge, mint súrlódásos

anyagjellemzők.

Munkánk során diszkrét elemes módszerrel (DEM) modellezett nyíródobozos szimulációkat

készítettünk az EDEM nevű szoftverrel. A módszer lényege, hogy olyan szerkezeteket,

anyagokat lehessen vizsgálni, melyek diszkrét, különálló elemekből épülnek fel. Így ezzel a

numerikus módszerrel nagy elemszámú és kis részecskék mozgatása során fellépő hatásokat

lehet elemezni. A fent említett jellemzők ráillenek a talaj szemcsés szerkezetére, révén jól

modellezhető ezzel a módszerrel. Szimulációink során a négy gömbből alkotott alakelemet

választottuk, mely jól közelíti a szemcsék eltérő alakját, és viselkedését. A közöttük lévő

kapcsolatokat a Hertz-Mindlin with bonding kapcsolati modell alapján írtuk le. Az alakelemek

között a súrlódásos kapcsolat mellett tehát úgynevezett Bond kötések is jelen voltak, melyek

külön szilárdsági jellemzőkkel rendelkeznek. Ezeknek a Bond kapcsolatoknak a segítségével

modellezhető a talajszemcsék között kialakuló kohézió, amely miatt a talajok bizonyos

mértékig húzásra is terhelhetők. Számításaink során, különböző konfigurációk esetén

vizsgáltuk ezen kötések felszakadásának a számát, és a felszakításukhoz szükséges normál,

illetve nyíróerőt. A szimulációk során kétféle – egy kohéziómentes homoktalajnak és egy

kohézív vályogtalajnak megfelelő – talajmodellt vizsgáltunk. Mindkét modell felépítése azonos

elemekből áll, különbség a kapcsolati paraméterek értékeiben volt. Ezen paraméterek

érzékenység vizsgálatát végeztük el annak érdekében, hogy megtaláljuk, hogy melyik milyen

hatással van a modell nyírás alatti viselkedésére, illetve a nyíróerő-elmozdulás függvényre,

mint szimulációs eredményre. A modellek egy-egy korábbi valós mérés eredményét szeretné

megközelíteni, ezért a paraméterek megfelelő beállításával elérhető lesz a valóságot jól közelítő

modell.

Kutatásunk célja volt a mérnöki gyakorlatban is számos alkalommal előforduló talajjal történő

érintkezés pontosabb megismerése, valamint egy szimulációs modell továbbfejlesztése, mely a

későbbiekben ennél bonyolultabb modelleknél is alkalmazható lesz, mivel hűen tükrözi a talaj

nyíróigénybevétel esetén bekövetkező viselkedését.



Tribométer fejlesztése talajművelő szerszámok összehasonlító vizsgálatához

(Development of a tribometer for comparative testing of tillage tools)

Vajda Márk Zsolt MSc

[email protected]

Béres-Deák Emília MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Rádics János Péter adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

A mezőgazdaság egy alapvető emberi igényt, a megfelelő mennyiségű és minőségű táplálék

igényét hivatott fedezni, a számunkra hasznos növények termesztése által. Alapját a megfelelő

kondíciójú, nedvesség és tápanyagtartalmú, megfelelően porhanyított, lazított -tömörített talaj

adja. A megfelelő talaj textúra előállítására a művelettől függően különböző talajművelő

szerszámokat használunk.

A talajművelő szerszámok fejlesztésének egyik alapvető sajátossága, hogy erős abrazív

kopásnak vannak kitéve. A szerszámok fejlesztése során az élettartam növelése igen hangsúlyos

szempont, a gyártási költségek lehető legalacsonyabban tartása pedig gazdasági érdek. A

fejlesztési folyamatban jelentős költségeket lehetne csökkenteni, ha egyszerű vizsgálati

módszerekkel optimalizálható lenne a szerszám élettartam. Ez alapvetően azt jelenti, hogy a

szerszám kopás becslése alapvető szempont. Célunk az, hogy minél pontosabb becslést adjunk

a szerszám kopására a különböző talajtípusok esetében.

Az élettartambecsléshez mind labor, mind pedig szántóföldi vizsgálatok elvégzésére szükség

van. Ennek a kutatásnak első lépése a különböző szerszámok azonos körülmények között

történő vizsgálata laboratóriumi körülmények között. Ehhez egy vizsgálóberendezést

építettünk, és összehasonlító vizsgálatokat végeztünk. Dolgozatunkban, az eddig elvégzett

kutatómunkát és a vizsgálati eredményeinket szeretnénk bemutatni.

mailto:[email protected]





GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉS

Helyszín: R épület I. emelet 113


Elnök: Dr. Horák Péter egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Titkár: Erdősné Sélley Csilla mesteroktató, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Tag: Varga András mesteroktató , Gép- és Terméktervezés Tanszék

9:00 Csatlós Andrea

Kettő az Egyben Instant Kávés Bögre

Konzulens: Darabos Anita DLA adjunktus

9:20 Nagy Tamás

Reflexiós beltéri lámpa

Konzulens: Balogh Zsolt Péter DLA adjunktus

9:40 Széles levente

Tervezési irányelvek kidolgozása 3D nyomtatáshoz, egy meglévő

élelmiszeripari gyártórendszer fejlesztéséhez


10:00 Tóth Bogdán

Csípőprotézis vizsgáló berendezés koncepcionális tervezése és fejlesztése

Konzulens: Dr. Sződy Róbert (Országos Traumatológiai Intézet),

Dr. Borbás Lajos (EDUTUS), Dr. Váradi Károly (GT3)



10:20 Szalai Enikő

Topológiai optimálás tervezési folyamatba integrálásának fejlesztése egy

konzol példáján keresztül

Konzulens: Gróza Márton tsz-i mérnök, Jónás Szabolcs Knorr-Bremse

Vasúti Járműrendszerek

10:40 Vajda Márk Zsolt, Széles Levente

Kis teljesítményű lineáris hajtásrendszer fejlesztése és megvalósítása




Kettő az Egyben Instant Kávés Bögre

(2in1 Instant Coffé Mug)

Csatlós Andrea

[email protected]

Konzulens: Darabos Anita DLA adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

A kávésbögrénk egy egyszerű feltevésen alapul: nem kell két helyet fenntartani a polcon az

eszpresszó csészéjének, és a cappuchino bögréjének.

Minden kávéházban szolgálnak fel rövid kávét, és tejeskávét is. Ez a két legnépszerűbb kávé,

amelyet a vendégek fogyasztanak, és mi ezt a kettőt szeretnénk összehozni.

Az ötlet alapján, egy olyan pohár, csésze, vagy bögre (nevezzük, ahogy szeretnénk) kerül

megtervezésre, amelyben ugyan úgy szolgálható fel rövid, és tejeskávé, de űrtartalmuknál

fogva ugyan úgy szervírozható benne rövidital, és úgy nevezett long drink, azaz frissítő, üdítő.

De lehet szó éppenséggel kupicáról, és konyakozásról is.

Tehát egy olyan poharat tervezünk, amelyben ’talpára’ állítva nagyobb űrtartalmú italokat,

’fejére’ fordítva pedig rövid italoknak a helyét találjuk.

Ezzel két legyet ütünk egy csapásra, és gépészmérnöki karhoz méltóan a gyártásba is

belekukkantunk, ugyanis a költséges öntőforma egy kis átalakítással 2 fajta pohár gyártására is

alkalmas lehet…

mailto:[email protected]



Reflexiós beltéri lámpa

(Reflective indoor lamp)

Nagy Tamás BSc

[email protected]

Konzulens: Balogh Zsolt Péter DLA adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Kutatási munkám személyes motivációm ihlette, melynek tárgya a saját mennyezeti lámpám

újragondolása volt. Ennek során egy olyan lámpa megtervezése, majd létrehozása volt a cél,

melynek meghatározó része tükröződő felület, ezáltal abból a fény nem direkt, hanem reflexiós

úton jut a megvilágítani kívánt felületre. Analitikus megközelítés helyett inkább anyag és

formakísérletekre helyeztem a hangsúlyt, egy-egy koncepcióra kerestem olyan anyagot és

módszert, amivel előállítható a kívánt hatás, majd az eredményeket összevetettem az eredeti

elképzeléssel és aszerint folytattam az ötletelést. Ennek a ciklusnak a végigvezetésével jutottam

el egy működő prototípusig. A tervezési folyamat ritkán lineáris, sok mellékágat, buktatót

tartogat, főleg egy olyan projekt esetén, ahol egy új forma-anyag kapcsolat létrehozása a cél. A

dolgozatomban a folyamat során elért eredményekre, észrevételekre, esetleges kudarcokra,

zsákutcákra térek ki.



Tervezési irányelvek kidolgozása 3D nyomtatáshoz, egy meglévő

élelmiszeripari gyártórendszer fejlesztéséhez

(Development of 3D printing design guidelines for the amelioration of an

existing food production system)

Széles Levente MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Rádics János Péter adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Feladatom egy tervezési szempontrendszer kidolgozása, amely segítségével 3D nyomtatással

elkészítendő alkatrészek funkcionalitása nagyobb mértékben biztosítható annak érdekében,

hogy a nyomtatást követően a szokásosnál kevesebb selejtdarab keletkezzen. A kidolgozandó

szempontjegyzék célja, hogy egy meglévő sütőipari üzemben bevezetni kívánt

minőségbiztosítási rendszer elemei minél biztosabban ellássák funkciójukat és az alkatrészek

gyorsan és pontosan a követelményeknek megfelelően készülhessenek.

A projekt keretében egy működő üzem átalakítása a cél, ahol a gyorsprototípus gyártási

eljárások segítségével történik a szükséges kiegészítő elemek legyártása. Ilyenek például a

különböző szenzorok rögzítésére, tartásásra szolgáló szenzortartók, szerelhető kábelvezetők,

dobozolások, burkolatok és userinterface burkolatok.

Dolgozatomban az említett feladatok elvégzésére alkalmas eszközökhöz végezetem

kísérleteket meghatározva a későbbiekben alkalmazható irányelveket, ezzel csökkentve az

eszközök megtervezésére, gyártására (nyomtatására) fordítandó időt, valamint a hibás

nyomtatások számát. Vizsgáltam a darabok merevségét, például egy kezelőfelületen lévő

tokozás kívánt merevségét milyen módszerekkel lehet elérni.

Szenzorok és egyéb eszközök rögzítésnél alkalmazható adott kötés megfelelő működésénél

vizsgálandó volt a darabok pontossága, a szükséges hézagok, csatlakozások szükséges

méretkülönbségek mértéke.

Az említett pontokra átgondolt, rendszerezett modellkísérleteket végeztem el, célom a tervezési

irányelv meghatározáshoz szükséges részletek vizsgálata volt. A felállított szempontrendszer

nyomán készült alkatrészek biztosan ellátják a funkciójukat és tervezéstől a kész termékig tartó

idő jelentősen lecsökken.



Csípőprotézis vizsgáló berendezés koncepcionális tervezése és fejlesztése

(Conceptual design and development of hip implant testing machine)

Tóth Bogdán MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Váradi Károly Professor emeritus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Dr. Sződy Róbert Főorvos, Országos Traumatológiai Intézet

Dr. Borbás Lajos Professor Emeritus, EDUTUS (külső)

Az emberi test akármely használati eszközhöz, berendezéshez hasonlóan bizonyos idejű

használatot követően elhasználódik, elkopik. Mindez hatványozottan igaz életünk során

folyamatosan jelentős igénybevételt elszenvedő mozgásszerveinkre, és azokat összekapcsoló

ízületeinkre. Az elhasználódás következtében, az egyes mozgásformák különböző mértékben

korlátozódhatnak, teljesen lehetetlenné is válhatnak. Az ízületi kopás, degradáció leginkább

érintett területe a combcsont és medencecsont kapcsolatát biztosító csípő ízület.

Jelen dolgozat, egy szimulációs berendezés tervezési-fejlesztési folyamatának első fázisát, a

koncepcionális tervezést hivatott ismertetni. A tervezett gép, különböző csípőprotézisek valós

körülmények közötti vizsgálatát képes elvégezni. E gép elsődleges feladata, az emberi testbe

műtéti úton beépítésre kerülő egyedi vápakosarak vizsgálata, a használat során jellemző

terhelések és mozgások reprodukálása révén. Az így szolgáltatott információk segítenek az

előzetes véges elemes vizsgálatok eredményeinek igazolásában, valamint az implantátumok

esetleges módosítása esetén megfelelő iránymutatást biztosítanak a továbbfejlesztés

folyamatában.

A koncepcionális tervezési fázis magába foglalja a követelmények felállításától a

funkcióképzésen, koncepciógeneráláson át, egészen a koncepciók értékeléséig terjedő

tartományt, melynek eredménye egy részletes tervezésre alkalmas koncepcionális modell.



Topológiai optimálás tervezési folyamatba integrálásának fejlesztése egy

konzol példáján keresztül

(Integration of topology optimization into developement process through a

case study of a bracket)

Szalai Enikő MSc

[email protected]

Konzulens: Gróza Márton tanszéki mérnök, Gép- és Terméktervezés Tanszék

Jónás Szabolcs szimulációs mérnök, Knorr-Bremse Vasúti Járműrendszerek

A dolgozat egy konzol optimalizálása példáján keresztül vizsgálja a topológiai optimálás

módszerének lehetőségeit. Szemben a hagyományos optimálási metódussal a szoftverrel

segített topológiai optimálás jelentősen kevesebb iterációs lépést követően ad megfelelő választ

egy adott problémára. A módszer tervezési folyamatba történő integrálásával időt és erőforrást

takaríthatunk meg.



Kis teljesítményű lineáris hajtásrendszer fejlesztése és megvalósítása

(The development and implementation of a slow linear drive system)

Vajda Márk Zsolt MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Rádics János adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

A feladatunk egy olyan irodai eszköz megtervezése volt, amely célja a lassú lineáris mozgás

megvalósítása. Az eszköz fejlesztésének legnagyobb kihívásait az alacsony mozgási sebesség

mellett, az irodai környezethez szükséges, lehetőleg rezgésmentes működés jelentette. Az elvárt

kritériumoknak fontos részét képezte, hogy a mozgatás funkciót a lehető legkisebb, a

felhasználót nem zavaró zajterhelés mellett lássa el.

A feladat elvégzését irodalomkutatással, és az ezt követő ötleteléssel kezdtük. Az

információfeltárás nyomán számos kísérleti hajtásrendszer konstrukciót terveztünk meg, a

koncepciók a tisztán lineártechnikai megoldásoktól haladtak az egyedi, költséghatékonyabb

megoldások irányába. A megalkotott koncepciókat több szempontot figyelembe véve

értékeltük, a legjobb megoldásokat kiválasztva, illetve kombinálva két kísérleti prototípus

megvalósítását irányoztuk elő.

A megválasztott hajtásrendszerekhez egy befoglaló keretet terveztünk, majd a két kísérleti

prototípust legyártottunk. A megvalósított eszközökön megfelelőségi vizsgálatokat és

gyengepontfeltárást végeztünk, valamint felhasználói szemmel is vizsgáltuk a

hajtásrendszereket működés közben. A vizsgált- és mért paraméterek alapján levont

következtetések eredményeként terveztük meg a végleges konstrukciót, amelyet le is

gyártottunk.

Dolgozatunkban a tervezés és gyártás tapasztalatait, valamint az elért eredményeket mutatjuk

be.





HEGESZTÉSTECHNOLÓGIA

Helyszín: G épület, 120. terem


Elnök: Dr. habil Májlinger Kornél, egyetemi doens

Titkár: Varbai Balázs, tanársegéd

Tag: Dr. Hajós Sándor, gépészmérnök

Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus

Dr. Tóth Károly, gépészmérnök, hegesztő szakmérnök

9:00 Bolyhos Patrik

A hozaganyag és a védőgáz hatásai LDX 2101 duplex acél

ívhegesztésekor

Konzulens: Varbai Balázs, tanársegéd, ATT

9:20 Bíró Tamás

Házi ponthegesztő berendezés tervezése és gyártása

Konzulens: Renkó József Bálint, doktorandusz

9:40 Hirt Péter

Kristályosodási repedés: hogyan kerülhető el?

Konzulens: Varbai Balázs, tanársegéd

Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus

10:00 Szabó Bence

W-elektróda oxidtartalmának hatása elektródakopásra, terhelhetőségre

Konzulens: Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus

Varbai Balázs, tanársegéd

10:20 Földes Levente Bence

Öntöttvas műemlékeink megmentése, avagy öntöttvasak hegeszthetősége

Konzulens: Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus

Varbai Balázs, tanársegéd



A hozaganyag és a védőgáz hatásai LDX 2101 duplex acél ívhegesztésekor

(The effects of filler metals and shielding gases in LDX 2101 duplex stainless steel welds)

Bolyhos Patrik BSc

[email protected]

Konzulens: Varbai Balázs, tanársegéd, ATT

A duplex korrózióálló acélok névlegesen egyenlő arányban tartalmaznak ferrites és ausztenites

fázisokat. Ennek következtében nagy szilárdsággal és kiváló korrózióállósággal bírnak. Az új

típusú sovány duplex acélok kisebb nikkeltartalmúak, mely nikkeltartalom csökkenést az

acélgyártók mangán- és nitrogénötvözéssel kompenzálnak.

Az általam végzett kutatás során LDX 2101 sovány duplex alapanyagon volfrámelektródás,

semleges védőgázos ívhegesztéssel készítettem varratokat SS2209, SS2307 tömör pálcával, két

különböző védőgázkeverék (argon és argon + 2 % nitrogén) használata mellett. A célom a

nitrogén védőgáz és az eltérő kémiai összetételű hozaganyag hatásainak a vizsgálata volt a

hegesztett varrat ausztenittartalmára, és az MSZ EN ISO 17781 szabvány által javasolt

korróziós vizsgálattal szembeni korrózióállóságára.

Eredményként azt találtam, hogy az argon védőgázhoz kevert nitrogén növeli a varratfém

ausztenittartalmát, valamint az SS2209 hozaganyaggal hegesztett varrat jobb korrózióállóságot

mutatott a vas-kloridban végzett vizsgálatok során.



Házi ponthegesztő berendezés tervezése és gyártása

(Design and manufacture of home-made spot welding machine)

Bíró Tamás BSc

[email protected]

Konzulens: Renkó József Bálint, doktorandusz, ATT

Napjainkban igen széleskörű alkalmazásnak örvend a ponthegesztés technológiája.

Ponthegesztett kötésekkel sokszor találkozhatunk hétköznapi életünk során: a kenyérpirítóban,

a számítógép vagy a telefon akkumulátorában, de akár a különböző előre gyártott építkezési

beton elemekben is. Háztartási eszközök gyakori meghibásodása miatt hasznos segítség lehet a

műhelyben egy kis teljesítményű ponthegesztő, amellyel a javításon túl egyéb feladatokat is

elvégezhetünk.

A kutatási cél nem egyéb, mint egy hobbi célra jól használható, egyszerű, kis előállítási költségű

ponthegesztőgép tervezése, gyártása, majd tesztelése. Mindezt a legyártott berendezéssel

hegesztett pontvarratok minősítése útján. A konstrukció környezetvédelmi lehetősségeket is

fölvet, ugyanis a legfontosabb alkotóeleme a transzformátor, ami egy meghibásodott

mikrohullámú sütőből kerül felhasználásra, alternatív lehetőséget nyújtva ezzel az elektronikai

hulladékok újrahasznosítására.

A jövőben a gyakorlati használat tapasztalataira alapozva lehetőség nyílik a konstrukció

továbbfejlesztésére, tökéletesítésére egy, a piacon is versenyképes termék létrehozása céljából,

ugyanis jelenleg a piac ezen szegmense még kiaknázatlan.



Kristályosodási repedés: hogyan kerülhető el?

(Solidification cracking: how to avoid it?)

Hirt Péter MSc

[email protected]

Konzulensek: Varbai Balázs, tanársegéd, ATT

Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus, ATT

Az alumíniumnak és ötvözeteinek ívhegesztésekor jelentős gondot jelenthet az alapanyag

kristályosodási repedésre való érzékenysége. A kristályosodási repedés a melegrepedések egy

olyan fajtája, amely jellemzően nagy hőmérsékleten a varratfémben jelenik meg. A dolgozat

alapját a Hegesztés című tantárgy laboratóriumi foglalkozásán meghegesztett és elrepedt

alumínium próbatest adja. A kísérleti munka célja az alumínium hegeszthetőségi problémáinak

mélyebb megismerése és a repedés kialakulásának lehetséges okainak feltárása volt. A kísérleti

munka alapját a kísérleti terv képezte: alapanyag vizsgálata hegeszthetőségi szempontból,

hozaganyagok alkalmazásának vizsgálata, a hegesztési hőbevitel hatásának vizsgálata,

valamint a hegesztést megelőző felületelőkészítés hatásának vizsgálata. A vizsgált hegesztési

eljárás volfrámelektródás, semleges védőgázos ívhegesztés volt.



W-elektróda oxidtartalmának hatása elektródakopásra, terhelhetőségre

(Impact of oxide content of tungsten electrodes to wear and current carrying capacity)

Szabó Bence BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus, ATT

Varbai Balázs, tanársegéd, ATT

A TIG hegesztési eljárás volfrámelektródáját az ívgyújtás megkönnyítése és az ívstabilitás

javítása érdekében különböző fém-oxidokkal hozzák forgalomba a gyártók. A dolgozat három

elektródatípus összehasonlító vizsgálata. A vizsgálatokhoz a hegesztést autómatával kell

elvégezni, ezért a hegesztés gyakorlati végrehajtása nem kíván különösebb előképzettséget. Az

elektródák sztereomikroszkópi és a varratok metallográfiai vizsgálatát és kiértékelését a

dolgozatíró végzi el.



Öntöttvas műemlékeink megmentése, avagy öntöttvasak hegeszthetősége

(Saving cast iron monuments or weldability of cast irons)

Földes Levente Bence BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus, ATT

Varbai Balázs, tanársegéd, ATT

TDK munkámnak az öntöttvasak hegeszthetőségének vizsgálatát választottam, mert mind régi

tartószerkezetekben, mind műemléki díszítőelemekben sok helyen találkozhatunk öntöttvas

elemekkel, melyek megerősítése, javítása kihívást jelent a hegesztőnek.

Az öntöttvasak hegesztéssel történő javítása nehézkes és körülményes az alapanyag magas

széntartalma miatt. A hegesztés során a varratban, valamint a hegesztés hőhatásövezetében

repedések, rideg törések alakulhatnak ki az itt lezajló martenzites átalakulás során.

A repedések elkerülésére általánosan alkalmazott eljárás: i.) munkadarab előmelegítése; ii.)

rövid – 30-40 mm hosszú – varratok hegesztése és hegesztés utáni hidegalakítása; iii.) nikkel

tartalmú elektróda alkalmazása.

Az elektródagyártók előmelegítés nélküli, azaz félmeleg, és hideg hegesztéshez is ajánlanak

megfelelő ötvözőkkel ellátott elektródákat, de az ilyen hegesztéseknél nagyobb a repedés

bekövetkezésének veszélye.

Kutatásom során különböző ötvözőtartalmú elektródákkal végeztem vizsgálatokat annak

meghatározására, milyen hegesztési beállítások és varrathosszak mellett kerülhető el a repedés

kialakulása.





MECHATRONIKA



Elnök: Dr. Széll Károly, adjunktus

Titkár: Domonkos Márk, doktorandusz

Tag: Dr. Takarics Béla tudományos munkatárs

Varga Balázs, igazgató, MechatroMotive Kft.

9:00 Földi Sándor, Kránitz Krisztián

Ipari rovarcsapdák automatizált monitorozása neurális hálózat alapú gépi

látás módszerekkel

Konzulensek: Dr. Galambos Péter, egyetemi docens

Dr. Budai Csaba, adjunktus

9:20 Vitanov George

Több szabadságfokú forgató platform modellezése

Konzulens: Dr. Budai Csaba, adjunktus

9:40 Varga Balázs Krisztián

3D nyomtató fejlesztési lehetőségeinek elemzése

Konzulens: Dr. Czmerk András, adjunktus

10:00 Kovács Szilárd

Darts tű modell készítése mozgási adatok alapján

Konzulensek: Dr. Botzheim János, egyetemi docens

Dr. Budai Csaba, adjunktus

Urbin Ágnes, tanársegéd



10:20 Haba Tamás

Mintavételes nemlineáris rendszerek stabilitásvizsgálata

Konzulens: Dr. Budai Csaba, egyetemi adjunktus

11:40 Tóth-Katona Tamás

Egy szabadságfokú rendszer képfelismerésen alapuló

felhőszabályozásának vizsgálata

Konzulensek: Dr. Budai Csaba, adjunktus

Dr. Stumpf Péter Pál, adjunktus



Ipari rovarcsapdák automatizált monitorozása neurális hálózat alapú gépi

látás módszerekkel

(Automated monitoring of industrial insect traps with neural network

based machine vision)

Földi Sándor BSc, Kránitz Krisztián BSc


Konzulensek: Dr. Galambos Péter, docens, OE

Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI

Az élelmiszeriparban a kártevőirtást szigorú szabványok szerint végzik. Ehhez tartozik a

rovarok jelenlétének monitorozása, amely időigényes és kellemetlen munka, ugyanis

napjainkban a rovarcsapdák tartalmát munkavállalók kell hogy rendszeres időközönként

felmérjék. E feladat gépi látás módszerek segítségével automatizálható lenne.

A neurális háló architektúrák fejlődésének és a deep learning módszer megjelenésének hatására

a képfelismerési feladatok jól-automatizálhatóvá váltak. Korábban nagy és feladatspecifikus

adathalmazra volt szükség hálók tanításához, amelynek beszerzése költséges.

Az ImageNet egy több, mint húszezer osztállyal, osztályonként több száz képpel rendelkező

adathalmaz. Napjaink legismertebb hálóit mind az ImageNet-en tanították, versenyeztették. E

mély neurális hálók konvolúciós rétegei a feldolgozandó képen tulajdonságokat keresnek. A

bemenethez közelebbi rétegek alacsony szintű tulajdonságokat, mint például éleket keresnek, a

későbbiek pedig ezek összefűzését valósítják meg. Ennek ismeretében a korai rétegeket új

hálókban is felhasználhatjuk, ezzel a saját hálónk erőforrás igényét jelentősen csökkentve.

Ezen, és egyéb módszerek felhasználásával neurális hálók tanítása könnyebben kivitelezhető,

mintha a semmiből szeretnénk felépíteni egy működő modellt.

Kutatásunk célja egy android alkalmazás implementálása, amely képes rovarok felismerésére

egy kameraképen, s amellyel a fent említett valós ipari probléma automatizálása

megvalósítható.



Több szabadságfokú forgató platform modellezése

(Modelling of a 2 DoF rotational platform)

Vitanov George BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI

Ahogy napjainkban egyre gyakoribbá válik az egyes képfeldolgozási algoritmusok használata,

úgy a megbízható kameraforgató mechanizmusokra is egyre nagyobb szükség van. Egy gimbal

kiválóan ellátja egy kicsi kézi kamera egyenesben tartását, illetve csillagászati távcsövek pontos

pozicionálásához is léteznek megfelelő megoldások. Amennyiben egy nagyobb objektívvel

ellátott kamerával szeretnénk egy dinamikus cél követését megvalósítani úgy az előbb említett

megoldásoknál összetettebb berendezésre lehet szükség. Például egy focilabda vagy bármely

más gyorsan repülő objektum követésére amikor az, a kameránkhoz közeli röppályán mozog.

TDK dolgozatomat egy gyakorlatban is fellépett probléma ihlette, ahol a kamera objektívjának

kicserélése, és ezáltal a dinamika megváltozása, az addig helyesen működő szabályozási

algoritmusok kudarcát okozta. A dolgozatom célja egy általános kameraforgató rendszer

dinamikájának modellezése és szabályozási stratégiájának megvalósítása számítógépes

szimulációs környezetben. A számítógépes modell támogatást nyújthat kameraforgató

rendszerek tervezéséhez, illetve, igények szerinti személyre szabásuk is egyszerűbb feladattá

válik.

A dolgozatomban bemutatásra kerülnek a kamera és a forgató mechanizmus alkotta rendszer

dinamikai viselkedését leíró differenciálegyenletek. A rendszer viselkedését különböző

körülmények esetén numerikus szimulációval fogom vizsgálni. A szimulációs modell a forgató

mechanizmusban használt állandómágneses motorok viselkedését leíró egyenletek mellett a

motorok szabályzását is tartalmazza a súrlódási hatások figyelembe vételével, ezáltal adva

minél pontosabb képet a valóságban lejátszódó folyamatokról.

Összefoglalva dolgozatom egy több szabadságfokú mozgó célpontot követő, kamera forgató

mechanizmus működésének matematikai modellezéséből áll.



3D nyomtató fejlesztési lehetőségeinek elemzése

(Alalyzes of a 3D printer improvement opportunities)

Varga Balázs Krisztián BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Czmerk András, adjunktus, MOGI

A TDK-dolgozatom tárgya egy SMC által készített 3D nyomtató fejlesztési lehetőségeinek

elemzése és szoftveres fejlesztéseinek vizsgálata, hogy egy tesztre épített berendezésből

termékbemutatóra alkalmas eszköz készülhessen.

A 3D nyomtatót diplomamunka keretében készítették az ausztriai SMC-nél. Azonban a

nyomtatóról és a MARLIN firmwaren elvégzett változtatásokról nem áll rendelkezésre

részletes dokumentáció, így a fő célom a nyomtató szoftveres változtatásainak felderítése és

rövid ismertető készítése a módosítások funkciójáról.

Mivel a 3D nyomtató vezérlésére újabb verziójú MARLIN firmware is rendelkezésre áll, a talált

változtatások implementálásával célszerű frissítenem a nyomtató vezérlését. - ez egyfajta

Reverse Engineering feladat.

A frissítés során megvizsgálom, hogy milyen további funkciókkal bővíthető a vezérlés, ami

megkönnyíti a nyomtató használatát és/vagy növeli a nyomtatás vezérlését és megbízhatóságát.



Darts tű modell készítése mozgási adatok alapján

(Implementation of a dart model based on motion data)

Kovács Szilárd MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Botzheim János, docens, MOGI

Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI

Urbin Ágnes, tanársegéd, MOGI

Napjainkban a számítástechnikai ezközök teljesítménye lehetővé teszi bonyolult folyamatok

elvégzését. A jelen feladatait egyre nagyobb mértékben veszik át a számítógépek, így segítve

az ember munkáját. A TDK témámnak egy modellezési feladatot választottam, amely egy

modell identifikációs feladattal zárult. A modellezési és a modell identifikációs feladatok

sorosan összefüggnek, nem lineáris rendszerek identifikálásához sokszor modellt készítenek. A

nem linearitás mértékének növekedésével egyre jobb modellek szükségesek az

identifikáláshoz, másrészt a számítási teljesítmény növekedésével a szükséges modellezés

mértéke folyamatosan csökken. A bemutatott feladatban igyekszem az emberi és számítógép

által végzett munkát összhangba hozni.

A TDK dolgozatom bemutatása során áramlástani, képfeldolgozási és gépi tanulási területeket

érintek. Összehasonlítok egyszerűbb és összetettebb modelleket, megfelelőségüket, előnyeiket

és hátrányaikat.

Kezdetben bemutatom a darts modellezése szempontjából fontos áramlástani összefüggéseket,

darts geometriájának jellemzését ismert áramlástani testek alapján.

Később szót ejtek a kamerával végzett mérésről képfeldolgozásról és mindennapi eszközök

helytállóságáról mérési feladatokban.

Ezt követően darts modelljének pontosítása érdekében gépi tanulás módszereit hívom

segítségül identifikációs feladat megoldásához.

Végül összegzem tapasztalataimat, a felmerülő problémákat, és ötleteket adok a

megoldásukhoz.



Mintavételes nemlineáris rendszerek stabilitásvizsgálata

(Stability analysis of sampled-data non-linear systems)

Haba Tamás BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI

A pozíciószabályozás a mechatronika egyik alapvető feladata, ugyanis a műszaki gyakorlatban

(robotika, automatizálás, telemanipuláció) gyakran egy előírt pozíció elérése vagy egy

meghatározott pálya követése a cél. A szabályozók napjainkban szinte kizárólag számítógép

segítségével kerülnek megvalósításra, melyek jellegükből eredően mintavételes rendszerek.

Tervezésük során kulcsfontosságú szerepet kap a stabilitás kérdése, amely témával a

szakirodalom a szabályozástechnika kezdete óta foglalkozik. A stabilitási kritériumok

felállításához használt modellek bizonyos fizikai jelenségekre csak becslést adnak, vagy

teljesen elhanyagolják azokat. Például a száraz súrlódás hatását stabilizáló jellege miatt a

stabilitásvizsgálat során legtöbbször elhanyagolják. Ezen dolgozat célja a mintavételezés és a

súrlódás hatásainak vizsgálata.

A mechatronika egyik széles körben elterjedt beavatkozó szerve az egyenáramú villamos

motor, így célszerűnek bizonyult egy ilyen eszköz segítségével vizsgálni az effajta

mintavételes, nemlineáris rendszereket. A stabilitásvizsgálat analitikus módszerekkel történő

elvégzéséhez egy matematikai modell állítható fel a kísérleti eszközre. A modell paraméterei

különböző paraméteridentifikációs módszerekkel optimalizálhatók, ezen felül külön vizsgálatra

került a rendszer súrlódási karakterisztikája is. Sikerült kellően pontosan illeszteni a modellt a

motoron végzett mérési adatokhoz, így ebből kiindulva a stabilitásvizsgálatot a matematikai

modellen is el lehetett végezni a stabilitási kritérium felállításával.

A számítási eredmények validálásához egy speciálisan erre a célra tervezett mérőrendszer

készült el. A mérőrendszer képes hard real-time jelfeldolgozásra és szabályozásra,

mindemellett a különböző szabályozási paraméterek (arányos tag, mintavételi idő stb.)

dinamikusan változtathatók működés közben Simulink Desktop Real-Time környezetből. A cél

egy olyan stabilitási térkép felállítása volt, ahol a mintavételezési idő és az arányos tag

függvényében kereshető a stabil paramétertartomány. A hatékonyság növelésének érdekében a

feltérképezés teljesen automatizálva történt, így több száz kísérlet futott le. A stabilitási határ

keresése során az intervallumfelezési algoritmus többdimenziós kiterjesztése segítségével

kevesebb mérés elvégzésével lehetett kellően pontos eredményt elérni.



Egy szabadságfokú rendszer képfelismerésen alapuló felhőszabályozásának

vizsgálata

(Analysis of an image processing based 1 DoF cloud control system)

Forrai Benedek BSc, Sipos Bence BSc


Konzulens: Dr. Korondi Péter, egyetemi tanár, MOGI

Az ipari képfeldolgozás új eredményei egyre pontosabb modellekkel segítik az automatizáció

terjedését; manapság pedig már az sem utópia, hogy egy kamerarendszer ne csak számlálási-

vagy minőségellenőrzési, hanem mozgásszabályozási feladatokban is alkalmazva legyen. A

szabályozás gyors feldolgozást igényel, erre két lehetőség van: az egyik a végpontban történő

feldolgozás, a másik pedig egy központi szerveren vagy egy részleg szerverén való kiértékelés.

A nagy szenzortechnikai cégek prémium termékei azok a kamerák, amelyek

feldolgozóegységgel is bírnak, így megkönnyítve az integrálást, azonban ezek az eszközök

gyakran két-háromszorosába is kerülhetnek ugyanazon gyártó “egyszerű”

kameramegoldásának. A dolgozat célja megvizsgálni, hogy a drágább megoldásra alternatívát

nyújtva, egy dinamikai rendszer milyen feltételek mellett szabályozható távolról lokális

hálózaton lévő vagy felhő alapú feldolgozással.

A vizsgált, egy szabadsági fokú rendszerünk kamera kép alapján szabályoz pozíciót, a

képfeldolgozás a rendszertől távol történik, és csak a beavatkozó jelet kapja vissza a mérési

összeállítás. A szabályozásban nagy problémát jelent az időkésleltetés, és az, hogy a

késleltetésnek sokszor nagy a szórása. Erre vonatkozóan is történtek mérések több eltérő

kommunikációs protokoll és hardver konfiguráció mellett.

A méréseink következtetéseként a feladat bonyolultságának függvényében meghatároztuk,

hogy mely esetekben van létjogosultsága a távoli szabályozásnak mind preformancia, mind

költséghatékonyság szempontjából.



Állandó mágneses motorok szabályozásának matematikai modellezése

(Mathematical modeling of permanent magnet drive controls)

Tóth-Katona Tamás BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI

Dr. Stumpf Péter Pál, adjunktus AUT

Az állandó mágneses motorok szabályozási módszerei hasonlóak lehetnek egymáshoz, ennek

oka a hasonló fizikai felépítésükből vagy hasonló fizikai jelenségeikből adódik. Ez

megfigyelhető a DC és PMSM motorok szabályozásainak példáján keresztül.

Munkám során a DC motor folytonos idejű kaszkád szabályozását vizsgálom először. Kitérek

az indukált feszültség fontosságára, vizsgálva, hogy milyen rendszerparaméterek esetén

szükséges modellezése és hogyan változtatja meg a sebesség szabályozó tervezését, továbbá

milyen paraméterválasztás mellett elhanyagolható az indukált feszültség hatása.

A DC motor vizsgálata során kapott eredmények felhasználhatóak a PMSM motor

szabályozásához, mivel a PMSM motor mezőorietált szabályozásakor a rendszer nyomaték és

fluxus szabályozása hasonló módon lesz modellezhető, mint a DC motor kaszkád szabályzása.

Az analóg rendszerek hátránya hogy, megvalósítása költségesebb, mint a legtöbb olcsó digitális

megvalósítás. Ebből adódóan érdemes vizsgálni a diszkrét idejű szabályozó tervezését is és

összehasonlítani a folytonos idejű szabályozással.

A diszkrét idejű szabályozás során a visszacsatolás adott idejű mintavételezéssel és a diszkrét

PI szabályzók által adott beavatkozójel nulladrendű tartóként avatkozik be. A DC motor

diszkrét idejű kaszkád szabályzása esetén a P-I stabilitási térképeket vizsgálom a

mintavételezési idő függvényében, figyelembe véve, hogy a belső szabályzási hurok

mintavételezési ideje tizede a külső szabályzási hurok mintavételezésének.

Numerikus számításokkal keresem a legnagyobb mintavételezési időt ami mellett az adott

paraméterű DC motor még stabil működésű lehet, a leggyorsabb beálláshoz tartozó P-I

értékeket a sebességszabályozó és az áramszabályozó huroknak egyaránt. Továbbá a kapott

időállandókat összehasonlítom a folytonos idejű szabályzás időállandóival. Ugyanúgy, mint a

folytonos idejű szabályzás esetén a módszertan felhasználható a PMSM motorok, ezen esetben

diszkrét idejű mező orientált szabályozásában.

Az eddigiek során a szabályzási hurkokat ideálisnak tekintettem, tehát nem volt holtidő, ez

azonban nem elhanyagolható jelenség hiszen a számítások feldolgozása, a mintavételezés mind

időt vesz igénybe, így létrejön holtidő.

A holtidő hatása is figyelembe vehető, a folytonos idejű szabályzásra és a diszkrét idejű

szabályzásra nézve is. Általánosságban elmondható hogy a holtidő csökkenti a rendszer

stabilitását. Ezzel összességében egy irányadó elemzést készítve a permanens mágneses

motorok szabályozásáról.





OPTOMECHATRONIKA



Elnök: Dr. Várady Géza, egyetemi docens

Titkár: Urbin Ágnes, tanársegéd

Tag: Németh Zoltán, tervező mérnök

Gémesi Szabolcs, vezető világítástechnikai mérnök.

9:00 Hegyes Szilárd Máté

TiO2 rétegleválasztás paramétereinek optimalizálása MWAR rétegek

kialakításához

Konzulensek: Mészáros Gergő, kutatási vezető

Dr. Nagy Balázs Vince, egyetemi docens

9:20 Dominek Márk

Spektrális megjelenítés és virtuális valóság elemzése színvisszaadás és

színminőség vizuális vizsgálatának eszközeként

Konzulens: Dr. Nagy Balázs Vince, egyetemi docens

9:40 Lukács Márk, Lajtos Máté, Ágoston Dorottya

Élelmiszeripari színminták spektrális tulajdonságainak időfüggés

vizsgálata

Konzulensek: Urbin Ágnes, tanársegéd

Dr. Sipos László, egyetemi docens

10:00 Érseki Balázs

HDR fotózás és HDR renderelés összehasonlítása

Konzulens: Pizág Bertalan, doktorandusz



10:20 Harkányi Gábor György

Drón megfigyelés Basler és PTZ kamerákkal

Konzulens: Dr. Ábrahám György, professor emeritus

10:40 Kiss Zsanett

Űrszonda kameráinak optikai vizsgálata

Konzulens: Dr. Nagy Balázs Vince, egyetemi docens



TiO2 rétegleválasztás paramétereinek optimalizálása MWAR rétegek

kialakításához

(Optimization of TiO2 thin film deposition for MWAR coatings)

Hegyes Szilárd Máté BSc

[email protected]

Konzulensek: Mészáros Gergő, kutatási vezető, ELI-HU

Dr. Nagy Balázs Vince, egyetemi docens, MOGI

A 2019-es nyári szünetben az ELI-ALPS Lézerkutató intézetben töltöttem a Bsc. képzésembe

foglalt kötelező hat hetes nyári gyakorlatomat, ahol egy nemzetközileg is egyedülálló

kutatóintézet munkájában vettem részt és mindennapjaiba szereztem betekintést.

A gyakorlatomat az ELI-ALPS Tudományos Igazgatóság, Kutatási Technológia Kiszolgáló

Egységen belül választott szakirányomnak megfelelően az optikai műhelyek laborjaiban

végeztem, ahol a laborokban egyedi optikák gyártása-, mérése és egyedi vékonyréteg struktúrák

tervezése, valamint leválasztása a fő feladat. A gyakorlatom során pontosan titán-dioxid rétegek

készítésében és vizsgálatában vettem részt, melyeket különböző technológiákkal és

paraméterekkel alakítunk ki. A feladatom az egyes technológiai paraméterek

rétegtulajdonságokra gyakorolt hatásának vizsgálata, receptúráinak (technológia) kidolgozása

volt, ezzel elősegítve multiréteg struktúrák optimalizációját. Emelet meg kellett ismerkedjek a

leválasztási módszerek mechanizmusaival, a nagyvákuumú vákuumrendszerekkel, a kamra

szabályozási rendszereivel és mérőműszereivel, valamint az ellipszometriás mérési

módszerekkel. A paraméterek megállapítására azért volt szükség, hogy a továbbiakban

szilícium oxid mellett a vele, nagy kontraszttal bíró TiO2-vel is megbízhatóan tudjanak

különböző hullámhossztartományú és struktúrájú antireflexiós rétegeket készíteni.

A vékonyréteg labor egy Pfeiffer Classic 570 típusú nagyvákuum párologtató kamra került

beüzemelésre, ami több különböző technológiai egységgel fel van szerelve. A sokféle

leválasztó forrásnak köszönhetően, de kizárólag fizikai gőzfázisú leválasztással (PVD –

Physical Vapour Deposition) képes vékony rétegek kialakítására. A készülék funkciójánál

fogva képes elektron sugárral megolvasztani az anyagot, amivel nagy olvadáspontú fémek

párologtatása is lehetséges. Emellett lehetőség van az anyagot csónakban (ellenállásfűtéses

forrás) is megolvasztani, illetve kiegészítésként rendelkezik RF és DC vezérelt magnetronos

katódporlasztó (sputtering) forrással is. Ezeket a rétegépítő módszereket továbbá ionnyaláb

forrással (IAD – Ion Assisted Deposition) is lehetséges segíteni. Ezzel a módszerrel bizonyos

keretek között igény szerint változtatható, az elkészült rétegek tömörsége (packing density),

szubsztrátra való tapadása és a törésmutatója is. Jelen konfigurációban kizárólag az ionnyaláb

porlasztásra (ion beam sputtering) nincs lehetőség a mai legprecízebb technológiák közül,

hiszen ez teljesen másfajta folyamatkamra geometriát és vákuumrendszert igényel.

A dolgozatomban a rétegkészítési folyamat egyes lépéseit és a kamra részegységeit, valamint

azok működési mechanizmusait ismertetem. A gyakorlatom során a kamrában lévő összes

forrással végeztem kísérleteket, melyek alapján meghatároztam az optimális rétegleválasztási

beállításokat.



Spektrális megjelenítés és virtuális valóság elemzése színvisszaadás és

színminőség vizuális vizsgálatának eszközeként

(Exploring Spectral Rendering and VR as a Tool for the Visual Study of

Lighting Color Rendition and Quality)

Dominek Márk MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Nagy Balázs Vince, egyetemi docens, MOGI

A projekt célja, hogy a vizuális tervezés eszközeként használjuk a virtuális valóságot. A

tervezéshez egy 3D modellező szoftvert használunk, egy fizikai alapokon nyugvó renderelő

motorral. Ezzel a valóságot jobban megközelítve tudjuk modellezni pl. egy múzeum helyiség

berendezését, alaposabban tudjuk vizsgálni a fényforrásokat, a színvisszaadást, a különböző

spektrális tulajdonságokat. A virtuálisan megtervezett helyiséget ezek után VR szemüvegbe

helyezve tudjuk megfigyelni, és ebben a környezetben vizsgálni. A projekt célja, hogy a

virtuális megjelenítést minél közelebb hozzuk a valósághoz színtani, fizikai szempontokat

figyelembe véve, valamint megvalósítsunk egy real-time renderelést VR környezetben. A

dolgozatomban bemutatom a virtuális tervezés lépéseit, majd pedig a spektrális renderelés

lehetőségeit vizsgálom.



Élelmiszeripari színminták spektrális tulajdonságainak időfüggés vizsgálata

(Time dependency analysis of food industry color samples' spectral

properties)

Lukács Márk BSc, Lajtos Máté BSc, Ágoston Dorottya BSc

[email protected], [email protected], [email protected]

Konzulensek: Urbin Ágnes, tanársegéd, MOGI

Dr. Sipos László, egyetemi docens, SzIE

Az érzékszervi bírálók minősítése során rendkívül nagy szereppel bír a színminták színének

pontossága, mivel ezekből készített teszt alapján döntik el, valaki végezhet-e vizuális

vizsgálatot vagy sem. Ezen minták elkészítésére szigorú előírások vannak, ezzel ellentétben a

tárolásukra nem vonatkoznak az előírások. Dolgozatunk célja annak meghatározása, hogy az

idő előrehaladtával a különböző hőmérsékleten tárolt minták színei hogyan változnak, és ha

változnak, milyen paraméterek befolyásolják azt. A tárolási hőmérsékleten túl a vizsgált

paraméterek közé tartozik a minták elkészítéséhez használt víz típusa és a minták színe. Ehhez

a színminták spektrális transzmisszóját ( τ(λ) ) és spektrális reflexióját ( ρ(λ) ) mértük a látható

hullámhossz tartományban, kéthetente. A projekt a Szent István Egyetem Árukezelési és

Érzékszervi Minősítési Tanszék és a MOGI Tanszék együttműködésének keretein belül fut.

Egy színmintasor 11 darab színmintából áll, ezek fokozatos átmenetet képeznek a sor kezdő

színétől (sárga, vagy piros), a színsor végső színéig (kék).

A színmintasorok abban különböznek egymástól, hogy 5 °C-on, vagy 20 °C-on voltak-e

tárolva, melyik a színsor kezdő színe, illetve desztillált-, ioncserélt-, vagy ásványvíz alapú

hordozóközegben van-e a festék feloldva.

A spektrális transzmissziót 5 nm-enként, a spektrális reflexiót pedig 10 nm-enként mértük 380

nm és 740 nm közötti hullámhossz tartományban. A reflexiós méréseket elvégeztük a

spekuláris visszaverődési komponenst belevéve, és ezt kihagyva is.

A mérések elvégzését követően az eredményeket transzmissziós mérés esetén szövegfájlban,

reflexiós mérés esetén excel tábla formájában kaptuk meg. Annak érdekében, hogy minden adat

egységesen álljon rendelkezésre, az adatokat egy pyhtonban írt kóddal dataframe típusú

objektumban tároltuk későbbi számításaink megkönnyítése érdekében.

Miután a mérési eredmények importálásra kerültek, a mérési adatokból kiszámoltuk a

színminták színpontjainak koordinátáit a CIE 1976 L*a*b* színrendszerben és ezek

összehasonlítása alapján tettünk javaslatot a minták tárolására.



HDR fotózás és HDR renderelés összehasonlítása

(Comparison of HDR photo shot and HDR rendering)

Érseki Balázs BSc

[email protected]

Konzulens: Pizág Bertalan, doktorandusz, MOGI

A kutatás célja az, hogy megvizsgáljam, számítógépes szimulációval milyen közel tudok jutni

a valósághoz. Ehhez különböző tárgyakról készült HDR fényképeket hasonlítok össze grafikai

szoftverben készült HDR üzemmódú fotorealisztikus képekkel. Ahhoz, hogy a jelenetek a

szimulációban és a valóságban leginkább megközelítsék egymást, 3D nyomtatott tárgyakat

használok. Az elkészült képeket végül matematikai módszerekkel hasonlítom össze, a

hasonlóságok és különbségek azonosításához.

A HDR azaz magas dinamikatartományú képek alapvetően abban különböznek a hagyományos

fényképektől, hogy az egy pixelen tárolt információ magas dinamikatartományú, azaz

jelentősen meghaladja a 8-10 bites lineáris ábrázolás biztosította tartományt. HDR képek

előállításához ugyanabból a beállításból készült különböző expozíciós idejű fotók szükségesek,

amiket számítógéppel feldolgozva lehet HDR képpé összeállítani.

A szimulációt OpenGL könyvtár használatával készítem el. Az OpenGL a videokártya

közvetlen programozását lehetővé tevő függvénygyűjtemény. Ezt C++ nyelvvel kombinálva

használom.

A HDR képek készítéséhez a tanszék által biztosított Basler ipari kamerákat alkalmazom, az

egyedi fotókat különféle eljárásokkal konvertálva HDR képekké. A felvételeket tervezett,

színes LED világítás mellett készítem. Az OpenGL környezetben ehhez hasonló megvilágítást

definiálok, és HDR render eljárást alkalmazva készítem el a képek szimulált megfelelőit.

Az összehasonlítást statisztikai alapon végzem, kiemelve a képek hasonló és eltérő részleteit,

és magyarázatot keresni ennek okaira. Végül pedig értékelni a szimulációs szoftver

alkalmasságát fizikai szimulációk végzésére.



Drón megfigyelés Basler és PTZ kamerákkal

(Drone detection with Basler and PTZ cameras)

Harkányi Gábor György MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Ábrahám György, professor emeritus, MOGI

A dolgozat egy drónok optikai megfigyelésével foglalkozó projekthez kapcsolódva készül.

Ennek a projektnek a célja, hogy nagylátószögű kamerákkal észleljék tiszta égbolton drónok

megjelenését szabad (nem városi) környezetben, majd teleobjektíves, mozgatott rendszerrel

kövessék a drón mozgását, és osztályozzák az objektumot a nagyfelbontású kép alapján.

A projekthez csatlakozásom első fázisában Basler kamerák álltak rendelkezésre, így ezekkel

készültek repülő drónokról felvételek, és a Basler kamerák képkinyeréséhez lett szoftver

fejlesztve. Később átálltunk a végleges rendszerbe is kerülő PTZ kamerák használatára,

melyekkel már pozícionálni is lehet.

A képfeldolgozási feladat három fázisra osztható:

1. A nagylátószögű kamerán a megjelenő drón detektálása, a pozíciójáról kimenő jel képzése

és a vezérlés átadása.

2. A kapott pozícióra a mozgatott teleobjektíves kamerával ráállás, és a drón képközépen

tartása.

3. A nagyfelbontású kép elemzése: a drón nagyságának és típusának megállapítása.



Űrszonda kameráinak optikai vizsgálata

(Asteroid framing camera optical performance test)

Kiss Zsanett MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Nagy Balázs Vince, egyetemi docens, MOGI

Az ipari képfeldolgozás új eredményei egyre pontosabb modellekkel segítik az automatizáció

terjedését; manapság pedig már az sem utópia, hogy egy kamerarendszer ne csak számlálási-

vagy minőségellenőrzési, hanem mozgásszabályozási feladatokban is alkalmazva legyen. A

szabályozás gyors feldolgozást igényel, erre két lehetőség van: az egyik a végpontban történő

feldolgozás, a másik pedig egy központi szerveren vagy egy részleg szerverén való kiértékelés.

A nagy szenzortechnikai cégek prémium termékei azok a kamerák, amelyek

feldolgozóegységgel is bírnak, így megkönnyítve az integrálást, azonban ezek az eszközök

gyakran két-háromszorosába is kerülhetnek ugyanazon gyártó “egyszerű”

kameramegoldásának. A dolgozat célja megvizsgálni, hogy a drágább megoldásra alternatívát

nyújtva, egy dinamikai rendszer milyen feltételek mellett szabályozható távolról lokális

hálózaton lévő vagy felhő alapú feldolgozással.

A vizsgált, egy szabadsági fokú rendszerünk kamera kép alapján szabályoz pozíciót, a

képfeldolgozás a rendszertől távol történik, és csak a beavatkozó jelet kapja vissza a mérési

összeállítás. A szabályozásban nagy problémát jelent az időkésleltetés, és az, hogy a

késleltetésnek sokszor nagy a szórása. Erre vonatkozóan is történtek mérések több eltérő

kommunikációs protokoll és hardver konfiguráció mellett.

A méréseink következtetéseként a feladat bonyolultságának függvényében meghatároztuk,

hogy mely esetekben van létjogosultsága a távoli szabályozásnak mind preformancia, mind

költséghatékonyság szempontjából. Munkám során a göttingeni Max Planck Institut für

Sonnensystemforschung egy kutatócsoportjával dolgozhattam együtt, akik űrkamerákat

készítenek fel és küldetéseik során alapvetően aszteroidák és üstökösök felszínéről készítenek

felvételeket. Munkám során részt vehettem egy új projekt előkészületeiben. A csapat két

kamerát készít fel a HERA nevű küldetésre, mely során aszteroidák felszínét fogják vizsgálni.

A kamerák kilövése előtti készületek során optikai tesztekkel vizsgáltuk a CCD detektor és a

szűrők optikai tulajdonságait. A mérések során vizsgáltuk a kamerák elektronikájának

előfeszítését, sötét áramot mértünk, vizsgáltuk a homogenitását a rendszereknek, a detektorok

linearitását, a detektor kiürítését, valamint a pontszórásfüggvényeket. Dolgozatom során

bemutatom a méréseket, valamint az általam készített kiértékelő algoritmusokat. Az

eredményeknek fontos szerepük van a döntésben, hogy a küldetés megvalósul-e, ezen kívül a

későbbi képek feldolgozásához is segítséget adnak.





ORVOSTECHNIKA

Helyszín: Mt épület, Anyagvizsgáló labor


Elnök: Prof. Mészáros István, egyetemi tanár

Titkár: Károly Dóra, tanársegéd

Tag: Dr. Berecz Tibor, adjunktus

Andorfi Tamás, optometrista, egészségügyi mérnök

Maróti János Endre, doktorandusz

9:00 Szalai Enikő

Kiterjedt csonthiányos környezetben alkalmazott vápakosarak rögzítését

szolgáló csavarok végeselem vizsgálata

Konzulensek: Dr. Sződy Róbert, főorvos (POTI)

Dr. Borbás Lajos, professzor emeritusz (EDUTUS)

Dr. Váradi Károly, egyetemi tanár (GT3)

9:20 Teremi Zsuzsanna

Additívan gyártott szentek

Konzulens: Károly Dóra, tanársegéd

9:40 Izsó Izabella

Koszorúérsztent bevonatok fejlesztési lehetőségei

Konzulens: Asztalos Lilla, doktorandusz

10:00 Szünet

10:20 Mészáros Fanni

Állati anatómiai modell tervezése, intubációs folyamatok gyakorlására

Konzulens: Pammer Dávid, tanársegéd



10:40 Leveles Borbála

Tetoválótűhegyek károsodása


11:00 Simon Ágota

Törött ortopédiai implantátumok károsodásanalízise




Kiterjedt csonthiányos környezetben alkalmazott vápakosarak rögzítését szolgáló csavarok

végeselem vizsgálata

(Finite element analysis of screws for fastening acetabular cages used in extensive bone

deficiency environments)

Szalai Enikő MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Sződy Róbert, főorvos, Országos Traumatológiai Intézet

Dr. Borbás Lajos, professzor emeritusz, EDUTUS

Dr. Váradi Károly, egyetemi tanár, GT3

A tanulmány az ortopéd csavarok viselkedésével foglalkozik vápakosár beépítésének

környezetében. A vizsgálat során tengelyirányú átmenő furattal rendelkező és hagyományos

ortopéd csavarokat hasonlítunk össze. A cél az, hogy felderítsük, érdemes-e kanülált csavart

alkalmazni, az adott, medence környéki terhelések mellett, valamint hogy megvizsgáljuk,

hogyan viselkednek a furatos csavarok a csonthiányos környezetben összehasonlítva a

hagyományos csavarokkal.



Additívan gyártott szentek

(Additive manufactured stents)

Teremi Zsuzsanna MSc

[email protected]


Az utóbbi években robbantak be a köztudatba az additív technológiák eljárásai, ehhez képest

az iparban már évtizedek óta alkalmazzák prototípusok vagy egyedi alkatrészek előállításához.

A hagyományos gyártástechnológiákhoz képest az additív gyártás nagy előnye a költség- és

időhatékonyság mellett a környezettudatosság is. Alkalmazásuk az implantátumok és egyedi

segédeszközök, műtéti készülékek gyártásában kézenfekvő, hiszen a korszerű informatikai

rendszereket felhasználva egyénre szabott megoldásokat nyújtanak.

A sztentek olyan különleges felépítésű szövetbarát fémhálók, amelyeket a különböző okok

miatt beszűkült érszakaszba helyezve, az erek falát széttartva és megtámasztva a vér megfelelő

áramlását biztosítják. Gyártástechnológiai szempontból a sztentek vagy huzalból

mikrohegesztéssel vagy csőből lézersugaras vágással és különböző befejező

felületkezelésekkel készülnek. Az additív gyártástechnológia fejlődésével felmerül a kérdés,

hogy gyártható-e sztent valamilyen 3D nyomtatási technológia segítségével. A kutatás célja

kideríteni, hogy a jelenlegi fémporos DMLS technológiával lehetséges-e sztentek gyártása, és

amennyiben igen, azok milyen funkcionális tulajdonságokkal rendelkeznek.



Koszorúérsztent bevonatok fejlesztési lehetőségei

(Opportunities for development of coronary stent coatings)

Izsó Izabella MSc

[email protected]

Konzulens: Asztalos Lilla, doktorandusz, ATT

Évente körülbelül 17 millió ember hal meg világszerte szív-és érrendszeri megbetegedésekben,

különösen szívrohamban vagy stroke-ban. A kardiovaszkuláris betegségek csaknem egyenlő

mértékben érintenek férfiakat és nőket is. Bár a szívrohamok és az agyvérzés a világ minden

táján a főbb halálokok közé tartozik, az ilyen okok miatt bekövetkező idő előtti halálesetek kb.

80% -a elkerülhető lenne a fő kockázati tényezők - a dohányzás, az egészségtelen étkezés és a

fizikai inaktivitás – elkerülésével (WHO, 2011).

Ahogy nőtt a beavatkozások száma, úgy egyre több komplikáció merült fel a beültetett

sztentekkel kapcsolatban. Az egyik probléma az in-sztent resztenózis, melynek során az

implantátummal kitágított érszakasz újra összeszűkül, kockáztatva ezáltal a beteg életét. A

másik súlyos probléma a sztent trombózis, amikor a trombociták (vérlemezkék) kitapadnak az

idegentest falára és aktiválódnak, vagyis véralvadást indítanak el, így okozva trombózist. Ezen

problémák orvoslására terjedtek el a 2000-es évek elején az ún. gyógyszerhatóanyagot

kibocsátó sztentek, másnéven DES-ek. Ugyanakkor csak úgy, mint a fémsztentek esetében

ennek a technikának is megvannak a maga hátrányai. A hatóanyagot kibocsátó polimer ugyanis

nem csak a simaizomsejtek proliferációját gátolják, hanem adott esetben akadályozzák a

sztentbordák újraendotelizációját fokozva ezáltál az akut sztent trombózis veszélyt. Ez a

tökéletlen endotelizáció vezet a késői, egy éven túli sztent trombózis kialakulásához, mely

kifejezetten a DES-ekre jellemző. Továbbá ezek a polimerek igen sérülékenyek, akár a tágítás

során is sérülhetnek, nem beszélve ezen sztentek gazdasági és anyagi vonzatairól.

Ezeknek a bevonatoknak rengeteg előnyös és hátrányos tulajdonságát tárták már fel kutatások,

de a felületet, mint a polimer delaminálódására való hatását még nem, vagy csak kevesen

vizsgálták.

A kutatás célja a sztentek felületén olyan felületkezelési módszer alkalmazása, amellyel a

bevonatkárosodás mértéke csökkenthető. Továbbá a különböző felületkezelési módszerek

összehasonlítása tömegméréssel, sztereomikroszkóppal és pásztázó elektronmikroszkóppal,

majd egy olyan felületkezelési módszer kidolgozása, mellyel a delaminálódás mértéke

csökkenthető. A kémiai felületkezelésekhez a berendezések és a 316L lapkák az

Anyagtudomány és Technológia Tanszéken rendelkezésemre álltak, valamint a felületkezelés

és a bevonatkészítés minősítéséhez alkalmazható berendezések is.



Állati anatómiai modell tervezése, intubációs folyamatok gyakorlására

(Design of a canine mannequin for practicing intubation)

Mészáros Fanni MSc

[email protected]

Konzulens: Pammer Dávid, tanársegéd, ATT

Az általános orvostanhallgatók képzése folyamán nagy figyelmet fordítanak a beavatkozások

gyakorlati elsajátítására, a különféle taneszközök szerves részét képezik az oktatásnak. Az

állatorvosi képzés területén is szükséges olyan anatómiai segédeszközök, szimulátorok

alkalmazása, melyek az elméleti tananyag elsajátítását követően segítik a hallgatók hatékony

felkészülését, klinikai tapasztalataik fejlesztését. Ezen eszközök használatának fontossága

abban rejlik, hogy általuk a hallgatók reális képet kapnak a valódi beavatkozások folyamatáról.

Magyarország az állatorvosi anatómiai gyakorló modellek elterjedtségét tekintve még igencsak

gyerekcipőben jár, ennek következményeképp számos kritikus és rutinszerű klinikai

beavatkozás gyakorlása nincs megfelelő módon biztosítva a hallgatók számára. Kutatásunk

középpontjában ezen beavatkozások egyike, az intubáció folyamata, illetve ennek gyakorlását

segítő anatómiai modell megtervezése állt. Munkánk során egy átlagos kutyafajtára nézve

foglalkoztunk a gyakorló modell előállításának lehetőségeivel.

Az egyedi anatómiai gyakorló modellek minden esetben olyan geometriai sajátosságokkal

rendelkeznek, amelyek egy hagyományos gyártósorra tervezett és azon készített rendszerek

esetében nem valósíthatók meg. A projekt idején több prototípust készítettünk, amelyekhez

bonyolultságuk függvényében kerültek kiválasztásra a gyártástechnológiák.

A hagyományos gyártástechnológiáktól eltérő technológiákat használtunk (pl. additív

technológiák), ezekkel ugyanis hatékonyan lehet kisszériás, teljes valóságnak megfelelő

anatómiai modelleket előállítani. A 3D-s modellek alapját a klinikumban használt képalkotó

eljárások, CT és MR felvételek szolgáltatták, melyek kellő részletességgel rendelkeznek a

feldolgozáshoz.

A koncepció kidolgozása során az egyik legfőbb szempontunk az volt, hogy a folyamat később

könnyedén adaptálható legyen más kutyafajtákra, illetve egyéb állatokra is.



Tetoválótűhegyek károsodása

(Damaging of tattoo needle tips)

Leveles Borbála MSc

[email protected]


Mára már elfogadott tény, hogy a tetoválás nem a bűnözés jelképe, hanem egy művészeti ág,

amely számtalan különböző formában és stílusban kifejezhető. Legtöbbünk ismer tetoválással

rendelkező barátot vagy családtagot, vagy akár saját maga is rendelkezik eggyel. Ezen

tetoválások egyénről egyénre különböző emlékeket, jellegzetességeket vagy személyes

üzeneteteket képviselhetnek.

A tetoválások készítése során vékony tűk segítségével festéket juttatnak be az emberi hámréteg

alá, az irharétegbe. Ez az eljárás egészségügyi szempontból kevéssé kutatott. Egy szalonban

lényegében bárki csinálhat tetoválást, és mivel nem minősül orvostechnikai eljárásnak, nem

szükséges hozzá semmilyen végzettség. Jelenleg nincsen szabadalmazott eljárás sem a tetoválás

menetére, sem az eszközeire, azaz minden művész azzal dolgozik, amivel szeretne, és amit a

gyártók forgalmaznak.

Minden tetoválóművészek által használt tű egyszerhasználatos, több kisebb tűhegyből áll,

amelyeknek a végei a mechanikai igénybevétel hatására károsodnak, „tompulnak”. Jelen

kutatásomban megvizsgálom a tetoválótűket orvostechnikai szempontból, elsősorban a tetováló

tűhegyek károsodására koncentrálva.

A tűhegyeket meghatározott ideig, adott nyomóerővel műbőrön járatom, és adott időközönként

megvizsgálom elektronmikroszkóp alatt a károsodás mértékét. A tűk károsításához egy Riley

típusú tetoválógépet használok, ami a klasszikus modellnek számít. A kutatáshoz 5 tűhegyes

tűket használok fel, amelyek körkörös elrendezésben vannak összeforrasztva a vezetőrúddal.

Kialakításuk a piacon kapható legáltalánosabb változat „standard”, azaz lekerekített kúpos

formájú, a tűhegyek anyaga rozsdamentes acél, a forraszé pedig ón vagy ezüst.

A pásztázó-elektronmikroszkópos képek alapján megvizsgálom, hogy a használat során

mennyire romlik a tűhegy minősége, hogyan tompul a vége. Ez kulcsfontosságú, hiszen ennek

hatására akár pontatlanabbá válhat a tetoválás kontúrja, és a páciensnek is nagyobb fájdalmat

okozhat a művelet. Emellett a forrasztáson megjelenő repedéseket is megvizsgálom, mivel

ennek következtében a tűhegyek jobban kihajlanak. A csorba tűhegyekről pedig akár nikkel és

króm is kerülhetnek a vérkeringésbe, amely allergén reakciókat válthat ki.



Törött ortopédiai implantátumok károsodásanalízise

(Damage analysis of broken orthopedic implants)

Simon Ágota MSc

[email protected]


Témámként a revíziós műtétek során eltávolított csípőimplantátumok vizsgálatát választottam.

Világszerte egyre gyakoribb eljárás a csípőízület protézissel való pótlása. A protézis egy

szárból, egy fejből illetve egy vápából épül fel. A protézis szára lesz a femurba helyezve, a feje

a femur fejét fogja helyettesíteni, amely a vápába fog illeszkedni.

A leggyakoribb anyag amiből készül a protézis az a titán vagy a rozsdamentes acél ötvözete, de

létezik még fém illetve kerámia együttes alkalmazása is. A protézist többféleképpen lehet

rögzíteni a csontba. Az egyik ilyen technika a cementezés, a másik pedig a protézis préselése a

csontszerkezetbe.

Egy csípőprotézis átlagos életkora 20-25 év. Vannak olyan betegek, akik 30 év múlva is

panaszmentesek, illetve olyanok, akik pár éven belül a protézis károsodásával jelentkeznek. A

károsodást kiváltó ok többféle lehet. A károsodás lehet a protézis fej kificamodása a vápából,

illetve a protézis törése. A törések leggyakrabban a nyaki szakaszon következnek be, és

nagyrészt a férfiak esetében a fizikai igénybevétel miatt, de a protézis szára is törhet a femurban,

és akár a femurral együtt is.

A törést kiváltó ok, lehet a kor előrehaladtával jelentkező csontritkulás, de akár egy nem

megfelelő illesztés, vagy a protézis nem rendeltetésszerű használata is. A sérült protézist egy

revíziós műtét során távolítják el, és helyettesítik egy új protézissel.

Ilyen revíziós műtétből származó implantátumokat fogok megvizsgálni. Az implantátumok

között lesz egy eltört protézis szár, egy vápa, illetve egy eltört ortopédiai rögzítő eszköz. A

vizsgálat során fraktográfiai analízist fogok elvégezni. Az ortopédiai rögzítő eszköz esetében

az eszközön található bevonat kopását is vizsgálni fogom, ennek az okát, lehetséges hatását a

törésre.

A fraktográfiai vizsgálat során az implantátumokat optikai mikroszkóppal, elektron

mikroszkóppal, illetve röntgen mikroszkóppal is elemezni fogom. Az implantátumokon további

kémiai és metallográfiai anyagösszetétel szerint is vizsgálni fogom, illetve célom az anyag

keménységének és szakítási jellemzőinek a meghatározása. A metallográfiai vizsgálat során az

anyag összetételét tudom megállapítani a szemcseméret segítségével, melyet maratás után

kapok meg. A szakítóvizsgálathoz az implantátum szárából egy szakító próbatest lesz

megmunkálva, ezt a próbatestet fogom elszakítani. Minden elért eredményt a szabványban

előírt értékekkel össze fogok hasonlítani.

Vizsgálataim végére, az eredményekből következtetni szeretnék a törést illetve károsodást

kiváltó okra illetve, hogy a beteg mit tehetett volna azért, hogy a károsodás ne történjen meg.





POLIMER ANYAGTUDOMÁNY

Helyszín: MT épület Polimertechnika Tanszék laborelőadó


Elnök: Prof. Dr. Vas László Mihály, címzetes egyetemi tanár

Titkár: Dr. Hajba Sándor, adjunktus

Tag: Dr. Meiszel László, tanácsadó, Polinvent Kft.

Dr. Molnár Kolos, adjunktus

9:00 Kiss Csanád

Határfázisok vizsgálata bazaltszál erősítésű, fröccsöntött kompozitokban

Konzulensek: Dr. Mészáros László, egyetemi docens

Petrény Roland, PhD hallgató

9:20 György Levente, Sipos Bence

Polimer felület spektrális reflexióján alapuló anyagfelismerés, gépi tanulás

használatával

Konzulens: Dr. Mészáros László, egyetemi docens

9:40 Kiss Zsolt

FDM gyártástechnológiával készült poliamid mátrixú szénszálas

kompozitok időfüggő mechanikai tulajdonságainak vizsgálata

Konzulensek: Dr. Kovács Norbert Krisztián, adjunktus

Dr. Bakonyi Péter, adjunktus

10:00 Szuchács Anna

Ráfröccsöntéssel készült alkatrész szimulációs modelljének létrehozása

Konzulensek: Dr. Kovács József Gábor, egyetemi docens

Boros Róbert, PhD hallgató



10:20 Keszei Kitti

Protézis anyagok újszerű gyártástechnológiája


Dr. Szebényi Gábor, adjunktus

Ureczki Ágnes, PhD hallgató



Határfázisok vizsgálata bazaltszál erősítésű, fröccsöntött kompozitokban

(Investigation of the boundary phases in injected composites reinforced

with basalt fiber)

Kiss Csanád MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Mészáros László, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék

Petrény Roland, PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék

Manapság, ha polimer rendszerekről, termékekről beszélünk, igen nagy eséllyel egy polimer

kompozitról van szó. Ugyanis igen nagy teret hódítottak a tudományos és mindennapi életben

egyaránt. Ez köszönhető az igen jó mechanikai tulajdonságainak, amelyet legalább két,

egymástól valamilyen tulajdonságában eltérő anyag párosításával tudnak elérni. Azonban az

adott termék végső jellemzői nem csak ezen két alkotó saját jellemzőitől függnek. Bár a mátrix

és erősítő anyag tulajdonságai igen erősen hatnak erre, ugyanilyen fontos hatása van a két alkotó

„között” fellelhető inhomogén fázisnak, amelyet a szakirodalom „határfázisnak” nevezett el

[1]. Ennek tulajdonságai nagyban függnek a mátrixanyagtól és az erősítő anyagtól, valamint

azok kölcsönhatásától azonban ennek sajátosságai önmagában is hozzájárulnak a végső

terméktulajdonságok kialakulásához.

Korábbi kutatások során több anyagpárosítás során is vizsgálták az ott kialakult határfázisok

tulajdonságait [2], amelyek során többek között megállapították, hogy a mátrix anyaga

befolyással bír a határfázis nagyságára, valamint, hogy ez anyagi tulajdonságokat tekintve

egyfajta átmenet a mátrix és az erősítő anyag között.

Kompozit mintámnak rendre poliamid 6 valamint politejsav volt a mátrixa, valamint bazaltszál

volt az erősítő anyaga. A szakirodalomban egyelőre ezek kevéssé vizsgált anyagpárosítások,

így vizsgálatoknak vetettem alá a mintáimat. Ezek során igyekeztem föltárni a határfázis

viselkedését és tulajdonságait. Ehhez differenciális pásztázó kalorimetriás vizsgálatokat és

atomerő mikroszkópos méréseket végeztem. Ugyanis a szakirodalomban megfogalmazott

tulajdonság átmeneteket ez a két vizsgálat jól ki tudja mutatni [2].

Az eredmények, hasonlóan a szakirodalmakhoz, jól bemutatják az inhomogén határfázis

jelenlétét és tulajdonságait, valamint arra enged következtetni, hogy az általunk használt mátrix

és erősítő anyagpárosítás igen jól használható egy kompozit rendszerben, mint anyagpárosítás.

Irodalom:

[1] Papanicolau, G. C., Theocaris, P. S., Spathis, G. D.: Adhesion efficiency between phases

in fibre-reinforced polymers by means of the concept of boundary interphase. Colloid &

Polymer Science, vol. 258, 1231-1237. (1980).

[2] Seiler, J., Kindersberger, J.: Insight into the Interphase in Polymer Nanocomposites. IEEE

Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 21, no. 2, 537-547 (2014).



Polimer felület spektrális reflexióján alapuló anyagfelismerés, gépi tanulás

használatával

(Material recognition based on spectral reflection of polymer surface using

machine learning)

György Levente BSc, Sipos Bence BSc


Konzulens: Dr. Mészáros László, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék

2017-re a világ teljes polimer előállítása meghaladta a 348 millió tonnát [1], amelynek egy része

sajnos mindenféle minőségellenőrzés nélkül hagyja el a gyárakat és egészen a végfelhasználóig

nem történik semmiféle vizsgálat. A minőség-ellenőrzés egyik formája, amikor az anyag

összetételét ellenőrzik spektroszkópiai úton. Az ilyen típusú technológia bevezetése és

üzemeltetése napjainkban igen költséges.

A minőség-ellenőrzéskor azonban nem feltétlenül szükséges az anyagok kémiai szerkezetének

azonosítása, az is elegendő, ha a maga a spektrum egyezik. Ilyen megközelítés alapján a gépi

tanuló algoritmusok használata kiválóan alkalmas erre a célra. Az ilyen típusú adatfeldolgozás

nem igényli a spektroszkóp abszolút pontosságát, csupán a mérés reprodukálhatósága lényeges.

Ez lehetőséget ad olyan, a jelenlegieknél lényegesen olcsóbb eszközök használatára, amelyek

lehetővé teszik a spektroszkópia használatát olyan területeken is, ahol eddig még nem volt

gazdaságos. A gondot itt az jelenti, hogy kis mintaszám esetén kevésé alkalmazható.

A dolgozat célja egy olyan kiértékelő algoritmus fejlesztése, amivel roncsolásmentesen,

gyorsan, meg tudunk különböztetni különböző polimereket egymástól. A minták

megkülönböztetése a róluk visszavert fény spektrális eloszlásán alapul. Az újítást nem a

spektroszkóp [2] ilyen célra történő alkalmazás adja, hanem az adatok kiértékelésének újszerű

megközelítése. A kiértékelés nehézségét a kevés tanító adat okozza, mivel alacsony mintaszám

mellett nehéz a gépi tanuló algoritmusok használata. A spektroszkópból származó

tanítómintákat ún. one-shot [3][4] technikával dolgozzuk fel, ez lehetővé teszi, hogy kevés

tanítóminta segítségével is meg tudjuk különböztetni a kívánt anyagokat, anélkül, hogy több

száz mérést kellene végezni az adatok gyűjtése során.

Irodalom:

[1] https://www.plasticseurope.org/application/files/6315/4510/9658/Plastics_the_facts_

2018_AF_web.pdf (2019.09.24.)

[2] Siesler H. W.: Near‐infrared spectroscopy of polymers. Makromolekulare Chemie.

Macromolecular Symposia, 52 (1991) 113-129.

[3] Yan L., Zheng Y., Cao J.: Few-shot learning for short text classification. Multimedia

Tools and Applications, 77 (2018) 29799-29810.

[4] Koch G.: Siamese neural networks for one-shot image recognition. MSc Thesis,

University of Toronto (2015).



FDM gyártástechnológiával készült poliamid mátrixú szénszálas

kompozitok időfüggő mechanikai tulajdonságainak vizsgálata

(Analysis of the creep properties of polyamide matrix carbon fibre

reinforced composites produced with FDM)

Kiss Zsolt BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Kovács Norbert Krisztián, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Dr. Bakonyi Péter, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

A polimereknek és azok gyártástechnológiáinak nagy szerepük van az életünkben, hiszen

számos műanyag termék van jelen környezetünkben és nélkülük már-már elképzelhetetlenné

válnának mindennapjaink. A polimereket természetesen nem csak magukban használjuk,

hanem kompozitként, társítva más anyagokkal akár polimerekkel, fémekkel vagy akár

kerámiákkal. A kompozitok megjelennek a járműiparban, repülőgépiparban és minden olyan

helyen, ahol nagy mechanikai terhelést kell kibírni és viszonylag kis tömegű termékre van

szükségünk. Még hőre lágyuló mátrix esetén is sokféle polimer kompozit gyártástechnológia

létezik ilyen például a préselés és fröccsöntés, viszont az additív gyártástechnológiával történő

kompozitgyártás viszonylag új technológia, ezért ismertsége csekély, pedig használata sok

előnnyel járhat.

Az additív gyártástechnológiának köszönhetően új irányok jelenhettek meg a

terméktervezésben és a prototípusgyártásban. Ami eddig túl bonyolultnak vagy

kivitelezhetetlennek tűnt szerszámozás szempontjából az ezzel a technológiával egyszerűen

legyártható. Nem beszélve arról, hogy rengeteg pénzt spórolhatunk, ha ezzel készítünk

prototípust, hiszen a szerszámgyártás idejét és költségét is megtudjuk általa spórolni. Sokszor

használjuk csak vizuális modellnek a nyomtatott termékeket, de az utóbbi időben egyre

nagyobb mértékben kerülnek felhasználásra funkcionális modellként, illetve végtermékként.

[1].

Az egyik leggyakoribb additív gyártástechnológia az ömledékrétegzés, röviden FDM (Fused

Deposition Modeling) technológia. Ez a technológia terjedt el az otthon használatos hobbi 3D

nyomtatók körében is kiemelkedő ár-érték arányának köszönhetően. A fröccsöntéshez

hasonlóan termoplasztikus polimert használunk az FDM technológiához is. A nyomtatott

kompozit terméknek egyik nagy előnye, hogy a termék minden rétegében beállítható az

erősítőszálak orientációja, amíg fröccsöntésnél a rövid, töredezett szálak orientációja a termék

középső (mag) részében többnyire szabálytalan [1, 2].

A polimer termékeket és így a nyomtatott termékeket is többnyire deformációra méretezzük,

ezért fontos ismerni az időfüggő mechanikai tulajdonságaikat is. A dolgozatom célja az

ömledékrétegzéssel nyomtatott, szénszállal erősített poliamid kompozitok kúszásvizsgálatával

meghatározni azok időfüggő mechanikai tulajdonságait.

Irodalom:

[1] Czvikovszky T., Nagy P., Gaál J.: A polimertechnika alapjai, Műegyetemi Kiadó,

Budapest, 2007

[2] Gebhardt A.: Understanding Additive Manufacturing, Hanser, München (2011)



Ráfröccsöntéssel készült alkatrész szimulációs modelljének létrehozása

(Development of a simulation model for overmolded component)

Szuchács Anna MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Kovács József Gábor, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék

Boros Róbert, PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék

Manapság az autógyártás területén fontos a súlycsökkentés, és még fontosabb szerepet kapott

az újrahasznosíthatóság. A T-RTM technológia segítségével nagy méretű, hőre lágyuló mátrixú

kompozit alkatrészek gyárthatók. Az így létrehozott termékek újrahasznosíthatók és fém

alkatrészeket kiváltva jelentős súlycsökkentés érhető el. A T-RTM technológiával létrehozott

alkatrészek egyszerű kialakításúak, ezért a nagy méretű termékek merevsége utólagos

bordázással növelhető. A bordák ráfröccsöntés segítségével alakíthatók ki, ha a két anyag

között megfelelő hegedés jön létre [1,2].

A fröccsöntési technológiák vizsgálati lehetősége a fröccsöntési szimuláció, amellyel fejlesztési

folyamatok meggyorsíthatók, illetve olcsóbbá tehetők. Segítségével sok olyan hasznos

információ kinyerhető, amelyet a gyakorlatban nem, vagy csak nagyon költségesen kaphatunk

meg. Egy jól beállított szimulációval a továbbfejlesztés iránya is megállapítható. A fröccsöntési

szimulációs programokkal lehetőség van ráfröccsöntés vizsgálatára is, bár csak korlátok között.

A hegedés erősségének leírása szimuláció segítségével még nem megoldott, így azt előre

jósolni ilyen módon nem lehet.

A TDK dolgozatom célja megállapítani azokat a tényezőket, amelyek befolyásolják a

szimulációk eredményeit. Az így kapott információk alapján létrehozok egy olyan szimulációs

modellt, amely a valósághoz legjobban hasonlít, így az érintkező felületen létrejövő állapotokat

megfelelően leírja, és a kötés erősségégének vizsgálatához a későbbiekben jól használható.

Irodalom:

[1] R. Boros, P. K. Rajamani, és J. G. Kovács, „Thermoplastic Overmolding onto Injection-

Molded and In Situ Polymerization-Based Polyamides”, Materials, köt. 11, sz. 11, okt.

2018.

[2] Multicomponent Technologies Request PDF”, ResearchGate. [Online]. Elérhető:

https://www.researchgate.net/publication/289229299_Multicomponent_Technologies.

[Elérés: 19-márc-2019].



Protézis anyagok újszerű gyártástechnológiája

(Novel production technology of prosthesis materials)

Keszei Kitti MSc

[email protected]


Dr. Szebényi Gábor, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Ureczki Ágnes, PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék

A polimer anyagok használatának nagy jelentősége van az orvostechnikában. Mind az

alapanyagokat, mind a felhasználási területeket nézve rendkívül széles a skála. A különböző

anyagok használata lehetővé teszi a különböző, egészségügyben használt területekhez

kapcsolódó követelmények kielégítését. Ennek eredményeképp egyre nagyobb hangsúlyt kap

alkalmazásuk a különböző implantátumok esetén is. [1]

Az additív gyártástechnológiákat az 1987-es megjelenése óta, számtalan területen használják

egyre növekvő tendenciával. [2] A 3D nyomtatás olyan előnyös tulajdonságai miatt, mint a

személyre szabhatóság, bonyolult, egyedi alkatrészek gyárthatósága, vagy amiatt, hogy gyorsan

juthatunk el magáig, a késztermékig, nagy jelentőséget kapott az egészségügyben is. A 3D

nyomtatási technológiát rendkívül sok területen használják az orvostechnikán belül, amelyek

közül dolgozatom során a koponyaimplantátumokra összpontosítok.

A 3D nyomtathatóság feltétele, hogy a létrehozni kívánt geometria .stl fájlformátumban álljon

rendelkezésre. Implantátumok esetén a szükséges formátum közvetlenül orvosi eszköztárból

beszerezhető, CT, MRI segítségével. Ilyenkor a képalkotó rendszerből kinyert adatokat

feldolgozva 3D CAD modellt állítunk elő egy célszoftver segítségével, amiből stl formátumot

generálunk. [3] Így a támogató technológia felhasználásával feltáró műtét nélkül, közvetlenül

és veszteségmentesen tudunk implantátumot létrehozni.

TDK dolgozatomban arra a kérdésre keresem a választ, hogy előállítható-e a megnevezett

technológiával megfelelő ízületi protézis. A munkám során több féle gyártástechnológiával

készült UHMWPE alapanyagot vizsgálok, az eredmények kiértékelése után pedig ajánlásokat

fogalmazok meg.

Irodalom:

[1] Czvikovszky T.-Nagy P.: Polimerek Az Orvostechnikában. Műegyetem Kiadó, Budapest

(2003)

[2] Gebhardt A.: Understanding Additive Manufacturing, Hanser, München (2011)

[3] Naftulin JS, Kimchi EY, Cash SS: Streamlined, Inexpensive 3D Printing of the Brain and

Skull. PLoS ONE, Boston (2015)





POLIMER KOMPOZITOK

Helyszín: T épület Polimertechnika Tanszék T201 terem


Elnök: Dr. Toldy Andrea, egyetemi docens

Titkár: Dr. Tamás-Bényei Péter, adjunktus

Tag: de Rivo Balázs, fejlesztési csoportvezető, Zoltek Zrt.

Dr. Mezey Zoltán, adjunktus

9:00 Tatár Balázs

Gamma-sugárzással térhálósított polietilén szálak alkalmazása önerősített

kompozitokban

Konzulensek: Dr. Mészáros László, egyetemi docens


9:20 Virág Ábris Dávid

Üvegszövet erősítésű kompozit lapok deformációjának és

tönkremenetelének szálkötegcella-alapú modellezése

Konzulensek: Dr. Halász Marianna, egyetemi docens

Dr. Vas László Mihály, címzetes egyetemi tanár


9:40 Fejős András

Égésgátolt T-RTM módszerrel előállított poliamid kompozitok fejlesztése

Konzulensek: Dr. Toldy Andrea, egyetemi docens

Dr. Szebényi Gábor, adjunktus

Pomázi Ákos, PhD hallgató

10:00 Varga László József

Önerősített polipropilén kompozit gyártástechnológiájának fejlesztése

Konzulens: Dr. Bárány Tamás, egyetemi docens



10:20 Szabó Bence

Újszerű, poliamid 6 mátrixú elektromosan vezető kompozitok fejlesztése

Konzulensek: Dr. Suplicz András, adjunktus

Semperger Orsolya Viktória, PhD hallgató

10:40 Bugár-Mészáros Márton

Többtengelyű terhelésnek kitett egyirányban erősített polimer kompozitok

szilárdsági paramétereinek meghatározása genetikus algoritmus

segítségével

Konzulensek: Kovács László, PhD hallgató

Dr. Czél Gergely, adjunktus



Gamma-sugárzással térhálósított polietilén szálak alkalmazása

önerősített kompozitokban

(Application of gamma-irradiation cross-linked polyethylene fibres in

self-reinforced composites)

Tatár Balázs MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Mészáros László, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Dr. Molnár Kolos, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

A kompozitok növekvő mértékű felhasználása és a fenntartható fejlődés irányelvei

megkívánják az egyre nagyobb arányú újrahasznosításukat. A hőre lágyuló mátrixú kompozitok

újrahasznosítását és feldolgozását az erősítetlen polimerek nehézségein túl a száltördelődés is

korlátozza. Önerősített kompozitok esetén az újrahasznosítás kérdése megoldott, azonban csak

legfeljebb a mátrix jellemzőivel bíró anyagot kapunk eredményül [1]. Térhálósított szálak

alkalmazása esetén a szál és mátrix kiváló kompatibilitása megmarad, azonban a szálak, a

kialakult keresztkötések miatt megömleszthetetlenek lesznek. Ilyen szálakkal erősített

kompozitok a termoplasztikus polimerek klasszikus feldolgozási technológiáival (fröccsöntés,

extrúzió) is előállíthatók lesznek. Ezeknek a kompozitoknak a könnyebb gyárthatóságon kívül,

alakemlékező képességük is előnyös tulajdonságuk lehetne. A kompozitok felhasználásának és

gyárthatóságának vizsgálata előtt azonban szükséges megvizsgálni, hogy ezekre milyen

hatással vannak a szálak tulajdonságai. Dolgozatomban erre a kérdésre kerestem a választ.

A vizsgálatok alapanyagaként a kissűrűségű polietilént (LDPE) választottam, mert a

molekulaszerkezetében lévő elágazások kifejezetten alkalmassá teszik a nagyenergiájú

besugárzással történő térhálósításra [2].

A kísérletekhez felhasznált szálakat ömledékes szálképzéssel állítottam elő, majd gamma-

sugárzással térhálósítottam. A szálgyártási és besugárzási paramétereket egy korábbi kutatás

alapján állítottam be, így a szálak tulajdonságait már csak ellenőriznem kellett

szakítóvizsgálattal és szálátmérő méréssel. A kompozit mintákat ezekből rétegeléses (film-

stacking) eljárással képeztem, mátrixként LDPE fóliákat használtam. Az így előállított

kompozit próbatesteken pásztázó elektronmikroszkópi (SEM) vizsgálattal ellenőriztem a szálak

épségét a gyártás után. A szálarány ellenőrzésére differenciál pásztázó kalorimetriai (DSC)

vizsgálatot végeztem. A mechanikai tulajdonságokat dinamikus mechanikai vizsgálattal

(DMA) határoztam meg.

Irodalom:

[1] Pickering K. L., Beg M. D. H.: Qualiy and durability of recycled composite materials in

management, recycling and reuse of waste composites. Woodhead Publishing Limited,

Oxford, 2010

[2] Charlesby A.: Atomic Radiation and Polymers, Pergamon Press, New York, 1960



Üvegszövet erősítésű kompozit lapok deformációjának és

tönkremenetelének szálkötegcella-alapú modellezése

(Modelling the deformation and the failure process of glass woven fabric

reinforced composite laminates based on Fibre Bundle Cell theory)

Virág Ábris Dávid MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Halász Marianna, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék

Prof. Dr. Vas László Mihály, címzetes egyetemi tanár, Polimertechnika Tanszék

Dr. Molnár Kolos, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Napjainkban széles körben alkalmazunk polimer kompozit szerkezeteket. A sporteszközöktől

kezdve az autó- és repülőgépiparon át az űrkutatásig szinte mindenhol találkozhatunk polimer

kompozit alkatrészekkel, termékekkel. Ennek következtében egyre nagyobb szükség van arra,

hogy már a tervezési fázisban megfelelően pontos ismeretekkel rendelkezzünk a kompozit

szerkezetünk deformációs és tönkremeneteli tulajdonságait illetően.

Jelen dolgozatban a Vas-féle szálkötegcella (Fibre Bundle Cell) modellrendszer segítségével

modelleztem az általam előállított üvegszövet erősítésű térhálós poliészter mátrixú kompozit

lapok egytengelyű húzás hatására bekövetkező deformációs és tönkremeneteli viselkedését, és

azt vizsgáltam, hogy ez a módszer mennyire alkalmas ennek leírására.

Munkám során egyrétegű kompozit lapokat készítettem, majd a lapokból kivágott mintákon

egytengelyű húzóvizsgálatot végeztem. Ezt követően az eredményeket a szálkötegcella elmélet

felhasználásával modelleztem. Végül megvizsgáltam, hogy a modellel meghatározott

eredmények milyen kapcsolatban vannak a mérési eredményekkel, azaz a modell milyen

pontossággal írja le a szöveterősítésű kompozit lapok tényleges mechanikai viselkedését és a

vizsgálat során bekövetkező teljes tönkremeneteli folyamatot.

Irodalom:

[1] Vas L. M.: Idealizált statisztikus szálkötegcellák és alkalmazásuk szálas szerkezetek,

kompozitok modellezésére. MTA doktori értekezés (2007).

[2] Vas L.M., Tamás P.: Modelling Method Based on Idealised Fibre Bundles. Plastics,

Rubber and Composites, 37, 233-239 (2008).



Égésgátolt T-RTM módszerrel előállított poliamid kompozitok fejlesztése

(Development of flame-retardant T-RTM polyamide composites)

Fejős András BSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Toldy Andrea, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék

Dr. Szebényi Gábor, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Pomázi Ákos, PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék

Napjaink egyik potenciálisan legígéretesebb kompozitgyártási technológiája a poliamid in situ

polimerizációján alapuló T-RTM technológia, ahol az erősítőanyagot a poliamid

monomerjének kis viszkozitású ömledékével impregnáljuk, majd az a szerszámban

polimerizálódik. A kapott termék jól újrahasznosítható, azonban az autóipari felhasználáshoz

elengedhetetlen, hogy megfelelő égésgátlással is rendelkezzen. A kutatás célja olyan ϵ-

kaprolaktám alapú, T-RTM technológiával gyártott poliamid mátrixú kompozitokhoz

alkalmazható égésgátolt összetétel, és később égésgátló bevonat fejlesztése, amely szerszámban

történő bevonatolással felvihető (in mould coating) ϵ-kaprolaktám in-situ polimerizációjával

előállított szálerősített poliamid kompozitok felületére a T-RTM módszerrel történő gyártás

során. A technológiai megvalósítás szempontjából jelentős előrelépést jelent, hogy a termék fő

komponensének bejuttatása a szerszámba és a bevonat kialakítása ugyanabban a

gyártóegységben történik meg, ami mind a hatékonyság szempontjából, mind munkavédelmi

szempontból előnyös.

A megvalósítás során a hagyományos additív és a reaktív égésgátlási módszereket is

kipróbáljuk, előtérbe helyezve a foszfortartalmú, környezetbarát égésgátlók alkalmazását.

Az előállított bevonatokat először a termoanalitikai, éghetőségi eredményeket alapján szűrjük,

majd a legjobb eredményt elérő bevonatokat szénszállal szálerősített polimer kompozitok

felületére is felvisszük in mould coating módszerrel, és vizsgáljuk a kompozitok éghetőségét

és mechanikai tulajdonságait.

Irodalom:

[1] Wu Z. Y., Xu W., Xia J. K., Liu Y. C., Wu Q. X., Xu W. J.: Flame retardant polyamide

6 by in situ polymerization of ε-caprolactam in the presence of melamine derivatives.

Chinese Chemical Letters, 2008, 19(2):241-244. doi:10.1016/j.cclet.2007.12.012

[2] Vasiljević J., Čolović M., Jerman I., Simončič B., Demšar A., Samaki Y., Šobak M., Šest

E., Golja B., Leskovšek M-, Bukošek V., Medved J., Barbalini M., Malucelli G., Bolka

S.: In situ prepared polyamide 6/DOPO-derivative nanocomposite for melt-spinning of

flame retardant textile filaments, Polymer Degradation and Stability, Volume 166, 2019,

Pages 50-59, ISSN 0141-3910, doi:10.1016/j.polymdegradstab.2019.05.011.



Önerősített polipropilén kompozit gyártástechnológiájának fejlesztése

(Development of the technology of the self-reinforced

polypropylene composites)

Varga László József MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Bárány Tamás, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék

Az önerősített polimer kompozitok olyan kompozitok, amelyekben a mátrix és az erősítőanyag

is azonos anyagcsaládba tartozó polimer. E kompozitok fejlesztésének kulcskérdése a mátrix

és az erősítőanyag olvadási hőmérséklete közötti különbség növelése, elkerülendő az

erősítőanyag jelentős relaxációját, és így erősítő tulajdonságának jelentős csökkenését. Erre

lehetőséget adhat az amorf poli-alfa-olefinek (APAO) mátrixként történő alkalmazása,

amelynek olvadási hőmérséklete az izotaktikus polipropilén szálak olvadási hőmérsékleténél

lényegesen alacsonyabb. Korábbi TDK-munkámban rámutattam, hogy APAO mátrix

alkalmazásával kis sűrűségű, jó szilárdságú és kiváló energiaelnyelő képességgel rendelkező

kompozit állítható elő magas száltartalom és jó konszolidáció mellett.

Az APAO ugyanakkor nagy folyóképességű, ragadós, rendkívül nehezen kezelhető anyag, ezért

rétegeléses (film-stacking) eljárással kompozitok csak körülményesen állíthatók elő belőle. A

gyártás megkönnyítése érdekében olyan bevonatoló berendezést terveztem, amely a síkfólia

gyártósorra szerelve lehetővé teszi vékony APAO-bevonat közvetlenül az erősítő szövetre

történő extrudálását. Az így készült előgyártmányok rétegeléses eljárással feldolgozhatók. A

kompozitok gyártásának termelékenységét tovább növeli a préselés során a kettős szalagprés

(double-belt press) alkalmazása.

A kutatás során három eltérő folyóképességű APAO-tartalmú ömledékragasztót mátrixként

alkalmazva állítottam elő nagy száltartalmú önerősített kompozitokat kétféle erősítőanyaggal.

Vizsgáltam a mátrix, illetve az erősítőszövet típusának, továbbá a préselési és a vizsgálati

hőmérsékletnek a kompozitok tulajdonságaira gyakorolt hatását. Az elkészült kompozitokat

mechanikai és morfológiai vizsgálatokkal minősítettem.

Irodalom:

[1] Capiati N. J., Porter R. S.: The concept of one polymer composites modelled with high

density polyethylene. Journal of Material Science, 10, 1671-1677 (1975).

[2] Kmetty Á., Bárány T., Karger-Kocsis J.: Self-reinforced polymeric materials. Progress in

Polymer Science, 35, 1288-1310 (2010).

[3] Bárány T., Izer A., Karger-Kocsis J.: Impact resistance of all-polypropylene composites

composed of alpha and beta modifications. Polymer Testing, 28, 176-182 (2009).

[4] Swolfs Y., Zhang Q., Baets J., Verpoest I.: The influence of process parameters on the

properties of hot compacted self-reinforced polypropylene composites. Applied Science

and Manufacturing, 65, 38-46 (2014).



Újszerű, poliamid 6 mátrixú elektromosan vezető kompozitok fejlesztése

(Development of novel polyamide 6- based electrically

conductive composites)

Szabó Bence MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Suplicz András, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Semperger Orsolya Viktória, PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék

Világunkban a polimerek gyártása és feldolgozása folyamatosan bővül. A növekedés fő

hajtóereje a piac igényének kielégítése. 2017-ben a világ teljes műanyag termelése közel 350

millió tonna volt, ezen belül Európa 64,4 millió tonnát mondhat magáénak. A vevők által kívánt

követelmények folyamatosan új kihívásokat biztosítanak a kivitelezők számára, amelyek által

egyre újabb alapanyagok és eljárások fejlődnek ki. A polimerek népszerűsége a költség és

tömegcsökkentésben keresendő, hiszen a műanyagok gazdaságosan vihetők sorozatgyártásba a

hagyományos műanyag feldolgozási technológiákkal [1].

A polimerek alkalmasak töltő- és/vagy erősítőanyagok társításával valamely tulajdonságuk

számunkra előnyös módon történő megváltoztatására. Ezt előszeretettel használjuk ki, azért

hogy a műanyagok felvehessék a versenyt más anyagtípusokkal szemben. Azonban hátrányuk,

hogy a töltőanyagok a polimer mátrixban hajlamosak aggregátumok kialakítására, ezért

kiemeltem nagy figyelmet kell fordítani a megfelelő eloszlatásukra. Többek között erre a

problémára nyújthat megoldást a kaprolaktám in situ polimerizációja. Ugyanis olvadék

állapotban a kaprolaktám 3-5 mPa∙s-os viszkozitása kellő nedvesítést tud biztosítani a kompozit

rendszerben még magas töltőanyag tartalom esetén is.

Habár a műanyagokat a köztudatban szigetelőként tartjuk számon, a műszaki életben gyakran

akadnak olyan termékek, amelyeknél követelmény az adott szintű elektromos vezetőképesség

teljesítése. Az utóbbi időben ezért is vált jelentős kutatási területté a polimerek elektromos

vezetőképességének növelése. A vezetőképes polimer kompozitok alkalmazási területe többek

között elektronikai termékek kisülés elleni védelmére illetve elektromágneses árnyékolásra

terjed ki, de tüzelőanyag-cellák bipoláris lemezének alapanyagaként is használják őket. Ahhoz,

hogy értékelhető vezetőképességet érjünk el meglehetősen magas töltöttség (akár több mint 50

V%) alkalmazása szüksége, ami rontja a feldolgozhatóságot a viszkozitás növekedése által [2].

Kutatómunkám célja, hogy megvizsgáljam a kaprolaktám rendszerek és az elektromosan vezető

töltőanyagok társíthatóságát valamint az alkalmazható feldolgozási módszer kifejlesztését. A

továbbiakban arra a kérdésre keresem a választ, miként befolyásolja nagyobb mennyiségű szén

alapú töltőanyag hozzáadása a kaprolaktám in situ polimerizációs folyamatát. A kialakított

kompozitokon széleskörű vizsgálatokat végezve tárom fel a töltőanyagok hatását a

feldolgozhatóságra, valamint a polimerizált rendszer morfológiájára, feldolgozhatóságára, és

vezetőképességére.

Irodalomjegyzék:

[1] Plastics Europe: Plastics – the Facts 2018.

[2] Bánhegyi Gy., Orbán S.: Villamosan vezető műanyagok fejlesztése és alkalmazása.

Műanyagipari Szemle, 03, 2009.



Többtengelyű terhelésnek kitett egyirányban erősített polimer kompozitok

szilárdsági paramétereinek meghatározása genetikus algoritmus

segítségével

(Genetic algorithm based determination of the strength parameters of

unidirectional polymer composites under multiaxial loading)

Bugár-Mészáros Márton MSc

[email protected]

Konzulensek: Kovács László, PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék

Dr. Czél Gergely, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

A nagy szilárdságú és kis sűrűségű szerkezeti anyagok iránti igényeknek köszönhetően egyre

nagyobb mennyiségben alkalmaznak szálerősített polimer kompozitokat a repülőgépgyártástól

kezdve a motorsportban, sportszergyártásban és az energetikai iparban. Azonban a nagy

teljesítményű polimer kompozitok széleskörű elterjedését és felhasználását korlátozza a

tönkremeneteli folyamatokat leíró anyagmodellek pontatlansága, bonyolultsága valamint a

kompozitok viselkedésének hiányos ismerete többtengelyű terhelés esetén.

A lemezszerű kompozit szerkezetek tönkremenetelének meghatározásához, síkfeszültségi

állapotot feltételezve, a legegyszerűbb esetben 5 szilárdsági paraméter szükséges, amelyek

egytengelyű mechanikai tesztekből határozhatók meg. Azonban a szálirányú- és szálirányra

merőleges szilárdságok valamint a nyírószilárdság ismerete önmagában nem elegendő, mivel a

műszaki gyakorlatban általában többtengelyű terhelésnek vannak kitéve a szerkezetek és az

egyes feszültségkomponensek egymásra gyakorolt hatása jelentősen befolyásolhatja az anyag

teherviselő képességét. A multiaxiális anyagvizsgáló berendezések rendkívül drágák továbbá a

mérésekhez szükséges speciális próbatestek előállítása is rendkívül erőforrás igényes. Ha mégis

rendelkezésre állnak mérési eredmények multiaxiális tesztekből, akkor hasznos segédeszköz a

méretezéshez egy olyan program, amely adott tönkremeneteli kritérium esetén meghatározza a

szilárdsági és egyéb illesztési paramétereket az egytengelyű és többtengelyű mérési

eredmények együttes figyelemebe vételével.

A dolgozat célja, hogy unidirekcionális kompozitok szilárdsági paramétereit meghatározzam

adott túlélési valószínűség mellett úgy, hogy az egytengelyű mechanikai tesztek eredményei

mellett figyelembe vesszük a többtengelyű terhelésnek kitett UD kompozit tönkremeneteli

feszültség értékeit is. A paramétereket irányított mintavételezést alkalmazva genetikus

algoritmus segítségével határoztam meg az iparban leggyakrabban használt tönkremeneteli

kritérium szerint.





POLIMER TECHNOLÓGIA

Helyszín: T épület Polimertechnika Tanszék T200 előadóterem


Elnök: Prof. Dr. Czvikovszky Tibor, professor emeritus

Titkár: Török Dániel, doktorjelölt

Tag: Dr. Szűcs András, technológiai vezető, Cavity Eye Kft.

Dr. Szabó Ferenc, adjunktus

9:00 Urbán Máté, Nemes-Károly István

Újszerű fém-polimer vállízületi implantátum rendszer fejlesztése

Konzulensek: Dr. Szebényi Gábor, adjunktus

Ureczki Ágnes, PhD hallgató

Dr. Kocsis György, tanársegéd

9:20 Fris Dorottya Réka

Végeselemes hálófinomítási eljárás fejlesztése fröccsöntési szimulációs

alkalmazásokhoz

Konzulens: Dr. Szabó Ferenc, adjunktus

9:40 Tóth Csenge

FDM gyártástechnológiával előállított különböző típusú erősítőszálat

tartalmazó kompozit szerkezetek összehasonlító elemzése


Dr. Suplicz András, adjunktus

Dr. Szabó Ferenc, adjunktus

10:00 Párizs Richárd Dominik

Utónyomás beállítása belső nyomásgörbék segítségével

Konzulensek: Dr. Kovács József Gábor, egyetemi docens

Török Dániel, doktorjelölt



10:20 Kovács Mátyás

Indirekt üregnyomás mérési módszer feltételrendszerének kidolgozása

Konzulensek: Dr. Suplicz András, adjunktus

Dr. Kovács Norbert Krisztián, adjunktus

10:40 Varga László József

Fröccsöntött amorf poli-alfa-olefin mátrixú önerősített kompozitok

fejlesztése

Konzulens: Dr. Bárány Tamás, egyetemi docens



Újszerű fém-polimer vállízületi implantátum rendszer fejlesztése

(The developement of a new shoulder joint prosthesis system)

Urbán Máté BSc, Nemes-Károly István MSc


Konzulensek: Dr. Szebényi Gábor, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Ureczki Ágnes, PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék

Dr. Kocsis György, tanársegéd, Semmelweis Egyetem Ortopédiai Klinika

Napjainkban a várható életkor kitolódása és a felgyorsuló világban fellépő baleseti sérülések

miatt egyre több esetben van szükség teljes ízületi cserét biztosító implantátum rendszerek

alkalmazására. A leggyakrabban alkalmazott csípőprotézis műtétek mellett igen gyakran kerül

sor az alsó és felső végtagok egyéb ízületeinek, a könyöknek, a térdnek és a vállnak a műtéti

protetizálására a beteg életminőségének javítása, az ízületi funkciók visszaállítása érdekében

[1].

Az ízületi implantátumok alkalmazása évszázados múltra tekint vissza. Míg az első

implantátumok gyakran természetes anyagokból, mint például elefántcsontból készültek, a

helyüket gyorsan átvették a mesterségesen előállított, fém, kerámia és polimer alapanyagú

alkatrészeket tartalmazó rendszerek [2]. A klinikai tapasztalatok alapján egyik egy anyagból

álló rendszer sem hozott átütő sikert, a legjobb túlélési statisztikák és betegtapasztalatok a több

anyagtípus kombinálásával előállított hibrid (általában fém-polimer, fém-kerámia) rendszerek

alkalmazásával születtek. Ugyan napjainkban számos rendszer áll rendelkezésre a különböző

ízületekhez, azonban a tapasztalatok azt mutatják, hogy ezek mindegyike még fejlesztésre

szorul a fellépő problémák, mint például a túlzott kopás és a részben ehhez köthető asszeptikus

kilazulás miatt.

Mind orvosi, mind mérnöki szempontból különös kihívást jelent a vállízület protetizálása a

komplex anatómiai viszonyok, erőhatások, széles és változatos mozgástartomány és az

eredetileg rendkívül kompakt ízület miatti szűkös rendelkezésre álló hely miatt [3]. Kutatásunk

célja a vállízület mérnöki szempontból történő elemzése, orvosi és mérnöki szempontú

követelményrendszer felállítása, majd ez alapján újszerű, nagyobb várható élettartamot

biztosító protézis rendszer és az ehhez szükséges egyéb berendezések kidolgozása, tervezése.

A kidolgozott rendszer prototípusait mechanikai vizsgálatokkal minősítjük, aminek

eredményeit összevetjük a tervezéskor alkalmazott végeselemes modellekkel, hogy

meghatározzuk a továbbfejlesztés főbb irányvonalait és előkészítsük a rendszert a kisszériás

gyártásra, a cadaver és az ezt követő klinikai tesztekre.

Irodalom:

[1] Vízkelety T.: Az ortopédia tankönyve. Semmelweis Kiadó, Budapest (1999).

[2] Steven M. K.: UHMWPE Biomaterials Handbook. Elsevier Inc., Oxford (2016).

[3] Andreas M. H., Small B.: Anatomy and biomechanics of the shoulder. Orthopedic Clinics

of North America, New York (2000).



Végeselemes hálófinomítási eljárás fejlesztése fröccsöntési

szimulációs alkalmazásokhoz

(Development of finite element simulation software for

injection moulding using mesh refinement)

Fris Dorottya Réka BSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Szabó Ferenc, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

A XX. század második felétől a polimerek egyre nagyobb teret hódítottak maguknak a

fogyasztói társadalom iparában. A fröccsöntés egyike a legtermelékenyebb és legszéleskörűbb

polimerfeldolgozási technológiáknak, ami lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy

gyakorlatilag tetszőleges terméket tervezzenek, miközben gyors és költséghatékony gyártást

biztosít. Azonban a megbízható gyártási folyamat érdekében fontos meghatározni a

fröccsöntési paraméterek optimális beállításának „törékeny egyensúlyát”. Ezek a paraméterek

nagyban függenek a tervezett szerszám geometriájától is. A termelékenység növelése

érdekében gyakran használatosak többfészkes szerszámok, amelyek bonyolultabb

elosztócsatorna-rendszerrel bírnak további esetleges hibákat okozva, ha a fröccsöntési

paraméterek nincsenek optimalizálva [1].

Szimulációs szoftverekkel gyorsan és kényelmesen juthatunk előzetes eredményekhez,

felgyorsítva ezzel a tervezési folyamatot. Talán jogosan megkérdőjelezhető az egyes szoftverek

megbízhatósága, különösen akkor, ha bonyolultabb többfészkes rendszert alkalmazunk gyártás

során. A legfrissebb kutatások alátámasztják, hogy a szimulációs szoftverek valóban nem

képesek kielégítő eredményeket produkálni többfészkes szerszámok esetén, ugyanis az

ilyenkor fellépő kitöltési egyenletlenséget például sokkal csekélyebbnek tekintik, mint ami a

valóságban tapasztalható [2, 3].

Kutatásom célja a Moldflow fröccsöntési szimulációs szoftver fejlesztése hálófinomítást

alkalmazva. Célom, hogy a szoftver képes legyen kielégítő eredmények számolására

többfészkes szerszámok esetén is, miközben a szimuláció ideje a lehető legkevesebb maradjon.

[1] Czvikovszky T., Nagy P., Gaál J.: A polimertechnika alapjai, Műegyetemi Kiadó,

Budapest (2000).

[2] Wolbert M.J.: Technical analysis of adjustable melt rotation and numerical analysis of

polymer flow using CFD software. Lehigh University (2007).

[3] Nagy Á.: Development of injection molding simulation system and its material modeling.

Diplomaterv. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika

Tanszék (2016).



FDM gyártástechnológiával előállított különböző típusú erősítőszálat

tartalmazó kompozit szerkezetek összehasonlító elemzése

(Comparative analysis of fiber reinforced thermoplastic composites

fabricated by FDM process)

Tóth Csenge MSc

[email protected]


Dr. Suplicz András, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Dr. Szabó Ferenc, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Az utóbbi években egyre intenzívebb kutatás zajlik az additív gyártástechnológiával előállított

kompozitok témakörében, és az alkalmazható anyagok és a technológia fejlődésének

köszönhetően ezek az eljárások a gyors prototípusgyártás mellett egyre nagyobb szerepet

kapnak végtermékek közvetlen gyártásában is. A kompozitok egyik előnye a nagy fajlagos

terhelhetőség, amely az erősítőszál és a mátrixanyag közti kiváló adhézióval és a szálak

terhelési irányba való rendezésével érhető el. Az additív technológiák segítségével az

erősítőszálak orientációja akár rétegenként változtatható, így az igénybevételi irányoknak

megfelelően erősített termékek gyors gyártása valósítható meg.

Az additív gyártástechnológiák jellemzője, hogy CAD modellből kiindulva, anyaghozzáadás

útján rétegenként hozzák létre a terméket. Ezek között kiemelkedő az ömledékrétegezésen

alapuló (FDM) eljárás, amely során a hőre lágyuló polimer alapanyag (filament) az

extruderfejben megolvad, majd egy szűk fúvókán át a modelltérbe kerülve összeheged az előző

rétegekkel és megszilárdul. FDM technológiával már folytonos és nem folytonos erősítőszálas

kompozitok előállítása is lehetséges. A nem folytonos szálakkal való nyomtatás esetén azonban

problémát okozhat a kritikus szálhossz elérése, amely oka a filament gyártása során fellépő

nagymértékű szálrövidülés [1]. Komplex feladat továbbá az optimális száltartalom megtalálása

is, hiszen bár a nagyobb száltartalom a szilárdság növekedését okozhatja, egyúttal hozzájárul a

szálrövidüléshez is [2]. FDM technológiával számos erősítőanyag és mátrixanyag kombináció

előállítása lehetséges, és ezek között kiemelkedő jelentőségűek a bazalt szállal erősített

politejsav kompozitok, amelyek természetes erőforrásból állíthatók elő.

TDK dolgozatomban FDM gyártástechnológiával készült, vágott szén-, üveg- és bazaltszállal

erősített politejsav kompozit szerkezeteket vizsgálok többféle száltartalom mellett. Az

összehasonlító elemzés során mechanikai, termikus és mikroszkópi vizsgálatokat végzek.

Irodalom:

[1] R.T.L. Ferreira et al.: Experimental characterization and micrography of 3D printed PLA

and PLA reinforced with short carbon fibers. Composites Part B, 124, 88-100 (2017)

[2] H.L. Tekinalp et al.: Highly oriented carbon fiber-polymer composites via additive

manufacturing. Composites Science and Technology, 105, 144-150 (2014)



Utónyomás beállítása belső nyomásgörbék segítségével

(The adjustment of holding pressure with in-mold pressure curves)

Párizs Richárd Dominik MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Kovács József Gábor, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék

Török Dániel, doktorjelölt, Polimertechnika Tanszék

A 21. században a műanyagok térhódításának következtében a fröccsöntés, mint az egyik

legtermékenyebb polimer feldolgozási eljárás vált népszerűvé. A technológia fejlődésével

nőnek az igények a termelés szabályozásában, egyre több és jobb minőségű terméket kell

előállítani, minél kisebb ciklusidő alatt. Nagyszériás gyártások esetén gyakoriak a többfészkes

szerszámok, amelyekkel egyszerre több termék készíthető egy ciklus alatt ugyanazon a

szerszámon. A többfészkes szerszámok gyártása gazdaságosabb, mint több egyfészkes

szerszámot készíteni [1].

A technológia pontosabb szabályozásáért különböző szenzorok elhelyezésével igyekeznek a

fröccsöntés során, a szerszámban lezajló folyamatokat megérteni. Pantani és társai [2] a

szerszám geometria és gát méret hatásait vizsgálta a gátfagyási időre nyomás szenzorok

segítségével. Jansen és társai [3] nyomásmérő szenzorok és hőelem segítségével vizsgálták az

utónyomás hatását a termék zsugorodására PS esetén. Az ömledék hőmérséklet és nyomás

szabályozásával Kamal és társai [4] két eljárást fejlesztett ki, amellyekkel a termék tömegét

szabályozták.

Kutatásom során egy 16 fészkes szerszám kiegyensúlyozottságát vizsgáltam nyomás- és

hőmérséklet szenzorok segítségével. A kísérletek során különböző utónyomási szinteket

alkalmaztam, illetve vizsgáltam az utónyomási idő hatását is. Célom volt az egyes termékek

gátfagyásának vizsgálata, amelyeket kezdetben tömegméréssel határoztam meg, majd később

a nyomásszenzorok adataival is összevetettem. A termékeken zsugorodás vizsgálatot is

végeztem és kimutattam az utónyomás, zsugorodásra mért hatását.

Irodalom:

[1] Kazmer D. O.: Injection Mold Design Engineering, Hanser Publishers, Munich (2007).

(ISBN: 978-3-446-41266-8)

[2] Pantani R., De Santis F., Brucato V., Titomanlio G.: Analysis of Gate Freeze-Off Time

in Injection Molding, Polymer Engineering and Science, 44, 2004, 1-17. (DOI:

10.1002/pen.20000)

[3] Jansen K. M. B., Pantani R., Titomanlio G.: As-Molded Shrinkage Measurements on

Polystyrene Injection Molded Products, Polymer Engineering and Science, 38, 1998, 254

264. (DOI: 10.1002/pen.10186)

[4] Kamal M. S., Varela A. E., Patterson W. I.: Control of Part Weight in Injection Molding

of Amorphous Thermoplastics, Polymer Engineering and Science, 39, 1999, 940-952.

(DOI: 10.1002/pen.11483)



Indirekt üregnyomás mérési módszer feltételrendszerének kidolgozása

(Developing the system of conditions for the measurement method of

indirect cavity pressure)

Kovács Mátyás MSc

[email protected]

Konzulensek: Dr. Suplicz András, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Dr. Kovács Norbert Krisztián, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Napjainkban a globális versenyképesség, az ügyfélközpontú termék-testreszabás és a

folyamatos költségmegtakarítás iránti igény arra kényszeríti a vállalatokat, hogy új

technológiákat keressenek üzleti folyamataik fejlesztése és a termékfejlesztési ciklus

felgyorsítása érdekében. A gyors prototípuskészítés (RP) kulcsfontosságú technológiává vált,

amellyel lerövidíthető a terméktervezési és fejlesztési idő [1].

Az additív gyártási technológiák az 1980-as években jelentek meg a hagyományos

anyageltávolító és anyagformáló eljárások mellett. Olyan eljárások összességét értjük ez alatt,

amelyek során 3D modell alapján, általában rétegről rétegre, anyagrészeket illesztünk

egymáshoz. Előnyük, hogy szinte bármilyen geometriát le lehet gyártani velük, illetve egy

termék tervezése és fejlesztése során több résztvevő is kézzel fogható prototípust kaphat, ezzel

elősegítve a folyamatot. Közismert tény, hogy a kézzelfogható modellek sokkal hasznosabbak

lehetnek, mint a rajzok vagy virtuális modellek, a tervező szándékának ismertetésére a

koncepcionális terv bemutatásakor [2]. Az additív gyártástechnológiák gyors fejlődése lehetővé

tette, hogy vizualizációs célú prototípusok készítésén túl funkcionális modellek is

létrehozhatók.

Bár az additív gyártástechnológia hatásos eszköz a prototípusok készítésére, piaci igény van

olyan prototípusgyártási folyamatokra, amelyek anyagukban és gyártási technológiájukban

megegyeznek a végtermékkel. A műanyag termékek jelentős része fröccsöntéssel készül, amely

nagy mennyiségben gazdaságos gyártást tesz lehetővé. A technológia egyik legköltségesebb

része a fröccsöntő szerszám gyártása, amely egyedi és kisszériák esetén termékszámra leosztva

igen jelentős. Ezért olyan megoldásra van szükség, amely lehetővé teszi a végleges

konstrukcióhoz képest költségkímélőbben előállítható prototípusszerszám. Erre több megoldás

is született, ilyen a gyors szerszámozás vagy a lágy szerszámozás [3]. Az utóbbi években több

kutatás készült, amelyek polimer betétes fröccsöntő szerszámok használatát vizsgálták, ezek

használata és tesztelése viszont még nem kiforrott technológia.

TDK dolgozatom célja ezért fotopolimer alapú additív technológiával készült kisszériás

fröccsöntő szerszámok folyamat közbeni igénybevételének, fröccsöntés során a

szerszámüregben fellépő nyomások indirekt módon történő mérési módszerének

továbbfejlesztése és validálása.

Irodalom:

[1] D.T. Pham, S.S. Dimov: Rapid Manufacturing, Springer, 2001.

[2] I. Gibson, B. Stucker és D. W. Rosen: Additive Manufacturing Technologies, Springer

Science, Business Media, 2010.

[3] A. Gebhardt: Understanding Additive Manifacturing, München, Németország: Hanser

Publishers, 2011.



Fröccsöntött amorf poli-alfa-olefin mátrixú önerősített

kompozitok fejlesztése

(Development of injection molded all-polypropylene composites with

amorphous poly-alpha-olefin matrix)

Varga László József MSc

[email protected]

Konzulens: Dr. Bárány Tamás, egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék

Az önerősített polimer kompozitok jellemzője, hogy az erősítőanyag és a mátrix azonos

anyagcsaládba tartozó polimer. E kompozitok legnagyobb előnyei a kis sűrűség, a kiváló

energiaelnyelő képesség, valamint az újrahasznosíthatóság.

A kereskedelmi forgalomban is elérhető önerősített polimer kompozitok rétegeléses (film-

stacking) módszerrel vagy kompaktálással (hot compaction) készülnek. E technológiák

hátránya, hogy használatukkal csak héjszerű termékek állíthatók elő, ami az önerősített polimer

kompozitok potenciális felhasználási területeit korlátozza. Fröccsöntéssel ugyanakkor

bonyolult geometriájú termékek gyárthatók, ezért a fröccsöntéssel feldolgozható önerősített

kompozitok fejlesztésével az előállítható termékek köre jelentősen bővülhet. Ezenfelül a

polipropilén szálak hajlékonysága miatt nagy száltartalom érhető el. További előny, hogy a

szálas fröccsöntésben gyakran használt üveg-, szén- és bazaltszálakhoz képest a

polipropilénszálak a fröccsöntőgép alkatrészeit kisebb mértékben koptatják.

Korábbi tanszéki kutatások rámutattak, hogy önerősített kompozitok fröccsöntéssel csak a

mátrix és a szálak olvadási hőmérséklete közötti megfelelően nagy különbség biztosításával

állíthatók elő. Az amorf poli-alfa-olefinek (APAO) nagy folyóképességű anyagok, amelyek

olvadási hőmérséklete az izotaktikus polipropilén szálak olvadási hőmérsékleténél lényegesen

alacsonyabb, így mátrixként történő alkalmazásukkal biztosítható az önerősített kompozitok

fröccsöntéséhez szükséges széles feldolgozási ablak.

A kutatás során önerősített kompozit huzalt állítottam elő extrúziós impregnálással, amelyből

fröccsöntéssel készítettem önerősített kompozitot. A TDK dolgozat célja fröccsöntött

önerősített kompozitok kifejlesztése. Az előállított kompozitokat mechanikai és morfológiai

módszerekkel minősítettem.

Irodalom:

[1] Capiati N. J., Porter R. S.: The concept of one polymer composites modelled with high

density polyethylene. Journal of Material Science, 10, 1671-1677 (1975).

[2] Kmetty Á., Bárány T., Karger-Kocsis J.: Injection moulded all-polypropylene composites

composed of polypropylene fibre and polypropylene based thermoplastic elastomer.

Composites Science and Technology, 73, 72-80 (2012).

[3] Karger-Kocsis J., Bárány T.: Single-polymer composites (SPCs): Status and future trends.

Composites Science and Technology, 92, 77-94 (2014).

Documents

TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRIDiszkrét idejű Kuramoto oszcillátorok dinamikája (Dynamics of discrete time Kuramoto oscillators) Vincze Balázs BSc [email protected] Konzulens: