HUN-REN-BME Kutatócsoport

Sántha Péter

DOKTORANDUSZ

IRODA T.206.

TELEFON 06-1-463-1489

E-MAIL santhap

Aktuális diploma ajánlatok

Rövid szálak eloszlásának vizsgálata újrahasznosított szénszállal erősített 3D nyomtatott termoplasztikus polimer kompozitokban

A jelenleg rendelkezésre álló újrahasznosítási technológiák [1] már lehetővé teszik az erősítőanyagok bizonyos szintű visszanyerését a kompozit hulladékokból. A reciklált szálak újrafelhasználásával megvalósítható a körforgásos anyaghasználat a kompozit iparban, aminek köszönhetően az ökológiai lábnyom mérete mellett az alapanyagárak csökkenthetők és így új alkalmazási területek is elérhetővé válnak. Az újrahasznosított rövid szénszálak felhasználhatók additív gyártástechnológiákban [2], a szálerősítésnek köszönhetően növelhető a késztermékek minősége. A késztermékek minősítésénél alapvetően szükséges a gyártás során létrejövő mezo és makro szerkezet mélyebb elemzése. A vizsgálatok során feltérképezhetők az erősítőszálak orientáció eloszlása (FOD), szálhossz eloszlás (FLD), a termékben létrejött üregek mérete és eloszlása, ezek mind nagymértékben befolyásolják a termék szilárdsági jellemzőit.
Feladat részletezése:
1. Végezzen átfogó irodalomkutatást az additív gyártástechnológiák (AM) körében, kiemelve az ömledékrétegzés technológiáját (FFF), azon belül is a szálerősített rendszereket. Fektessen hangsúlyt az FFF technológiák jelentőségére és korlátaira. Tekintse át a szénszál újrahasznosítási technológiák jelenlegi állását.

2. Gyűjtse össze a nyomtatott struktúrák vizsgálati módszereit. Ismertesse a szálorientáció eloszlás (FOD), a szálhossz eloszlás (FLD) és az üregtartalom meghatározásának lehetőségeit.

3. Az irodalomkutatás alapján készítsen kísérlettervet újrahasznosított szénszállal erősített termoplasztikus kompozitok vizsgálatára. Végezze el a nyomtatott termékek gyártását és a minták előkészítését. Végezzen minősítő vizsgálatokat a feldolgozott alapanyagon és a készterméken.

4. Végezze el a termékek minőségének vizsgálatát, fektessen nagy hangsúlyt a kialakult szálorientáció vizsgálatára. Vizsgálja a mechanikai tulajdonságok nyomtatási irány függését.

[1] Zhang J., Chevali V.S., Wang H., Wang Ch-H.: Current status of carbon fibre and carbon fibre composites recycling. Composites Part B: Engineering, 193 (2020) https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108053
[2] Adeniran O., Cong W., Aremu A.: Material design factors in the additive manufacturing of Carbon Fiber Reinforced Plastic Composites: A state-of-the-art review. Advances in Industrial and Manufacturing Engineering, 5, 100100, ISSN 2666-9129 (2022) https://doi.org/10.1016/j.aime.2022.100100

Futó diploma témák

1.	Kompozit hátsóváz tervezése és vizsgálata Formula Student versenyautóhoz
	A témakiírást a GT3 tanszék csinálja. 1. Végezzen irodalomkutatást a járművek vázrendszerének, az alkalmazható kompozit anyagok tulajdonságai és gyártástechnológiája, és ezek végeselemes modellezéséhez kapcsolódóan. 2. Foglalja össze az irodalomkutatás tapasztalatait, és azokat építse be a tervezési követelményekbe. 3. Készítsen koncepciókat, majd végezzen előzetes számításokat. 4. Kompozit segédváz részlettervezése. 5. Gyártási dokumentáció összeállítása. 6. Vázszerkezet szilárdsági ellenőrzése.
	Labancz Balázs

Megvalósult diploma témák

1.	Nagyteljesítményű hibrid szendvicsszerkezetek fejlesztése
	A tömegcsökkentés minden iparágban kulcsfontosságú, mert ezzel hatékonyabbá tehető az erőforrások kihasználása és költségcsökkentés is realizálható. A polimer kompozitok fémekkel történő kombinálása lehetővé teszi ezen anyagok előnyös tulajdonságainak ötvözését. A kutatás fémhab maganyagú és polimer kompozit héjlemezekből készülő szendvicsszerkezetek kifejlesztésével foglalkozik.
	Csutorás Barna - 2024

2.	Fenntartható multifunkcionális kompozit fűtőpanel fejlesztése
	Az elmúlt években a szénszálerősített kompozitok (CFRP) ipari felhasználása folyamatos növekedést mutatott számos alkalmazási területen, becslések alapján a CFRP iránti kereslet a jövőben is fokozódni fog. A szénszálak kiváló fajlagos mechanikai tulajdonságai mellett egyéb fizikai tulajdonságai is hasznosíthatók a kompozit szerkezetekben, ilyen például az elektromos vezetőképesség. Az így létrehozott multifunkcionális kompozitok fejlesztése egy jelenleg aktívan kutatott terület. A szénszálas kompozitok elterjedésével együtt egyre hangsúlyosabb probléma a gyártás során keletkező és az elhasználódott termékekből származó kompozit hulladék kezelése. A jelenleg rendelkezésre álló technológiák már lehetővé teszik az erősítőanyagok valamilyen mértékű visszanyerését. Az újrahasznosítás során a szénszálak fizikai tulajdonságai kis mértékben változnak, ezért lehetőség adódik a visszanyert szálak felhasználására több funkciós kompozit szerkezetekben. A kutatás feladatai: • Végezzen átfogó irodalomkutatást multifunkcionális szánszálas kompozitok alkalmazásának témakörében. Tekintse át az kompozit újrahasznosítás technológiáit és a visszanyert szálak feldolgozási lehetőségeit kiemelve azok előnyeit, hátrányait és korlátait. • Irodalomkutatás alapján készítsen kísérlet tervet az újrahasznosított szénszálas kompozitok vezetőképességének és hőfejlődésének mérésére. Állítson elő hibrid rétegrendű kompozit lemezeket vákuuminfúziós technikával. • Vizsgálja meg a gyártott kompozit lemezek vezetési tulajdonságait. Elemezze az adott áramerősség és feszültség melletti hőfejlődést. Határozza meg a fűtőpanel fajlagos ellenállását. • (MSc: Végezzen ciklikus fűtési kísérleteket. Határozza meg a fűtőpanel karakterisztikáját.) • Értékelje az eredményeket, tegyen javaslatot a kompozit fűtőpanel továbbfejlesztésére és alkalmazási lehetőségére.
	Bakucz Dániel Attila - 2023

3.	Őrölt szénszál elasztomerekben történő alkalmazhatóságának elemzése
	A környezettudatos gondolkodás, valamint az egyre dráguló nyersanyagok miatt egyre nagyobb hangsúlyt kap az anyagok újrahasznosítása és a lehető legmagasabb mennyiségű visszanyerése. A gumitermékek túlnyomó többségében még mindig tetemes mennyiségben használnak fel kormot a gumikeverék jellemzőinek beállítására, azonban a jelenlegi nemzetközi helyzet miatt akadozik ezen adalékok szállítása. Az újrahasznosított őrölt szénszál egy ígéretes alternatívát jelenthet ennek kiküszöbölésére vagy önállóan vagy társítva. A kutatás az őrölt szénszál elasztomer mátrixra gyakorolt hatásának elemzésével foglalkozik. A téma feladatai: Készítsen átfogó irodalomkutatást az elasztomerek erősítőanyagaival kapcsolatban, kiemelve a nem hagyományosakat, a szálas erősítőanyagokra fókuszálva. Állítson fel követelményjegyzéket a gumikeverékkel kapcsolatban és tervezze meg a keverék receptúráját. Készítsen kísérlettervet az elkészített kaucsukkeverék minősítésére vonatkozóan és határozza meg a vulkanizálatlan jellemzőit. Vulkanizálja ki az elkészített keverékeket és jellemezze őket mechanikai és morfológiai vizsgálatokkal. Elemezze az erősítőanyag hatását a gumikeverékek jellemzőire.
	Kovács Áron - 2023

4.	A felületkezelés hatása őrölt szénszállal erősített elasztomerek jellemzőire
	A környezettudatos gondolkodás erősödésével egyre inkább előtérbe kerül az életútjuk végére erő polimer kompozitok kezelése esetében az értékes erősítőanyagok visszanyerése. Ennek egy jó példája a magas minőségű szénszálak visszanyerése kompozitokból különböző eljárásokkal, amelyek következtében a szénszálak felhasználhatók másodlagos nyersanyagként akár kaucsukkeverékekben erősítőanyagként. A kutatás a visszanyert szénszálak felületkezelésének hatását vizsgálja kaucsukkeverékek jellemzőire.
	Géczi Patrik - 2023

5.	Solar hajó szárnyrendszer vezérlőegységének anyagfejlesztése
	A fenntarthatóság a közlekedés minden szegmensében egyre nagyobb hangsúlyt kap, amelyek közül az egyik legdinamikusabban fejlődő a vízi közlekedés. Csakúgy, mint a szárazföldi közlekedés esetében a tömegcsökkentés itt is hatótávnövekedést eredményez, így a fejlesztések fókuszát jelenti. Ezen fejlesztéseket ösztönzi a műszaki tanulmányokat folytató hallgatók számára az Energyboat Challenge, ahol 2 osztályban tudják megmérettetni magukat a versenycsapatok, szem előtt tartva a fenttarthatóságot és az energiahatékonyságot.
	Batta Tamás Barnabás - 2023

6.	Autóipari célokra használható fehér töltőanyagot tartalmazó gumikeverékek fejlesztése
	A gumiipari receptúrák fejlesztése mindig újabb és újabb kihívásokkal szembesül, amelyek közül az egyik a korommentes receptúrák létrehozása. A kutatás célja autóipari célokra használható fehér töltőanyagot tartalmazó gumikeverékek fejlesztése.
	Dózsa Gergő - 2023

7.	Újrahasznosított szénszállal erősített hibrid kompozitok vizsgálata
	A jelenleg rendelkezésre álló újrahasznosítási technológiák már lehetővé teszik az erősítőanyagok kompozit hulladékból történő valamilyen szintű visszanyerését, ezek felhasználásával pedig körkörössé tehető az anyagáram a kompozit iparban [1]. A reciklált szénszálak újrafelhasználásával az alapanyagárak csökkenthetők, így lehetőség nyílik az erősítőszálak alkalmazására új területeken. Rétegrend tervezésnél az újrahasznosított szénszál szövedék rétegek beépítésével a hibrid kompozitok szívóssága, csillapítóképessége és a tönkremenetel módja nagymértékben változtatható [2]. Az előbbi paraméterek meghatározók a kompozit szerkezetek hosszútávú viselkedésénél, ezáltal befolyásolják a termékek élettartamát. 1. Készítsen átfogó irodalomkutatást a kompozitok szívós viselkedésének, valamint fáradási tulajdonságainak témakörében, fordítson figyelmet a hibrid kompozitokkal foglalkozó szakirodalmi forrásokra. Tekintse át a szénszál újrahasznosítási és újrafeldolgozási technológiák jelenlegi állását. 2. Gyűjtse össze a kompozitok szívósságának definiálására és meghatározására vonatkozó szakirodalmakat és vizsgálati szabványokat. Irodalomkutatás alapján készítsen kísérlettervet a hibrid kompozitok mechanikai tulajdonságainak vizsgálatára. 3. Gyártson hibrid kompozit lemezeket unidirekcionális szénszövet és újrahasznosított szénszál paplanok felhasználásával. Határozza meg az optimális rétegrendet véges elem módszerrel ANSYS szoftver környezetben. Végezze el a minták előkészítését. 4. Vizsgálja meg a hibrid kompozit minták repedésterjedési és fáradási tulajdonságait. Vesse össze a különböző rétegrendű minták tulajdonságait. Mikroszkópi módszerekkel vizsgálja meg a kompozitok belső szerkezetét. 5. Értékelje az eredményeket, tegyen javaslatot alkalmazási területekre és továbbfejlesztési irányokra. [1] S. Pimenta and S. T. Pinho, ‘Recycling carbon fibre reinforced polymers for structural applications: Technology review and market outlook’, Waste Management, vol. 31, no. 2, pp. 378–392, Feb. 2011, doi: 10.1016/j.wasman.2010.09.019. [2] D. Quan, U. Farooq, G. Zhao, C. Dransfeld, and R. Alderliesten, ‘Recycled carbon fibre mats for interlayer toughening of carbon fibre/epoxy composites’, Materials & Design, vol. 218, p. 110671, Jun. 2022, doi: 10.1016/j.matdes.2022.110671.
	Németh Dorottya - 2023

8.	Ecomobil jármű kompozit szendvics-szerkezetében használt fém inzertek vizsgálata és modellezése
	A kompozit szendvicsszerkezetek alacsony sűrűségük mellett kiváló mechanikai tulajdonsággal rendelkeznek, emiatt a járműipari tömegcsökkentés egyik alkalmas szerkezeti anyagtípusai. Szendvicsszerkezetek járműbe építésénél, mint például nagy hatótávolságú Ecomobil esetén, szükség van az egyéb alkatrészekkel való megfelelő kapcsolat létrehozására. Erre nyújtanak megoldást a kompozit iparban elterjedt fém inzertek. Az összetett szerkezet modellezése mérnöki kihívásokat rejt, ugyanis nagyszilárdságú övlemezek, a különböző struktúrájú magszerkezetek és az ezeket összetartó határréteg és a fém inzertek tulajdonságai jelentősen eltérnek egymástól. 1. Készítsen átfogó irodalomkutatást a kompozit szendvicsszerkezetek tulajdonságairól, gyártásáról és alkalmazásáról. Fektessen hangsúlyt a járműipari alkalmazásokra. Gyűjtse össze és jellemezze a különböző kialakítású kompozitokban használt fém inzerteket. 2. Tekintse át a kompozit szendvicsszerkezetek modellezési elméleteit és a lehetőségeit. Gyűjtse össze a kompozit szendvicsszerkezetek alkotóinak és a teljes szerkezet szabványos mechanikai vizsgálatait. 3. Az irodalomkutatás eredményeit felhasználva készítsen kísérlettervet a szendvicsszerkezetek és a beépített inzertek vizsgálatára. Gyártsa le a vizsgálatokhoz szükséges próbatesteket. 4. Jellemezze széleskörűen a kompozit szendvicsszerkezetek mechanikai tulajdonságait. Különböző mérési módszerekkel határozza meg a szendvicsszerkezetek modellezéséhez szükséges paramétereket. A paraméterek segítségével készítsen mechanikai szimulációt ANSYS ACP szoftverrel. Szimulációs eredményeit validálja méréssel. 5. Vizsgálja a különböző szendvicsszerkezetek és fém inzertek kapcsolatát. Elemezze a tönkremeneteli módokat. Hasonlítsa össze a mért, illetve a szimulációs eredményeket.
	Scheidler Barnabás - 2023