Ipar 4.0 alapú, hibrid gyártástechnológia fejlesztése hazai forrású reciklált alapanyagok értéknövelt felhasználásával

Pályázat összefoglalója

A projekt célja a nagy sorozatban gyártható, újrahasznosított anyagokból készülő speciális kerekek és annak gyártástechnológiájának kifejlesztése. A kerekek fő követelménye, hogy alkalmas legyen nagy statikus terheléssel, kis fordulatszámmal járó felhasználási területeken történő üzemelésre. A fejlesztés fő fókuszterületei a termék minél nagyobb sorozatban való minél gazdaságosabb gyárthatósága és a felhasznált alapanyagok tekintetében a fenntarthatósági szempontok maximalizálása. Ez a gyakorlatban jelentős gyártástechnológiai, alapanyagfejlesztési és adatfeldolgozási feladatot jelent, hogy újrahasznosított alapanyagok felhasználásával kiváló minőségű termék készüljön. A hibrid, kétkomponensű kerék, egy fröccsöntött hőre lágyuló polimerből készülő keréktárcsából és egy rugalmasabb, gumiszerű viselkedést mutató abroncsból áll. Az abroncs újrahasznosított gumihulladékból készül majd. A felni hőre lágyuló polimer alapanyagok újrahasznosításával, illetve reciklált alapanyagok felhasználásával készül – szintén a hazai iparban keletkező – olyan másodlagos anyagok felhasználásával, amelyek töltő- és erősítőanyagok lehetnek. Mindkét komponens esetében elsődleges cél olyan anyagokat használni, amelyek nagy mennyiségben rendelkezésre állnak és újrahasznosításuk a mai napig nem megoldott. Az abroncs esetében az alapanyag forrása járművek használt, kidobásra szánt abroncsai lesznek. Ehhez szükséges a gumi újrahasznosítási technológiának továbbfejlesztése, amivel nagy volumenben jó minőségű reciklátum állítható elő, amiből a tervezett kerék abroncsa gyárthatóvá válik. Ennek egyik feltétele a gumiabroncsok megfelelő aprítása, a másik feltétele pedig a gumiőrlemény devulkanizálása, azaz a hulladék gumi újra plasztikus alakítható állapotba hozása. A technológia következő lépéseként az alakadás következik, amely lépésben az abroncs megkapja a gumikra jellemző rugalmas, hosszú távon alaktartó viselkedést. Ezeknek a lépéseknek az ipari szintű kidolgozása szükséges, ugyanis a BME Polimertechnika Tanszéken a laboratóriumban validált technológia (TRL4) rendelkezésre áll. A reciklált alapanyagok minősége jelenleg nem kontrollált, azok mechanikai és reológiai tulajdonságai széles határok között változhatnak. Sajnos a gyártás során ez a termékek minőségében is jelentkezik. A minőség biztosítása érdekében a gyártásban Ipar 4.0 eszközökre is szükség van, amelyekkel ki tudjuk elemezni a gyártás jellemzőit, előre tudjuk jelezni a változásokat, amelyekre azonnal reagálva javítható a gyártás stabilitása és a termék minősége. Az Óbudai Egyetem által kifejlesztett Ipar 4.0 és adatelemzési megoldások gyakorlatba ültetésével a gyártás stabilizálását és a reciklált anyagok okozta bizonytalanság kiküszöbölését a konzorcium fontos céljának tekinti, hiszen ez a Vertikal Zrt. más termékeinél is használható lesz, ahol át kell állni reciklált anyagok használatára. A projekt végén kidolgozásra kerül a kerék futófelületének és agyának összeszerelési módszere is. Legvégül megtörténik a teljes kerék alkalmazhatóságának vizsgálata és teljeskörű validációja is. A projekt végére célunk egy teljesen hazai gyártású, nagy sorozatban gazdaságosan, hazai forrásból származó reciklált alapanyagokból gyártható kerék és a hozzá tartozó Ipar 4.0 rendszer kifejlesztése.

Pályázat eredményei

Pályázat támogatásával megjelent közlemények

1. 
   Hajagos Sz., Kovács J. G.: Polymer-based bipolar plates for fuel cells: design, simulation, and manufacturing. Periodica Polytechnica-Mechanical Engineering, 69, 40-45 (2025) 10.3311/PPme.38589 IF=1.3 Q3
2. 
   Horváth Sz., Kovács J. G.: Real‐time product weight estimation based on internal pressure monitoring in injection molding. Polymer Engineering and Science, 65, 1693-1701 (2025) 10.1002/pen.27078 IF=3.2 Q2
3. 
   Zink B., Szuchács A., Hajagos Sz., Kovács J. G.: Modeling the effect of scale deposition on heat transfer in injection molding. Scientific Reports, 15, 1-9 (2025) 10.1038/s41598-025-98657-x IF=3.8 Q1
4. 
   Horváth Sz., Kovács J. G.: Determination of wall thickness effect of in-mold viscosity measurement under non-adiabatic, non-isothermal flow conditions. Express Polymer Letters, 19, 246-257 (2025) 10.3144/expresspolymlett.2025.19 IF=2.7 Q2