MTA-BME Kutatócsoport





MTA-BME Lendület Könnyűszerkezetes Polimer Kompozitok Kutatócsoport

Pályázati azonosító:
MTA Lendület
Támogató:
Magyar Tudományos Akadémia
Futamidő:
2020. szeptember 1. - 2025. augusztus 31.
Témavezető (BME):
Dr. Kovács József Gábor

Résztvevő kutatók (BME):
Ageyeva Tatyana
Dr. Suplicz András
Dr. Török Dániel
Boros Róbert
Dr. Szebényi Gábor
Héri-Szuchács Anna

Pályázat összefoglalója

A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar Polimertechnika Tanszéken új MTA–BME Lendület Könnyűszerkezetes Polimer Kompozitok Kutatócsoport alakult. A kutatók egy speciális hibrid technológia, a termoplasztikus gyantainfúzió (Thermoplastic-Resin Transfer Molding, T-RTM) továbbfejlesztését tűzték ki célul. A T-RTM eljárás a polimerek in-situ, szerszámban történő polimerizációján alapszik, egyesítve a hagyományos kompozitok és a fröccsöntés előnyeit. Ezért a kutatás fő céljai az in-situ polimerizáción alapuló technológia polimerizációs és kristályosodási kinetikájának feltárásán keresztül szimulációs módszerek fejlesztése, speciális, 3D nyomtatáson alapuló előforma készítési technológiák fejlesztése az irányított teherviselő képesség elérésére, ráfröccsöntési és rányomtatási technológiák fejlesztése a termékek összetettebb geometriájának megvalósítására, valamint az így előállított hibrid anyagok újrahasznosításának kidolgozása.

Pályázat eredményei

1. munkaszakasz
2020. szeptember 1. - 2021. augusztus 31.
Az első évben a kutatócsoport az irodalom feltárását, az in-situ polimerizációs technológia bevezetését végezte. Mivel ez egy merőben új, az iparban még nem alkalmazott technológia, így sok gyakorlati feladat is volt a technológia elindításával kapcsolatban, amiket sikerült sikeresen megoldani. Az első év feladatai közé tartozott, hogy a fröccsöntési és T-RTM technológiákhoz megfelelő szerszámokat tervezzünk és gyárttassunk, amelyek szükségesek lesznek a vizsgálatokhoz. A legnagyobb kihívást a T-RTM szerszám megtervezése jelentette, mert ehhez hasonlót még nagyon keveset készítettek a világon, így nem sok tervezési tapasztalat gyűlt össze. A ráfröccsöntési és rányomtatási feladatokhoz összegyűjtöttük azokat a technológiákat, anyagokat, vizsgálati módszereket, amelyekkel a kutatásokat fogjuk végezni (ábra). Kialakítottunk a megfelelő próbatesteket, azok előállító szerszámát (előforma és ráfröccsöntő szerszámok), valamint megválasztottuk a kiindulási alapanyagokat. Első körben előkísérleteket végeztünk annak feltárására, hogy a kutatási feladatokhoz választott alapanyagok (PS, ABS, PC, PA, insitu-PA, PLA) milyen mértékben hegednek majd egymáshoz. Ellenőrző méréseket hajtottunk végre, hogy az általunk fejlesztett próbatestek (előgyártmányok és ráfröccsöntéssel készített minták) és az ehhez tervezett vizsgáló szerkezet (egyedi befogó a szakítógépre) a velük szemben támasztott elvárásoknak megfelelnek-e. Kutatásaink eredményei alapján az egyik legnagyobb fröccsöntési szimulációs programfejlesztő céggel, a Moldex3D-vel sikerült stratégiai megállapodást kötni. A cég az elméletünk alapján, a segítségünkkel a programban létrehoz egy kísérleti modult, ami a számításainkat közvetlenül a programban egy lépésben teszi majd lehetővé. Eddigi számításainkat a szimulációs programból kinyert adatok alapján Matlab környezetben számoltuk. Sikeres tesztek alapján a Moldex3D szimulációs program következő változataiban a szilárdság számítási modul fokozatosan elérhetővé válik majd
A ráfröccsöntési és rányomtatási gyártást, vizsgálatot befolyásoló tényezők, paraméterek

2. munkaszakasz
2021. szeptember 1. - 2022. augusztus 31.

3. munkaszakasz
2022. szeptember 1. - 2023. augusztus 31.

4. munkaszakasz
2023. szeptember 1. - 2024. augusztus 31.

5. munkaszakasz
2024. szeptember 1. - 2025. augusztus 31.



Pályázat támogatásával megjelent közlemények


  1. Kara Y., Kovács N. K., Nagy-György P., Boros R., Molnár K.: A novel method and printhead for 3D printing combined nano-/microfiber solid structures. Additive Manufacturing, 61, 103315/1-103315/ (2023) https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103315 IF=11.632 D1
  2. Párizs R. D., Török D., Ageyeva T., Kovács J. G.: Multiple In-Mold Sensors for Quality and Process Control in Injection Molding. Sensors , 23, 1735/1-1735/18 (2023) 10.3390/s23031735 IF=3.847 Q2
  3. Krizsma Sz., Suplicz A.: Analysis of the applicability and state monitoring of material extrusion–printed acrylonitrile butadiene styrene injection mould inserts with different infill levels. Materials Today Communications, 35, 106294/1-106294/ (2023) https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.106294 IF=3.662 Q3
  4. Krizsma Sz., Suplicz A.: Prototípus fröccsöntő szerszámok üzem közbeni állapotfelügyelete és termékminőség vizsgálata. in 'XXXI. Nemzetközi Gépészeti Konferencia Temesvár, Románia. 2023.04.17-2023.04.30.,323-328 (2023)
  5. Kohári A., Bárány T.: Termoplasztikus poliuretán alapú elasztomer fejlesztése újrahasznosított gumiőrlet társításával. Műanyag- és Gumiipari Évkönyv, 21, 94-98 (2023)
  6. Boros R., Ageyeva T., Golcs Á., Krafcsik O. H., Kovács J. G.: Plasma treatment to improve the adhesion between ABS and PA6 in hybrid structures produced by injection overmolding. Polymer Testing, 106, 107446/1-107446/ (2022) 10.1016/j.polymertesting.2021.107446 IF=4.931 D1
  7. Krizsma Sz. G., Suplicz A.: Comprehensive in-mould state monitoring of Material Jetting additively manufactured and machined aluminium injection moulds. Journal Of Manufacturing Processes, 84, 1298-1309 (2022) https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.10.070 IF=5.684 Q2
  8. Zink B., Kovács J. G.: Pressure‐dependent heat transfer coefficient measurement for thermoplastic melts. Polymer Engineering and Science, 62, 1137-1146 (2022) 10.1002/pen.25912 IF=2.573 Q3
  9. Krizsma Sz. G., Suplicz A.: State-monitoring and product quality measurement of additively manufactured injection mould inserts. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1246, 012020/1-012020/8 (2022) 10.1088/1757-899X/1246/1/012020
  10. Párizs R. D., Török D., Ageyeva T., Kovács J. G.: Machine Learning in Injection Molding: An Industry 4.0 Method of Quality Prediction. Sensors , 22, 2704/1-2704/16 (2022) 10.3390/s22072704 IF=3.847 Q2
  11. Szuchács A., Kovács J. G.: Termoplasztikus polimerek molekulahosszának hatása a kialakuló kötésszilárdság számítási módszerére. Polimerek, 8, 58-64 (2022)
  12. Tábi T., Ageyeva T., Kovács J. G.: The influence of nucleating agents, plasticizers, and molding conditions on the properties of injection molded PLA products. Materials Today Communications, 32, 103936/1-103936/8 (2022) 10.1016/j.mtcomm.2022.103936 IF=3.662 Q3
  13. Török D., Ageyeva T., Boros R., Kovács Á., Kovács J. G.: Developing a method for evaluating color changeover in a hot-runner multi-cavity injection mold. Polymer Testing, 115, 107759/1-107759/9 (2022) 10.1016/j.polymertesting.2022.107759 IF=4.931 D1
  14. Török D., Zink B., Ageyeva T., Hatos I., Zobač M., Fekete I., Boros R., Hargitai H., Kovács J. G.: Laser powder bed fusion and casting for an advanced hybrid prototype mold. Journal Of Manufacturing Processes, 81, 748-758 (2022) 10.1016/j.jmapro.2022.07.034 IF=5.684 Q2
  15. Tóth Cs., Kovács N. K.: Comparison of the accuracy of analytical models for basalt fiber–reinforced poly(lactic acid) composites prepared by injection molding and fused filament fabrication. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 121, 3999–4010 (2022) https://doi.org/10.1007/s00170-022-09572-8 IF=3.563 Q2
  16. Tóth Cs., Kovács N. K.: Development of a Novel Hybrid Manufacturing Technology For Continuous Fiber-Reinforced Thermo-Plastic Composites. Acta Materialia Transylvanica, 5, 39-44 (2022) https://doi.org/10.33924/amt-2022-01-09
  17. Semperger O. V., Suplicz A.: The effect of the titanium dioxide nanoparticles on the morphology and degradation of polyamide 6 prepared by anionic ring-opening polymerization. Polymer Engineering and Science, 62, 2079-2088 (2022) https://doi.org/10.1002/pen.25990 IF=2.573 Q3
  18. Semperger O. V., Török D., Suplicz A.: Development and Analysis of an In-Mold Coating Procedure for Thermoplastic Resin Transfer Molding to Produce PA6 Composites with a Multifunctional Surface. Periodica Polytechnica-Mechanical Engineering, 66, 350-360 (2022) 10.3311/PPme.21048
  19. Szebényi G.: High-performance composites and medical applications of polymers - the sunny sides of the polymer industry. Express Polymer Letters, 16, 1113-1113 (2022) 10.3144/expresspolymlett.2022.81 IF=3.952 Q2
  20. Rajamani P. K., Ageyeva T., Kovács J. G.: Personalized Mass Production by Hybridization of Additive Manufacturing and Injection Molding. Polymers, 13, 1-19 (2021) 10.3390/polym13020309 IF=4.967 Q1
  21. Krizsma Sz. G., Kovács N. K., Kovács J. G., Suplicz A.: In-situ monitoring of deformation in rapid prototyped injection molds. Additive Manufacturing, 42, 102001/1-102001/8 (2021) 10.1016/j.addma.2021.102001 IF=11.632 D1
  22. Szabó F., Suplicz A., Kovács J. G.: Development of injection molding simulation algorithms that take into account segregation. Powder Technology, 389, 368-375 (2021) https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.05.053 IF=5.64 Q1
  23. Krizsma Sz. G., Suplicz A.: Additív gyártástechnológiával előállított fröccsöntő szerszámbetétek üzem közbeni deformációinak vizsgálata. Polimerek, 7, 155-160 (2021)
  24. Tábi T., Ageyeva T., Kovács J. G.: Improving the ductility and heat deflection temperature of injection molded Poly(lactic acid) products: A comprehensive review. Polymer Testing, 101, 107282/1-107282/36 (2021) 10.1016/j.polymertesting.2021.107282 IF=4.931 D1
  25. Semperger O. V., Pomlényi P., Suplicz A.: Felület-bevonatolási eljárás T-RTM technológiához. Polimerek, 7, 186-192 (2021)
  26. Szuchács A., Ageyeva T., Boros R., Kovács J. G.: Bonding strength calculation in multicomponent plastic processing technologies. Materials And Manufacturing Processes, 36, 1-9 (2021) 10.1080/10426914.2021.1948052 IF=4.783 Q2
  27. He H., Guo J., Illés B., Géczy A., Istók B., Hliva V., Török D., Kovács J. G., Harmati I., Molnár K.: Monitoring multi-respiratory indices via a smart nanofibrous mask filter based on a triboelectric nanogenerator. Nano Energy, 89, 106418/1-106418/ (2021) 10.1016/j.nanoen.2021.106418 IF=19.069 D1

© 2014 BME Polimertechnika Tanszék - Készítette: Dr. Romhány Gábor