HUN-REN-BME Kutatócsoport

PhD témaajánlatok | Futó PhD témák | Befejezett PhD témák

1.	Nagy teljesítményű, újrahasznosított kompozitok kifejlesztése
	Dr. Czél Gergely
	A hosszúszál erősítésű kompozitok dinamikus fejlődése több mint négy évtizede töretlen, nagy szilárdságuk, kis sűrűségük és testreszabható mechanikai tulajdonságaik miatt. A környezetvédelmi előírások szigorodása és a hosszú ideje üzemelő kompozit szerkezetek élettartamának lejárta miatt felhalmozódó hulladék mennyiségének növekedése nyomán az elmúlt években a kutatás homlokterébe került a kompozitok újrahasznosításának kutatása. A kutatás célja: A primer alapanyagokból készült nagy teljesítményű kompozitok tulajdonságait megközelítő újrahasznosított komponenseket tartalmazó anyag és a hozzá tartozó gyártástechnológia kifejlesztése különös tekintettel a szálak újraorientálására.

2.	Hőre lágyuló polimer és elasztomer alapú habszerkezetek fejlesztése
	Dr. Kmetty Ákos

3.	Tervezhető erősítő struktúrával rendelkező 3D nyomtatott kompozitok fejlesztése
	Dr. Kovács Norbert Krisztián
	Előzmények: Napjainkban a polimer termékek egyre nagyobb mértékben jelennek meg a nagy terhelésnek kitett alkatrészek körében, ami a szálerősített kompozit anyagok részarányának a növekedésében is tetten érhető. Az additív gyártástechnológiák (3D nyomtatás) egyre szélesebb körű elterjedése olyan lehetőségeket teremtett, amelynek segítségével a polimer termékek alkalmazási céljának megfelelő erősítő szerkezet a termékgyártás során, tervezhető módon, illeszthető az alkatrész megfelelő részébe. A kutatás célja: Tervezhető erősítő struktúrával rendelkező 3D nyomtatott kompozitok fejlesztése. A létrehozott kompozit szerkezetek tönkremenetelének vizsgálata, a tönkremenetelek anyagszerkezeti szintű magyarázata. Várható tudományos eredmények: 3D nyomtatással készült hőre lágyuló polimer kompozit szerkezetében kialakuló rétegenként eltérő orientációs viszonyainak a termék morfológiai és mechanikai tulajdonságokra, valamint a tönkremenetelre gyakorolt hatásának a feltárása.

4.	Recycling of high molecular weight thermoplastic materials
	Dr. Kovács József Gábor
	A kutatási téma leírása: a.) Antecedents: Many projects are focusing onto the development of lightweight solutions for injection molded composite parts. The most promising technology is Thermoplastic-Resin Transfer Molding (T-RTM). To fulfill the EU requirements regarding end-of-life product management, efficient and reliable routes must be developed for mechanical recycling of this in-situ produced thermoplastic fiber-reinforced hybrid composites. b.) Aim of research: The aim of the research is to develop methods to recycle of these polymers, composites and hybrid composites from the T-RTM process. c.) Tasks, main items, necessary time: • Literature review in the field of T-RTM and its materials. The main focus of the literature review is to define the most modern research results in the area of thermoplastics recycling. (approx. 12 month) • In the first stage, we will focus on the rheological investigation of recyclates. We will test various types of additives that can improve the moldability of recycled PA-6. The final target is to define the best approaches for the mechanical recycling of reactive PA-6 based hybrid composites. We will investigate the influence of different process parameters on the recyclates performance during in-situ injection molding, overmolding and 3D printing. (approx. 20 month) • We will develop methods to homogenize recyclates with additives and to define fiber length based on in-house developed optical measurement systems and novel numerical analyses. (approx. 16 month) d.) Required equipment: The necessary equipment is available at the laboratory of the Department; besides some test devices are to be developed and built as a part of the research. e.) Expected scientific results: The final target of the research is to define the best approaches for the mechanical recycling of reactive PA-6 based hybrid composites. f.) References: • Boros R., Kannan P. R., Kovács J. G.: Thermoplastic Overmolding onto Injection-Molded and In Situ Polymerization-Based Polyamides. Materials, 11, (2018) • Tábi T., Égerházi A. Z., Tamás P., Czigány T., Kovács J. G.: Investigation of injection moulded poly(lactic acid) reinforced with long basalt fibres. Composites Part A (Applied Science and Manufacturing), 64, 99-106 (2014). • Tábi T., Tamás P., Kovács J. G.: Chopped basalt fibres: A new perspective in reinforcing poly(lactic acid) to produce injection moulded engineering composites from renewable and natural resources. Express Polymer Letters, 7, 107-119 (2013)
	Bővebb tájékoztató

5.	Hibrid reciklálási módszerek fejlesztése fröccsöntéshez
	Dr. Kovács József Gábor
	A kutatási téma leírása: a.) Előzmények: Az alapanyagok újra felhasználása minden eddiginél fontosabb lett, még olyan iparágakban is, ahol ezt eddig tiltották. Nehézséget okoz viszont a reciklálásnál az anyag tulajdonságaiban bekövetkező változás, kifejezetten a szálerősített anyagok esetében. Mind a polimerekben bekövetkező változások, mind a szálak aprózódása nehézséget okoz nem csak a tulajdonságok romlása miatt, de a végtermék kiszámíthatatlansága miatt is. b.) A kutatás célja: A kutatás fő célja olyan módszer fejlesztése, amely alkalmas lehet a fröccsöntött termékek tervezhetőbb újrahasznosítására. A szálerősített anyagok ismételt alkalmazása a szálak aprózódása miatt nehezen számítható tulajdonságokat eredményez, ami csökkenti a lehetséges felhasználási területeket. Cél az újrahasznosítás számíthatóbbá tétele új módszerek alkalmazásával. c.) Elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: • Irodalmi áttekintés. Szakirodalmi adatok feldolgozása, kiemelve a reciklálás hatását a töltő- és erősítőanyagokra, valamint a töltő- és erősítőanyagok eloszlatásának és azok leírásának tématerületét. Mérési és számítási módszerek feltárása. (időigény: kb. 12 hónap). • Kísérleti eszközök fejlesztése és tesztelése. Reciklált, valamint különböző módon visszanyert töltő- és erősítőanyagok tesztelése, különböző technológiai paraméterek mellett. (időigény: kb. 20 hónap). • Mérési eredmények értékelése. A kifejlesztett módszerek ellenőrzése, verifikálása. Tézisek megfogalmazása. (időigény: kb. 16 hónap). d.) A szükséges berendezések: A kutatómunkához szükséges technológiai, anyagvizsgáló és mérőberendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak. e.) Várható tudományos eredmények: Új, egyedi újrahasznosítási és számítási módszer, amelyek alkalmas fröccsöntési feladatokban való alkalmazásra a zsugorodási és mechanikai tulajdonságok jobb kézbentartásával, szenzoros állapot- és minőségfelügyeletével. f.) Irodalom: • Kovács J. G.: Shrinkage alteration in the function of segregation of glass beads in injection molded PA6. Polymer Engineering and Science, 51, 2517-2525 (2011). • Ageyeva T., Horváth Sz., Kovács J. G.: In-mold sensors for injection molding: On the way to Industry 4.0. Sensors, 19, 3551/1-21 (2019) • Kovacs J. G., Suplicz A.: Thermally conductive polymer compounds for injection moulding: The synergetic effect of hexagonal boron-nitride and talc. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 32, 1234-1240 (2013).
	Bővebb tájékoztató

6.	Fröccsöntő szerszámok levegőztetésének fejlesztése
	Dr. Kovács József Gábor
	A kutatási téma leírása: a.) Előzmények: A fröccsöntés még mindig a legelterjedtebb műanyagalakítási technológia nagyszériás termékgyártáshoz. A fröccsöntött termékek gyártástechnológiája és gyártószerszáma jelentősen befolyásolja a végtermékek tulajdonságait. Annak érdekében, hogy ezek a folyamatok tervezhetőek legyenek, szükséges a megfelelő szerszámkialakítás. A polimerek áramlásával és hűlésével széles körben foglalkoznak, de méltatlanul elhanyagolt terület a szerszámok kilevegőztetése, ami jelentősen befolyásolhatja a termékminőséget. b.) A kutatás célja: A kutatás fő célja a fröccsöntő szerszámok kilevegőztetésének fejlesztése, tervezhetőbbé tétele. További cél passzív és aktív rendszerek kialakítása, valamint ezeknek a hatáselemzése az esetlegesen kialakuló hibákra. c.) Elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: • Szakirodalmi áttekintés. Szakirodalmi adatok feldolgozása, kiemelve a fröccsöntő szerszámok tématerületét. A szerszámozáson belül az aktív és passzív levegőztetőrendszerek kialakításainak áttekintése. (időigény: kb. 12 hónap) • Kísérleti szerszámok fejlesztése és tesztelése. Új kialakítások és módszerek tesztelése, különböző technológiai paraméterek mellett. (időigény: kb. 20 hónap) • Mérési eredmények értékelése. A kifejlesztett módszerek ellenőrzése, verifikálása. Tézisek megfogalmazása. (időigény: kb. 16 hónap). d.) A szükséges berendezések: A kutatómunkához szükséges technológiai, anyagvizsgáló és mérőberendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak. e.) Várható tudományos eredmények: Új tervezési irányelvek, amelyek alkalmasak a fröccsöntő szerszámok hatékonyabb kilevegőztetésének megvalósítására a termékek hibamentes gyártásához. f.) Irodalom: • Párizs R. D., Török D., Ageyeva T., Kovács J. G.: Multiple in-mold sensors for quality and process control in injection molding. Sensors, 23, 1735/1-18 (2023) • 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, 2704/1-16 (2022) • 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, 107759/1-9 (2022)
	Bővebb tájékoztató

7.	Akusztikus emissziós anyagvizsgálati módszer fejlesztése
	Dr. Romhány Gábor
	Az akusztikus emissziós vizsgálati módszer a többi roncsolásmentes módszerekhez képesti eltérő tulajdonságai miatt egyre elterjedtebb az anyagvizsgálat és a szerkezetek üzem közbeni felügyelete terén. Mint minden anyagvizsgálati eljárásnál, itt is vannak a vizsgálatot hátrányosan befolyásoló tényezők, jelen esetben a környezetből származó rezgések, valamint inhomogén anyag esetén a hullámterjedéskor fellépő jelenségek (visszaverődés, szóródás, gyengülés). Ez megnehezíti az akusztikus jelek tönkremeneteli módhoz való társítását, illetve az akusztikus emissziós jelek forrásának helymeghatározását is nehezítik valamint pontatlanná teszik. A téma keretében tehát a hamis jelek kiszűrésére lehet eljárásokat kidolgozni, illetve a forrás helymeghatározására új, pontosabb módszereket kifejleszteni.

8.	Vezetőképes polimer kompozitok szenzortechnikai alkalmazhatósága
	Dr. Suplicz András
	a.) Előzmények: A polimer alapanyagok vezetőképes töltő- és erősítőanyagokkal történő társítása új perspektívákat nyithat a kompozit szerkezetek felhasználásában. A vezetőképes kompozitok jól szabályozható tulajdonságaiknak, alacsony előállítási költségüknek és egyszerű feldolgozhatóságuknak köszönhetően jelentős innovációt nyújthatnak a hordozható elektronikai eszközök, vagy akár a különböző szenzorozási eljárások területén. Ezek az intelligens anyagok egyre népszerűbbek és kutatásuk is egyre intenzívebben fejlődő terület. b.) A kutatás célja: A kutatás fő célja a vezetőképes polimer kompozitok szenzortechnikai alkalmazhatóságának vizsgálata, valamint 3D nyomtatási lehetőségeinek elemzése. További cél, az alkalmazott töltő és erősítőanyag függvényében, a kompozit szerkezet állapota és elektromos ellenállása közötti kapcsolatrendszer feltárása, magyarázata. c.) Elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: • Szakirodalmi áttekintés. Szakirodalmi adatok gyűjtése és feltárása, kiemelten kezelve a polimer alapanyagok vezetőképességének növelési lehetőségeit, a vezetőképes polimer kompozitok alkalmazási területeit. A töltő és erősítőanyag típusa, mennyisége és a kompozitok elektromos ellenállása közötti kapcsolatrendszer feltárása. (időigény: kb. 6 hónap) • Erősítő- és töltőanyaggal társított vezetőképes kompozitok fejlesztése. A kompozit deformációja és ellenállásváltozása közötti kapcsolatrendszer feltárása a töltőanyagrendszer függvényében. A kompozitok mechanikai és morfológiai vizsgálata. (időigény: kb. 20 hónap) • 3D nyomtathatósági vizsgálatok elvégzése. Nyomtatott szenzorok alkalmazhatóságának elemzése. (időigény: kb. 16 hónap) • Összefüggések feltárása, értekezés véglegesítése. (időigény kb. 6 hónap) d.) A szükséges berendezések: A kutatómunkához szükséges technológiai, anyagvizsgáló és mérőberendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak. e.) Várható tudományos eredmények: Szénszállal erősített, illetve töltőanyaggal társított polimerek vezetőképességének elemzése. A deformáció és a vezetőképesség közötti kapcsolatrendszer feltárása. A kompozit anyagból, 3D nyomtatással készített szenzorok alkalmazhatóságának elemzése. f.) Irodalom: • 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). • Lazarus N., Bedair S. S.: Creating 3D printed sensor systems with conductive composites. Smart Materials and Structures, 30, 015020 (2021). • Kanoun O. et al.: Review on Conductive Polymer/CNTs Nanocomposites Based Flexible and Stretchable Strain and Pressure Sensors. Sensors, 21, 341 (2021).

9.	Személyre szabható ízületi protézisek fejlesztése és tribológiai elemzése
	Dr. Szebényi Gábor

10.	Bazaltszállal erősített, megújuló erőforrásból előállított polimer kompozitok fejlesztése hosszútávú műszaki alkalmazásokhoz
	Dr. Tábi Tamás

11.	Újrahasznosításra tervezett polimer kompozitok fejlesztése
	Toldy Andrea
	a.) Előzmények: A hőre keményedő polimerek irreverzibilis elsődleges kovalens kötésekkel képeznek térhálós szerkezeteket, ezért előállításuk és feldolgozásuk, valamint újrahasznosításuk más technológiákat igényel, mint a hőre lágyuló rendszerek. Bár sokkal kisebb mennyiségben használják őket és élettartamuk sokkal hosszabb, újrahasznosításuk elkerülhetetlenné vált a növekvő felhasználási kör és mennyiség, a magasabb árszint és a szénszálak iránti kereslet gyors növekedése miatt. A nehézségek ellenére számos újrahasznosítási megoldás létezik, amelyek három csoportba sorolhatók: mechanikai (amikor a kompozit hulladékot kisebb méretűre csökkentik, és az anyagot újrahasznosítják), termikus (amikor a termikus energiát használják fel) és kémiai (amikor a polimer mátrixot lebontják, és mind a mátrixot, mind a szálerősítést újrahasznosítják). Ezek közül jelenleg csak a mechanikai újrahasznosítás és a pirolízis áll rendelkezésre ipari méretekben, de néhány ígéretes innovatív elgondolás a térhálós polimerek és kompozitok tervezett újrahasznosítását célozza. b.) A kutatás célja: Olyan újrahasznosításra tervezett szálerősített polimer kompozitok fejlesztése, amelyekben a polimer mátrix kémiai módszerekkel anyagában újrahasznosítható. c.) Elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: • Szakirodalmi áttekintés a célzottan újrahasznosítható polimer mátrixok témakörében, különös tekintettel a hőre lágyuló polimerekhez hasonlóan alakítható vitrimerekre és a megújuló forrásból származó alapanyagokra (időigény: kb. 12 hónap). • Hagyományos térhálós rendszerek kiváltására alkalmas, célzottan újrahasznosítható, lehetségesen megújuló forrásból származó mátrixú, szénszállal erősített polimer kompozitok fejlesztése és vizsgálata (időigény: kb. 16 hónap). • Az előállított kompozitok újrahasznosíthatóságának vizsgálata, a reciklált mátrix felhasználásával előállított kompozitok jellemzése. Újrahasznosított polimer kompozitok értéknövelési lehetőségeinek feltárása (pl. égésgátlás). (időigény: kb. 20 hónap). d.) A szükséges berendezések: A kutatómunkához szükséges technológiai, anyagvizsgáló és mérőberendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak. e.) Várható tudományos eredmények: Anyagában kémiailag újrahasznosítható új mátrixanyagok előállítása, újrahasznosíthatóság anyagszerkezettani követelményeinek feltárása. f.) Irodalom: • A. Toldy, Recyclable-by-design thermoset polymers and composites, Express Polymer Letters, 15, 1113, 2021, https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2021.89 • Gy. Marosi, B. Szolnoki, K. Bocz, A. Toldy, Fire retardant recyclable and bio-based pol-ymer composites, Novel Fire Retardant Polymers and Composite Materials: Technologi-cal Advances and Commercial Applications. Woodhead Publishing Ltd, Cambridge, 2016. Chapter 5, p. 117-146. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100136-3.00005-4

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