Tudományos Diákköri tevékenység (TDK)
A TDK során a hallgató/hallgatók egy tudományterület egy szűkebb részterületével rövidebb-hosszabb időn keresztül foglalkozik/foglalkoznak, amely során az oktatott tananyag rutinszerű gyakorlásán túlmutató, tudományos igényességű, vezetett munka készül. Az egyéni érdeklődés, képesség, a ráfordított idő és a konzulenssel való összhang határozza meg, hogy a kutatott téma kidolgozásában milyen messzire jut valaki.
A TDK munka eredményeinek bemutatására a BME Gépészmérnöki Kar minden évben - rendszerint november első felében - TDK Konferenciát rendez. A Konferencián való részvétel feltétele a végzett munkát összefoglaló dolgozat elkészítése, beadása és egy szóbeli előadás megtartása. A dolgozat beadását rendszerint fél-egy éves kutató munka előzi meg, de egy jól sikerült nyári gyakorlat, esetleg külföldi részképzésben végzett munka alapján is összeállhat olyan anyag, amiből dolgozat készülhet. A legsikeresebb dolgozatokkal a kétévente megrendezésre kerülő országos konferenciára (OTDK) is lehet nevezni. A konferenciára nevezhet mind BSc, mind MSc képzésben résztvevő hallgató.
Miért érdemes TDK dolgozatot írni?
A TDK dolgozat elkészítése plusz munkát jelent, de a befektetett energia később megtérül. Egy házi, esetleg országos TDK konferencián elért helyezés elsősorban erkölcsi, másodsorban anyagi előnyt biztosít. Plusz pontokat jelenthet a mesterképzésre, valamint a PhD képzésre való felvételi során, de pontot jelent a kari és a köztársasági ösztöndíjak elbírálásakor is. Egy jól sikerült TDK dolgozat gyakran a szakdolgozatban, vagy a diplomamunkában folytatódik, tehát az elkészítés során megszerzett tapasztalatokat, a bíráló véleményét hasznosítani lehet a végleges szakdolgozatban, diplomamunkában. Egy TDK konferencia jó lehetőséget ad továbbá a szóbeli előadás gyakorlására is.
A dolgozatot független szakmai bíráló minősíti adott szempontrendszer alapján. Az előadásokat a kari szervezésű szekciókban több fős szakmai bizottság előtt kell megtartani, akik az előadást és a szakmai munkát is pontozzák. A dolgozatra és az előadásra adott pontok összege alapján állapítja meg a bizottság a sorrendet és tesz javaslatot a kiadandó díjakra.
A TDK készítése során a szakdolgozatra/diplomatervre előírt tanszéki formai követelményeket kell kötelezően követni (formai követelmény | sablon).
| |
Laborrend önálló munkát végző hallgatók részére
| 1. | Köztes rétegek hatásának vizsgálata szálerősítésű polimer kompozitokban |
| | Hallgató: Fábián Eszter |
| | Konzulens: Balogh Fanni, Dr. Toldy Andrea |
| A szálerősítésű polimer kompozitok tulajdonságai funkcionális köztes rétegek alkalmazásával célzottan módosíthatók. A köztes rétegek kialakítása, vastagsága és elhelyezkedése ugyanakkor jelentősen befolyásolhatja mind a kompozit mechanikai viselkedését, mind annak éghetőségi tulajdonságait. A TDK-munka célja különböző kialakítású, additív gyártással előállított köztes rétegek kompozitok tulajdonságaira gyakorolt hatásának összehasonlító vizsgálata.
1. Végezzen szakirodalmi kutatást a szálerősítésű polimer kompozitokban alkalmazott funkcionális köztes rétegekről, különös tekintettel azok kialakításának és elhelyezkedésének mechanikai és éghetőségi tulajdonságokra gyakorolt hatására.
2. Készítsen különböző kialakítású köztes rétegeket tartalmazó kompozit mintákat. Vizsgálja az egyrétegű kialakítás mellett a megnövelt köztesréteg-mennyiség két különböző megvalósítását: azonos helyen egymásra nyomtatott, illetve két különálló rétegben elhelyezett köztes rétegek alkalmazását.
3.Végezze el az elkészített kompozitok mechanikai és éghetőségi vizsgálatait, majd hasonlítsa össze a különböző köztesréteg-kialakítások hatását, és értékelje azok alkalmazhatóságát. |
| 2. | Önérzékelő üvegszál-erősítésű polimer kompozit elemek fejlesztése |
| | Hallgató: Kócsó Mátyás Zoltán |
| | Konzulens: Csvila Péter, Dr. Czigány Tibor |
| Napjainkban egyre nagyobb figyelmet kapnak a multifunkcionális kompozitok. Tervezésük során a hagyományosan kedvező mechanikai tulajdonságokat további funkciókkal egészítik ki (például alakváltoztatási képesség, irányított hő- és elektromos vezetés). Egy ilyen megoldást jelentenek az önérzékelő (self-sensing) kompozitok, amelyek nemcsak jelentős mechanikai terhelések elviselésére képesek, hanem alkalmasak a saját állapotuk, illetve a rájuk ható terhelés monitorozására is.
1. Végezzen átfogó irodalomkutatást a multifunkcionális kompozitok területén, különös tekintettel az önérzékelő kompozitokra.
2. Az irodalomkutatás alapján készítsen önérzékelő funkcióval ellátott kompozit lapokat, majd végezze el azok elektromos és mechanikai vizsgálatát különböző terhelési állapotok mellett.
3. Az elvégzett vizsgálatok alapján értékelje az önérzékelő kompozitok viselkedését a terhelés függvényében. Az eredmények alapján tervezzen és valósítson meg egy olyan mérőrendszert, amely alkalmas a kompozit terhelési állapotának meghatározására.
|
| 3. | Visszanyert szénszálak rendezettségének növelésére alkalmas módszer, és kompozit gyártástechnológia kifejlesztése |
| | Hallgató: Gal Andor |
| | Konzulens: Dr. Czél Gergely, Dr. Tamás-Bényei Péter |
| A pirolízis technológia alkalmas folytonos szálak visszanyerésére a reaktorba táplált kompozit hulladék darabok méretével megegyező hosszban. A folytonos szálak kiemelkedő erősítő hatásának megőrzése kulcsfontosságú az újrahasznosítási folyamat során, ha a cél teherviselésre alkalmas anyag gyártása. A visszanyert folytonos szálak azonban jellemzően véletlenszerű orientációval rendelkeznek ami nem teszi lehetővé tervezett rétegrendű lemezekben történő alkalmazásukat. A kutatás célja, hogy a hagyományos textiltechnológiák alapelveit felhasználva új módszert dolgozzunk ki a folytonos visszanyert szálak rendezettségének növelésére, illetve további felhasználásra alkalmas erősítő szerkezet kialakítására.
|
| 4. | Bükkfaporral töltött politejsav alapú biokompozitok fejlesztése reaktív szívósítással |
| | Hallgató: Bruder László János |
| | Konzulens: Dr. Gere Dániel, Dr. Tomin Márton |
| Az ipar egyre nagyobb ütemű fejlődése a műanyagelőállítás mértékét óriási gyarapodásra ösztönözi. Elég, ha összevetjük a műanyagipar kezdeti, 1950-es 2 millió tonnás termelését a mai modernkori 431 milló tonnás évi termeléssel. Tehát ez a 21. század elejére több mint 180-szoros növekedést jelent 1950-hez képest.
A fenntarthatóság arra sarkallja az ipart, hogy egyre nagyobb figyelmet irányítson a bioalapú, illetve biológiailag lebontható műanyagok gyártására, felhasználására. Ugyan a jelenlegi 2,31 millió tonnás bioműanyag előállítás a teljes termelésnek csupán 0,5%-át teszi ki, előrejelzések szerint ez a szám akár meg is duplázódhat, becslések szerint 2030-ra eléri a 4,69 millió tonnát.
A napjainkban legelterjedtebben használt bioalapú és ipari körülmények között még le is bontható polimer a politejsav (PLA). Egy a mechanikai tulajdonságaiban a poli(etilén-tereftalát)-tal (PET) sok hasonlóságot mutató (viszont alacsonyabb hőmérsékleten alkalmazható) műanyag. Népszerűsége érthető, hiszen kedvező mechanikai szilárdsága, és könnyű feldolgozhatósága alkalmassá teszi műszaki- és akár orvosi alkalmazásokra is.
A WPC polimer alatt olyan kompozitot értünk, amely valamilyen polimer mátrixból és farost/fapor töltőanyagból áll. A PLA tulajdonságai alkalmassá teszik a fa-polimer kompozitokban (WPC) történő alkalmazásra, amelyek általánosan magasabb merevséggel és szakítószilárdsággal rendelkeznek, mint a tiszta PLA.
A kutatás célja a PLA mátrixú, természetes eredetű bükkfaporral töltött kompozit mechanikai tulajdonságainak vizsgálata és javítása. Egyensúlyi állapotban a fapor jelentős mennyiségű nedvességet tartalmaz, amely a hidrolitikus degradáció révén rontja a nedvességtartalomra érzékeny PLA tulajdonságait, ezért további adalékanyagok alkalmazása válhat szükségessé a mechanikai tulajdonságok és a feldolgozhatóság javítása érdekében. A kísérletek során elemezésre kerülnek a különböző adalékolatlan és adalékolt fapor tartalmú keverékek mechanikai, morfológiai és reológiai tulajdonságai.
|
| 5. | HDPE műanyaghulladék értéknövelt újrahasznosítása habosított fröccsöntéssel |
| | Hallgató: Adorján Adrienn |
| | Konzulens: Dr. Gere Dániel, Dr. Tomin Márton, Dr. Krizsma Szabolcs Gábor |
| A műanyaghulladék növekvő mennyisége napjaink egyik jelentős környezeti kihívása, amely a hulladékkezelés és a műanyagok körforgásba történő visszavezetésének fejlesztését teszi szükségessé. A műanyagok széles körű alkalmazása miatt a hulladékok hasznosítása fontos szerepet tölthet be a primer nyersanyagok felhasználásának és a környezetterhelésnek a csökkentésében. A hagyományos újrahasznosítás mellett az értéknövelt újrahasznosítás olyan lehetőséget kínál, amely során a hulladékból hozzáadott magasabb értéket képviselő, kedvező tulajdonságokkal rendelkező új termékek állíthatók elő.
Az értéknövelt újrahasznosítás egyik lehetséges megközelítése a hulladékból olyan, csökkentett tömegű és megfelelő funkcionális tulajdonságokkal rendelkező termékek előállítása, amelyek előállításához a habosított fröccsöntés megfelelő feldolgozási lehetőséget jelenthet. A habosított fröccsöntés olyan feldolgozási eljárás, amely habképzők alkalmazásával cellás szerkezet kialakulását és csökkentett sűrűségű termékek előállítását teszi lehetővé. A nagy sűrűségű polietilén (HDPE) a széles körben alkalmazott, jól újrahasznosítható hőre lágyuló polimerek közé tartozik, azonban az újrahasznosított polimerek feldolgozása során az anyagszerkezet és a tulajdonságok módosulhatnak. A jelen dolgozat célja a HDPE műanyaghulladék habosított fröccsöntéssel történő feldolgozhatóságának és az előállított termékek tulajdonságainak vizsgálata.
A kutatás során újrahasznosított HDPE alapanyagból, több különböző habképző alkalmazásával habosított fröccsöntési kísérleteket kell végezni. Elemezni kell a kapott termékek mechanikai és fizikai tulajdonságait, az eredményeket a különböző habképzők esetén egymással, valamint az eredeti polimerből fröccsöntött termékek tulajdonságaival összehasonlítva kell értékelni. A vizsgálatok alapján meghatározhatóvá válhatnak azok a habképző rendszerek, amelyek az újrahasznosított HDPE feldolgozása és a megfelelő terméktulajdonságok elérése szempontjából kedvezők lehetnek. A kutatás hozzájárulhat az újrahasznosított HDPE-alapú, csökkentett tömegű fröccsöntött termékek fejlesztési lehetőségeinek feltárásához. |
| 6. | Lánchossznövelő alkalmazása a PLA többszöri újrahasznosítása során fellépő degradáció mérséklésére |
| | Hallgató: Juszel Anasztázia Gabriella |
| | Konzulens: Dr. Gere Dániel |
| A politejsav (PLA) egy biológiai alapú, biológiailag lebontható, hőre lágyuló, kristályos polimer, amely napjainkban egyre nagyobb népszerűségre tesz szert. A PLA nagy szilárdsággal, jó átlátszósággal és nagy rugalmassági modulussal jellemezhető, megújuló nyersanyagokból, például keményítőből vagy cukorból állítható elő. Üvegesedési hőmérséklete általában 50–80 °C, amíg olvadási hőmérséklete 130–180 °C között alakul. A PLA a kőolajalapú tömegműanyagok, megújuló alapanyagból előállítható alternatívája. Kedvező tulajdonságai miatt különösen fontos szerepet tölt be a csomagolóiparban, ahol többek között olyan egyszer használatos termékek gyártására alkalmazható, amelyek teljesítménye összemérhető a polisztirol (PS), a poli(etilén-tereftalát) (PET) alapú termékekével.
A PLA egyre szélesebb körű alkalmazása miatt fontos figyelmet fordítani az anyag életciklusának végén keletkező hulladék megfelelő kezelésére és újrahasznosítására. A PLA mechanikai újrahasznosítása lehetővé teszi az anyag ismételt felhasználását, ezáltal csökkentve a primer nyersanyagok és az energia felhasználását, valamint a keletkező műanyaghulladék mennyiségét. A többszöri újrafeldolgozás során azonban az anyagot ismételt hő- és mechanikai igénybevétel éri, amely a polimerláncok lánctördelődéséhez és a PLA termomechanikai degradációjához vezethet. Ennek következtében csökkenhet a polimer molekulatömege és viszkozitása, valamint kedvezőtlenül változhatnak a mechanikai tulajdonságai. A degradáció hatására az anyag egyre ridegebbé válhat, ami korlátozza további felhasználási lehetőségeit.
Emiatt fontos olyan adalékanyagok vizsgálata, amelyek képesek mérsékelni a degradáció kedvezőtlen következményeit, és javítani tudják az anyag újrafeldolgozhatóságát. E célra alkalmazható a Joncryl ADR-4468 többfunkciós, epoxi-alapú lánchossznövelő. A Joncryl reaktív epoxicsoportjai képesek reakcióba lépni a PLA polimerláncainak végén található karboxil- és hidroxilcsoportokkal. A reakció eredményeként növekedhet a polimer molekulatömege, illetve elágazott polimerstruktúrák is kialakulhatnak. A Joncryl alkalmazása ezáltal hozzájárulhat ahhoz, hogy a többször újrafeldolgozott PLA kedvezőbb mechanikai tulajdonságokat őrizzen meg, és javuljon további feldolgozhatósága.
A kutatás során a PLA többszöri újrafeldolgozását vizsgáljuk miközben a Joncryl lánchossznövelő adalékanyagot adagolunk különböző feldolgozási lépésekben az anyaghoz. Vizsgáljuk, hogy az adalékanyag hozzáadásának időzítése miként befolyásolja az újrafeldolgozott PLA tulajdonságait. Ennek során összehasonlítjuk a különböző technológiával előállított minták mechanikai és termikus tulajdonságait. |
| 7. | Poliamid textilhulladék újrahasznosíthatóságának vizsgálata |
| | Hallgató: Szabó Nándor |
| | Konzulens: Dr. Gere Dániel, Dr. Krizsma Szabolcs Gábor, Dr. Jarosievitz Beáta |
| A műanyag a mindennapjaink része, velünk van a csomagolásokban, elektronikai eszközeinkben és a ruházatunkban is. Napjainkban nagyon elterjedt a gyors divat (fast fashion), viszont arra nem gondolunk, hogy ezeknek a gyártása jelentős mennyiségű hulladékot termel, amit később nagyon hamar kidobnak, és csak kis mennyiségben kerül sor az újrahasznosításukra.
A kutatás célja, hogy megvizsgáljuk, hogy a gyártásközi poliamid textilhulladékot mennyire lehet újrahasznosítani. A kísérletek során az értéknövelt újrahasznosítást különböző adalékanyagokkal valósítjuk meg. Továbbá fröccsönthetőségi próbákat is végezünk próbatest szerszámon és 3D-s terméken. Végezetül megvizsgáljuk az adalékolatlan és adalékolt próbatestek mechanikai tulajdonságait. |
| 8. | Éter- és észteralapú termoplasztikus poliuretánok 3D nyomtathatóságának és a nyomtatott termékek mechanikai tulajdonságainak vizsgálata |
| | Hallgató: Bukta Zalán Pozsár Zalán |
| | Konzulens: Dr. Kovács Norbert Krisztián |
| Az extrúzió alapú additív gyártástechnológia (MEX) egyik gyorsan fejlődő területe a rugalmas, elasztomer jellegű polimerek feldolgozása. Ezen anyagok közül kiemelkednek a termoplasztikus poliuretánok (TPU), amelyek nagy rugalmasságuk, jó kopásállóságuk és széles tartományban hangolható mechanikai tulajdonságaik miatt többek között személyre szabott talpbetétek, cipőtalpak és energiaelnyelő szerkezetek gyártására is alkalmasak. Feldolgozásuk ugyanakkor kihívást jelent mind a filamentgyártás, mind a 3D-nyomtatás során. A kutatómunka célja egy éter- és egy észteralapú TPU összehasonlító vizsgálata. A hallgató feladata a filamentgyártás stabilitásának és átmérőpontosságának értékelése, a 3D-nyomtatási technológiai ablak meghatározása, valamint a nyomtatott próbatestek mechanikai és maradó alakváltozási tulajdonságainak vizsgálata. A munka kitér a filamentátmérő-ingadozás nyomtatási stabilitásra és termékminőségre gyakorolt hatásának elemzésére is. |
| 9. | Polimer kompozitok károsodásainak elemzése gépi tanulás módszereivel |
| | Hallgató: Bocsó Noémi Zsuzsanna |
| | Konzulens: Marton Gergő Zsolt, Dr. Szebényi Gábor , Balogh Fanni, Dr. Török Dániel |
| 10. | Visszanyert szénszál alapú, hierarchikus felépítésű, poliamid mátrixú, fenntartható hibrid kompozitok kifejlesztése |
| | Hallgató: Rideg Árpád |
| | Konzulens: Dr. Mészáros László, Dr. Petrény Roland, Dr. Czél Gergely |
| A kompozit hulladék növekvő mennyisége miatt egyre sürgetőbb a belőlük visszanyerhető, értékes erősítőszálak újrahasznosítása. A 3D nyomtatáshoz használható filamentek legújabb generációjával szemben elvárás, hogy olyan funkcionális tulajdonságokkal is rendelkezzen, mint például az elektromos vezetőképesség, aminek elektronikai eszközökben, elektromágneses árnyékolásban lehet fontos alkalmazási területe. A mátrixanyagokkal szemben műszaki alkalmazások esetén fontos követelmény a nagy szilárdság és szívósság, ezért a hagyományosan alkalmazott anyagok mellett terjed az olyan műszaki anyagok alkalmazása is mint a poliamid. Ugyanakkor a poliamid részben kristályos szerkezete miatt sokkal nagyobb mértékben zsugorodik, mint az amorf anyagok, ami a 3D nyomtatásra való alkalmasságát korlátozza, ugyanakkor körültekintő alapanyag választással és erősítő- illetve töltőanyagok alkalmazásával ez a zsugorodás csökkenthető. Ezek alapján a visszanyert szénszálak egyéb adalékokkal együtt történő alkalmazása egyszerre segítheti elő a poliamid nyomtathatóvá tételét, csökkentheti az anyag zsugorodását, vezetőképességet kölcsönözhet, annak ellenére, hogy a filament jelentős arányban másodnyersanyagot tartalmaz.
A dolgozat célja egy olyan új, poliamid mátrixú, újrahasznosított szénszálakkal és nanorészecskékkel töltött, filament kifejlesztése, amely elektromosan vezetőképes és méretpontos termékek nyomtatásához alkalmazható. |
| 11. | Vízbázisú latex lézeres hőközléssel való 3D nyomtatási technológiájának fejlesztése és vizsálata |
| | Hallgató: Prithul Iqbal Samin |
| | Konzulens: Rácz Imre, Dr. Kovács Norbert Krisztián |
| 3D printing enables the production of customized parts with complex geometries by building them layer by layer from digital models. One important application is the manufacture of flexible products, including seals, damping elements, and soft robotic components. Elastomers can be processed using additive manufacturing technologies such as material extrusion, powder bed processes, and photopolymerization. However, achieving both reliable processing and the desired mechanical behaviour remains challenging: very soft thermoplastic filaments can be difficult to feed, while photopolymerization requires photocurable formulations. These limitations motivate the investigation of alternative materials and processes that could bring the properties of conventional rubbers to customized geometries. Water-based rubber latex is a promising candidate, consisting of high-molecular-weight polymer particles dispersed in water. With a suitable formulation and crosslinked structure, it offers the potential to produce parts with high deformability and elastic recovery. Its liquid form enables direct dispensing, but layer-by-layer fabrication requires coordinated material deposition, water removal, and shape retention. This work therefore aims to develop and investigate a 3D printing system combining syringe dispensing with localized laser heating. Requirements for the printer, electronics, and control software will be derived from the flow and drying behaviour of the latex fluid developed through bench tests. The printer development will focus on coordinating dispensing, printhead motion, and laser power. Planned experiments on individual printed lines and multilayer specimens will investigate the effects of volumetric flow rate, printing speed, and laser power. The main objective is to identify a process window for stable layer-by-layer fabrication and establish an experimental platform for additive processing of latex. |
| 12. | Szálerősített kompozit nyomástartó edények száltekercselési technológiájának vizsgálata és pályatervezése |
| | Hallgató: Király Balázs |
| | Konzulens: Szederkényi Bence |
| Végezzen irodalomkutatást a száltekercselt (filament winding) kompozit nyomástartó edények űrtechnológiai alkalmazásairól, a felhasznált anyagrendszerekről, valamint a pályatervezés technológiai alapelveiről.
Határozza meg a tekercselési folyamat geometriai és fizikai peremfeltételeit (pl. pólusnyílások, tekercselési szög, szálparaméterek). Alakítson ki egy olyan szimulációs eljárást, amely alkalmas a felületen futó szálpályák generálására és 3D-s vizualizációjára.
Vizsgálja meg a tekercselés során fellépő tipikus geometriai hibákat (pl. szálcsúszás, egyenetlen fedés), és vegye figyelembe ezeket a pályatervezésnél. Biztosítsa a generált szálpályák CNC berendezések számára értelmezhető formátumba (G-kód) történő konvertálhatóságát.
Végezzen próbaszimulációkat egy kiválasztott tartálygeometrián. Értékelje a kapott szálpályákat és a gyártási kódot a megvalósíthatóság szempontjából, majd vonjon le következtetéseket és tegyen javaslatot a technológia finomítására. |
| 13. | Kontinuum tönkremeneteli modellek viselkedésének és bemeneti paramétereinek vizsgálata ortotróp kompozit anyagmodelleken |
| | Hallgató: Demény Ágoston |
| | Konzulens: Szederkényi Bence, Horváth Roland |
| A szálerősítésű polimer kompozitok anizotróp, nemlineáris mechanikai viselkedésének és progresszív tönkremenetelének végeselemes leírása kiemelt jelentőségű a szerkezettervezésben. A komplex károsodási folyamatok numerikus modellezése azonban komoly kihívást jelent, és a rendelkezésre álló anyagmodellek mélyreható ismeretét követeli meg. Jelen kutatás célja az LS-DYNA környezetben elérhető, kontinuum károsodás-leíráson alapuló ortotróp anyagmodellek működési mechanizmusainak és paraméterérzékenységének feltérképezése. A munka fókuszában a modellalkotás folyamatának megismerése, valamint az egyes bemeneti paraméterek globális anyagválaszra gyakorolt hatásának elemzése áll. A tönkremeneteli kritériumok működésének vizsgálata demonstrációs végeselemes modelleken történik. Az anyagmodellek kalibrációs folyamatának megértését alapvető szilárdságtani vizsgálatok során rögzített feszültség–nyúlás görbék fenomenológiai értékelése támogatja. A kutatás eredményeként ezen összetett végeselemes anyagmodellek viselkedésének és korlátainak pontosabb megismerése, a paraméterezés során fellépő nehézségek azonosítása, valamint a mérési adatokból származtatott bemeneti paraméterek szimulációs eredményekre gyakorolt hatásának feltárása várható. |
| 14. | A D-laktid-tartalom és a habosíthatóság közötti összefüggések vizsgálata politejsavak anyagextrúzió alapú additív gyártása során |
| | Hallgató: Nagy Anna |
| | Konzulens: Dr. Tomin Márton |
© 2014 BME Polimertechnika Tanszék - Készítette: Dr. Romhány Gábor
