archive

TÁMOP 4.2.2-08/1-2008-0016

A régió és a Dunaújvárosi Főiskola válaszai az anyagtudomány és -technológia új kihívásaira

A projekt az anyagtudomány, azon belül a műszaki vagy alkalmazott anyagtudomány és a környezetvédelem körébe tartozó feladatokat fogalmaz meg. E területek széles tartalmi spektrumán belül a K+F célkitűzés a szerkezeti anyagokban, elsősorban acélokban lejátszódó folyamatok matematikai (számítógépes) és fizikai szimulációjára, a nanoszerkezetű anyagok top-down, illetve bottom-up elvre épülő technikákkal történő létrehozására, valamint egy speciális, a szikrakisülésen alapuló felületnemesítési kérdéskörre, továbbá az ipari léptékű alkalmazásokat kísérő környezeti hatások számbavételére, tudatosítására és kezelésére koncentrál.

Mindegyik terület, a matematikai és fizikai szimuláció, a nanotechnológia és a felületnemesítés (surface engineering) és a környezeti állapotfelmérés, vagy az ökotoxikológia napjaink meghatározó tudományterületei. Az anyag- és környezettudományi, valamint az ipari folyamatok matematikai szimulációja nélkül ma már elképzelhetetlen a piaci igényeket kielégítő szerkezeti vagy funkcionális anyagok előállítása, vagy az előállítás hatásainak a megfelelő értékelése és kezelése. A szoftverek megalkotása az anyagtudósok, anyag-, ill. környezetmérnökök és az informatikusok szoros együttműködését igényli, nemzeti és nemzetközi keretekben is.

A melegalakítás-technolóiai K+F témakör esetében megvalósuló szolgáltatás iránt közvetlen kereslet tapasztalható a fémipar területén. Az ISD DUNAFERR Zrt. a közeljövőben jelentősen növelni kívánja meleghengermű kapacitását és annak teljes kihasználását tűzte ki célul. A fejlesztések eredményeként a meleghengermű technológiája teljesen átalakul. Az új hengerlési technológiák megtervezéséhez az ISD DUNAFERR Zrt. a tulajdonában lévő HSMM (Hot Strip Mill Modell) szoftvert használja fel. A szoftvert a AISI (American Iron and Steel Institut) fejlesztette ki. A szoftver hatékony alkalmazásának feltétele a futtatáshoz szükséges anyagjellemzők (jellemző hőmérsékletek, alakváltozási sebességek stb.) meghatározása és ezek szolgáltatása egy-egy acélminőségre vonatkozóan. A szoftver segítségével a képlékenyalakítási technológiák tervezése, új anyagminőségek kifejlesztése felgyorsul és biztonságosabbá válik. Az ISD DUNAFERR Zrt-ben gyártott acélminőségekre nézve az alapvető anyagjellemzőket szisztematikus munkával, a hallgatók bevonásával határozzuk meg a Gleeble 3800-as termomechanikus szimulátoron. A szükséges anyagjellemzők meghatározásához természetesen módszertani fejlesztésre is szükség van. A kidolgozott mérési eljárások birtokában a Dunaújvárosi Főiskola képessé válik más, acélok melegalakításával (pl. süllyesztékes kovácsolással) foglalkozó üzemek számára is szolgáltatni a szükséges anyagjellemzőket. A projekt során létrejövő adatbázis önálló termékként is értékesíthető lesz.

 

Az ultrafinom szemcseméretű acélcsőanyagok iránti kereslet az Európai Unió illetve hazánk olajjal és/vagy földgázzal való biztonságos ellátása miatt kiemelt jelentőségű. Az ISD Dunaferr Zrt-nél, mint az acél lapostermékek kizárólagos hazai előállítójánál már jelentős eredményeket értek el ezen a fejlesztési területen. 12 mm lemezvastagságig a műszaki előírásokat teljesítik. Az ennél vastagabb csőanyagok előállítása további fejlesztőmunkát igényel. Az DUNAFERR részéről a kérdés a következőképpen tevődik fel: az acél összetételét, az öntési és meleghengerlési körülményeket kell-e változtatni ahhoz, hogy a kitűzött műszaki cél teljesüljön. A Dunaújvárosi Főiskola a felvetett kérdésre – az üzemi szakemberekkel való szoros együttműködésben és a projekt külföldi résztvevőinek tapasztalatait figyelembe véve – fizikai és matematikai szimulációval és fémtani vizsgálatokkal működik közre a keresett megoldás kutatás-fejlesztés alapú kidolgozásához.

Ahogy a finomszemcsés szerkezeti acélok megjelenése szinte szükségszerűen magával hozta az ultrafinom szemcseméretű acélok kifejlesztésének igényét és lehetőségét, napjainkban ugyanez az összefüggés mutatható ki az ultrafinom és a nanoszemcsés anyagok tekintetében. A nanoszemcsés anyagok iránti érdeklődés, kereslet oka nyilvánvaló: az anyagok mechanikai jellemzőinek döntő része a szemcseméret függvénye, és egy bizonyos értéket átlépve, a nagyobb szemcseméretű tartományban érvényesülő mechanizmusokat más mechanizmusok váltják fel, és így alapvetően új tulajdonság-együttesű anyagokat kapunk. A pályázati munka során olyan nanotechnológiai eljárásokat dolgozunk ki, amelyekkel tömbi, további vizsgálatokra alkalmas méretű mintadarabokat lehet elállítani. Ilyen nanoszerkezetű minták – különösen vasalapú ötvözetekből készítettek – igen keresettek a KF szférában, áruk gyakran a nemesfémekével vetekszik. Egy ilyen jellegű szolgáltatás megvalósulásával a Dunaújvárosi Főiskola kulcspozícióba kerül, és a kereslet kielégítése kapcsán számos K+F partnerrel kerül kapcsolatba. A tömbi nanoszerkezetű vasalapú ötvözetek előállítására unikális lehetőséget jelent a projekt során üzembe helyezendő MAXSTRAIN egység. A nanoszerkezetű anyagok bottom up technológián alapuló eljárása új kutatási irányt jelent hazánkban. A képlékeny alakváltozás során elérhetőnél legalább egy nagyságrenddel kisebb, néhány, vagy néhány tíz nanométer méretű acél nanorészecskék közvetlen előállítására és jellemzésére, valamint az ezekből felépített rétegek, mint modellrendszerek szerkezetének és makroszkópikus tulajdonságainak feltérképezésére irányuló prekompetitiv alapkutatás azzal, hogy lehetőséget ad annak kísérleti ellenőrzésére, hogyan változnak az anyagtulajdonságok az építőelemek jelentős méretcsökkenése során, szervesen egészíti ki a nagyobb mérettartományra érvényes eredményeket.

Az acélok tulajdonságaiban a szemcseméret csökkentése hatására létrejövő változások felderítése mind tudományos értelemben, mind gyakorlati szempontból komoly kihívás. A tulajdonságok méretfüggésére vonatkozó eredmények kiemelkedő jelentőségét az adja, hogy ezekre alapozva dolgozhatók ki új, az eddigieknél jobb, tökéletesebb tulajdonságokkal rendelkező termékek előállítását lehetővé tevő technológiák. Mai tudásunk alapján a tömbi acélokban képlékeny alakváltozással kialakítható minimális szemcseméretek a néhány száz nanométeres tartományba esnek. Az anyag néhány, vagy néhány tíz nanométeres mérettartománybeli viselkedésének feltérképezésére más megközelítést javaslunk. Ez a bottom-up tipusú közelítés tervezett méretű – a képlékeny alakváltozás során elérhetőnél legalább egy nagyságrenddel kisebb – acél nanorészecskék közvetlen előállítását, ezek, és az ezekből felépített rétegek, mint modellrendszerek szerkezetének és makroszkópikus tulajdonságainak kísérleti meghatározását tűzi ki célul. Ez a prekompetitiv alapkutatás annak a kérdésnek a megválaszolásával, hogy hogyan változnak az anyagtulajdonságok az építőelemek jelentős méretcsökkenése során, szervesen egészítené ki a nagyobb mérettartományra érvényes eredményeket.

Anyagok felületének szikrakisülésekkel való nemesítése mind mechanikai, mind kémiai, és mind optikai szempontból című altéma segítségével nemzetközileg is elismert eredményekre juthatunk, amelyeknek közvetlen gyakorlati eredménye is lesz, s másképpen elő nem állítható felületeket kaphatunk. Hazánkban ezen a területen kisebb a kutatók érdeklődése, ugyanakkor a szakma számára egy különlegesen színezett rozsdamentes felület jelentős piaci szegmens megszerzését jelentheti, sőt új piaci lehetőségeket teremt, különösen akkor, ha sikerül nyomtatott felületnek megfelelő hatást is elérni, ami a célok egyike. Anyagok felületének tisztítása mechanikai és biológiai, sterilizálási és fertőtlenítési céllal. Ilyen módon olyan felületeket is sterilizálhatunk, amelyeket másként nem lehet, s ezzel új eszközök kialakítására is lehetőség lesz. A szakirodalomban ez a terület erősen fejlődőben van, komoly a nemzetközi érdeklődés. A megfelelő eredmények elérése olyan eszközök olcsó sterilizálását is jelenheti, amelyek esetében ezt a költségek nem engedték meg. Ezzel a felhasználó (pl. növénynemesítő, húsfeldolgozó, stb.) komoly piaci előnyökhöz juthat. Kohászati és egyéb technológiák által kibocsátott gáznemű levegőszennyezők elbontása gyors villamos impulzusokkal generált korona kisülések segítségével jelentős irodalommal rendelkező, a kutatócsoport által sikerrel gyakorolt téma, melynek jelentősége növekszik. A kutatás nemzetközi együttműködés keretében folyik mind a Tanszéken, mind Japánban a Tokió Egyetemen. A technológia jelentős árverseny előnyben van a többi eljárással szemben, elegendő ha a szelektív katalitikus redukció költségeivel hasonlítjuk össze. Kohászati és egyéb éghető hulladékok égéshőjének meghatározása, valamint az égetés során felszabaduló gázok elemzése, lebontásuk, eliminálásuk technológiájának meghatározása témával komoly kutatási bázist hozunk létre, s egy a hazai és nemzetközi hulladék és biomassza égető közösségben egy jelentős űrt töltünk be, mivel egy helyen találkozik a több különböző szakértelem és technikai lehetőség.

A talajok biológiai vizsgálata, biológiai remediálása különösen jelentős eredményekkel járhat különösen erősen szennyezett talajok esetében is. A kutatócsoport komoly nemzetközi kapcsolatokkal rendelkezik. A kidolgozandó eljárás rendkívül újnak számít, komoly érdeklődés mutatkozik iránta. Az egyes szennyezőanyagok környezetvédelmi határértékeit illetően nincs egységes gyakorlat az Európai tagországok között, mivel azokat számos technológiai, környezeti, de társadalmi és a szociális tényezők is befolyásolják. Az adott ipari folyamatra, vagy a dunaújvárosi környezetre vonatkozó információk lényegesen segíthetik a pontosabb tényfeltárást és a megfelelő intézkedések megtételét. Napjainkra a környezeti hatásértékeléseket is segítik az informatikai eszközök, a folyamatok előre-becslésével pedig megelőzhetők azok a visszafordíthatatlan környezeti katasztrófák, amelyekre a világ iparilag fejlett országaiban igen sok negatív példa akad. Az új, az adott térséghez, régióhoz igazított határérték-rendszer kialakítása fenntartható termelés fontos kritériuma.

A projekt szükségességét indokoló probléma feltárásához a Dunaújvárosi Főiskolán a kutatásszervezés, a infrastruktúra és a kutatási kapcsolatrendszer tekintetében SWOT elemzést végeztünk. Az elemzés eredményeiből értelemszerűen csak a feltárt problémákra utalunk. Azt vizsgáltuk alapvetően, hogy az innovációs lánc egyes elemei milyen mértékben és milyen színvonalon állnak a Főiskola távlati kutatási és oktatási feladatainak, valamint a régió innovációs igényeinek megoldásához rendelkezésünkre. Az elemzés kimutatta, hogy lényegében az innovációs lánc minden egyes eleme megtalálható a régióban. Problematikus ugyanakkor az innovációs folyamatban résztvevő vállalatok, intézmények és kutatócsoportok együttműködésének kiegyensúlyozottsága.

Azt is megállapíthattuk, hogy a humán erőforrás tekintetében is hiányosságok tapasztalhatók, melynek alapvető oka, hogy bizonyos, a fejlett országokban járatos technológiákkal kapcsolatban saját közvetlen tapasztalatok nem állnak rendelkezésre.

Mindezeket a hiányosságokat csak egy koncentráltan működő, komoly elméleti és gyakorlati tapasztalatokkal bíró kollégákból álló kutatócsoport képes fokozatosan megszüntetni. Ebben a tevékenységben kitüntetett szerep jut a tervezett kutatócsoport külföldi, nemzetközileg is elismert tagjainak.

A kutató-fejlesztő munka Dunaújvárosi Főiskolán meglévő infrastruktúra elemeit – hazai és nemzetközi együttműködés keretében – olyan nemzetközi összehasonlításban is kiemelkedő kísérleti hátteret biztosító laborok egészítik ki, mint a LASERLAB-EUROPE Laser Research Infrastructure hazai kutatóhelyeként a Szegedi Tudományegyetemen működő Nagyintenzitású Lézerlaboratórium. A projekt a nemzetközi szinten intenzív információcsere lehetőségének megteremtésével ideális keretet biztosíthat a résztvevők "szakmai továbbképzésére".

 

Elért eredmények:

Mutató


Kiinduló érték


Projekt végére elért érték


Kialakított komplex multidiszciplináris, illetve transzdiszciplináris, kutatási szerveződések, együttműködések (Innovatív kutatói teamek) száma


0


1


A projektben közreműködő felsőoktatási intézmények száma (hazai, külföldi) (intézmény)


0


2


A projektben közreműködő vállalkozások bevonása

(db)


0


1


A projektben közreműködő magyar kutatók/ oktatók száma (fő)


0


20


A projektben közreműködő külföldi oktatók/kutatók száma (fő)


0


5


A projektben közreműködő hallgatók száma (fő)


0


4


A projektben létrejött publikációk, módszertanok, eredmények száma (db)


0


7


 

Összefoglaló adatok


Elnyert támogatás összesen:


377 737 416 Ft


Elnyert támogatás DF:


339 276 812 Ft


Elnyert támogatás PE:


38 460 604 Ft


Megvalósítás ideje:


2009.09.01 - 2012.02.28.


Projekt azonosító kódja:


TÁMOP 4.2.2-08/1-2008-0016


Kedvezményezettek neve:


Dunaújvárosi Főiskola


Pannon Egyetem


Projekt vezetője:


Dr. Szörényi Tamás

    Eseménynaptár