Járműipari anyagfejlesztések: célzott alapkutatás az alakíthatóság, hőkezelés és hegeszthetőség témaköreiben
A SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM SZEREPE ÉS FELADATAI A PROJEKT MEGVALÓSÍTÁSÁBAN Dr. Zsoldos Ibolya, egyetemi tanár, tanszékvezető a Nemfémes AnyagokTudományos Műhely vezetője
Zárókonferencia, Miskolc, 2014. november 27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029
A SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM SZEREPE ÉS FELADATAI A PROJEKT MEGVALÓSÍTÁSÁBAN
Helyzeti előny: ipari kutatások tapasztalatai
Történelmi hátrány: kutatóegyetemmé válásban lemaradás Jelen projekt lehetőséget nyújt előrelépéshez a felzárkózásban: rangos kutatóegyetem (ME) vezetésével dolgozunk. Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 2
A SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM SZEREPE ÉS FELADATAI A PROJEKT MEGVALÓSÍTÁSÁBAN
K+F témák: • Polimer technológiák, témavezetők: Dr. Hargitai Hajnalka, Dr. Dogossy Gábor • Porózus anyagok, témavezetők: Dr. Dogossy Gábor, Dr. Zsoldos Ibolya • Nanokompozitok, témavezető: Dr. Hargitai Hajnalka • Grafén litográfia, témavezető: Dr. Zsoldos Ibolya
Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 3
LÉZERSZINTEREZÉS
1. DMLS technológia alkalmazása fröccsöntésnél Dr. Hargitai Hajnalka Dr. Kovács József Gábor Hatos István PhD kutatási téma
Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 4
DMLS TECHNOLÓGIA
EOSINT M270
DMLS TECHNOLÓGIA, ALKALMAZÁS Fröccsöntő szerszámok formakövető hűtőrendszerrel
Nagyobb tervezői szabadság
Szimuláció, Szerszámgyártás
Korrózióállóság Terhelhetőség (keménység, kifáradás, kopásállóság)
A Magyar Tudomány Ünnepe
7
Hőkezelés, kopásvizsgálat MS1
W722
Keménységmérés, metallográfia
Kiválásos keményítés Karbonitridálás Oxinitridálás Sófürdős nitridálás PVD bevonatolás
1400
MS1_N W722_N UM_N V6_N
1200 1000
HV0.3
• • • • •
800 600 400 0,0
0,2 0,4 0,6 Distance from the surface [mm] A Magyar Tudomány Ünnepe
0,8 8
Kopásvizsgálat és kiértékelés
ALICONA focus variation microscope UNMT-1 Universal nano & micro tester
3D
TALYSURF CLI2000
2D A Magyar Tudomány Ünnepe
9
KOPÁSVIZSGÁLAT EREDMÉNYE
2D
3D
Kikopott keresztmetszet meghatározása
Teljes kikopott térfogat meghatározása
0,009 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000 ms1 w722
Kiértékelés időigényes: • több lépésben, • több szoftver alkalmazásával.
1,00
ms1
Hőkezelt 0,0080 0,0067
Karbonitridált 0,0050 0,0025
w722
Oxinitridált 0,0039 0,0029
Arány MS1 méréshez %
Kopási keresztmetszet mm2
Saját kiértékelő szoftver fejlesztés
2D / 3D összehasonlítás 2D 3D
0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00
edz_ ms1 edz_w722 2D 1,00 0,84 3D 1,00 0,88
ni_ms1 0,62 0,62
ni_w722 0,31 0,29
on_ms1 0,49 0,51
A Magyar Tudomány Ünnepe
on_w722 0,36 10 0,36
Hibrid alkatrészek gyártásának optimalizálása
Hibrid szerszámbetétek lehetséges anyagpárosítása hőkezelési ajánlások A Magyar Tudomány Ünnepe
11
FRÖCCSÖNTÉS HABOSÍTÁSSAL
2. Szintaktikus habok Dr. Zsoldos Ibolya Dr. Orbulov Imre Kozma István PhD kutatási téma
Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 12
KUTATÁSOK HÁTTERE, MOTIVÁCIÓ
Tömegcsökkentés • Kisebb fajsúlyú szerkezeti elemek (pl. alumínium karosszéria elemek) • Új, nagy szilárdságú anyagok
Szerkezet porózusság: Kerámia mikrogömbhéjakkal
13
KUTATÁS CÉLJA A szintaktikus fémhab szerkezetének jelentős hatása van a szerkezeti anyag: • mechanikai szilárdságára, • tömegére. Kutatásunk során vizsgáljuk, hogy a különböző gömbhéj szerkezetek milyen módon változtatják az anyag jellemzőit. Feladat: • Meglévő próbatest alakzatrekonstrukciója. • Véges elemes modell készítése, a pontos anyagjellemzők meghatározásához. • Szerkezet (struktúra) optimalizálás. 14
ALAKZATREKONSTRUKCIÓ Ipari CT radiográfia (2010) Vonal detektoros CT vizsgálat
Sík detektoros CT vizsgálat
15
SZERKEZET REKONSTRUKCIÓ
16
SZERKEZET REKONSTRUKCIÓ
Modell alkotás menete
A CT képfeldolgozás eredménye nem alkalmazható közvetlenül 17
KÖRDETEKTÁLÁS
Új algoritmusok Körszerűség elvének algoritmusa
Rádiusz-inkrementálás algoritmusa
18
VÉGESELEMES MODELL
Kezdeti geometria 2D háló térfogati háló
Összevetés valós mérési eredményekkel, és anyagmodell alkotása. 19
GRAFÉN NANOLITOGRÁFIA
3. Grafén nanolitográfia Dr. Zsoldos Ibolya Dr. László István Fülep Dávid PhD kutatási téma
Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 20
MINTACÍM SZERKESZTÉSE MOTIVÁCIÓ
Grafén atomi pontosságú megmunkálás STM nanolitográfia Forrás: Bíró László Péter: Nanotechnológia csodái http://www.mfa.kfki.hu/int/nano MTA MFA, Nanoszerkezetek Osztály
Tapasztó,Levente; Dobrik,Gergely; Lambin,Philippe; Biró,László,P. Nature Nanotechnology 3, 397(2008)
MINTACÍM SZERKESZTÉSE MOTIVÁCIÓ
Grafén atomi pontosságú megmunkálása oxidációs eljárással MTA MFA Nanoszerkezetek Osztály 1. SiO2 hordozóra helyezés 2. Mesterséges hibák létrehozása 3. Lassú, kontrollált oxidáció Forrás: Nemes-Incze Péter; Magda Gábor; Kamarás Katalin; Biró László Péter: CRYSTALLOGRAPHICALLY SELECTIVE NANOPATTERNING OF GRAPHENE ON SIO2; Nano Research 3, 110(2010)
GRAFÉN NANOLITOGRÁFIAI ALKALMAZÁS: NANOÁRAMKÖRÖK Reális lehetőség!
Kétállású kapcsoló (a): kapcsolási rajz (b): grafén nanoszalagokból tervezett nanoáramkör D. A. Areshkin, C.T. White: Nanoletters 2007, Vol. 7, No. 11, 3253-3259 Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 23
KUTATÁSI FELADAT
• Grafén nanolitográfiai szimulációk 3D szén nanoszerkezetek tervezett előállítására
• Futtatások alkalmazása szuperszámítógépre
Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 24
KUTATÁSI FELADAT Grafén lapból kivágott 2 db 2D szalagokból felépül-e önszervező módon a 3D egyenes cső és Y-elágazás szerkezet? Eredmények szerint megfelelően pozicionált kiindulási helyzetből hibátlanul felépül a szerkezet önmagától.
Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 25
GRAFÉN NANOLITOGRÁFIA
problémás eset
hibátlan összenövés
Hibátlan összenövés topológiai és energetikai feltételeit sikerült meghatározni.
Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 26
GRAFÉN NANOLITOGRÁFIA Új összefüggés: Grafén szalagok feltekeréséhez szükséges görbületi energia és a feltekert cső görbületének négyzete között lineáris kapcsolat áll fenn. Görbületi energia (eV): Ekoh-Ekoh_graphene
1,6
1,2
0,8
karosszék cikkcakk 0,4
0,0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
görbület2
Zárókonferencia, Miskolc, 2014.11.27-28. TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 27
0,7
(Å-2)
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! „Az ismertetett kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 projekt eredményeire alapozva a TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 jelű projekt részeként – az Új Széchenyi Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.”
