Tudományos eredmények

Mérföldkövek

1. mérföldkő

Mérföldkő elérésének tervezett dátuma: 2018.06.01.

Feladatok:Az Integrált 3D finomszerkezetvizsgáló laboratórium építészeti-gépészeti kialakításával felújításával kapcsolatos szolgáltatás közbeszerzési eljárás lebonyolítása, szerződéskötés, átalakítás kivitelezése, műszaki átadás. Az Integrált 3D finomszerkezetvizsgáló laboratórium működési szabályzatának megalkotása. Közbeszerzési szakértő kiválasztása a négy műszer közbeszerzési eljárásának a lebonyolítására. A négy műszer műszaki specifikációjának elkészítése, közösségi eljárásrend szerinti közbeszerzések ajánlati dokumentációjának előkészítése.

2. mérföldkő

Mérföldkő elérésének tervezett dátuma: 2019.08.31.

Feladatok: A négy műszer (LA-FIB-SEM, mikroCT, XRD(SAXS), XRD Robot) közösségi eljárásrend szerinti közbeszerzési eljárások lebonyolítása, szerződéskötések, berendezések leszállítása, installálása, a berendezések üzemszerű működtetéséhez szükséges különböző anyagokon végzett tesztvizsgálatok elvégzése, az üzemeltető személyzet betanítása. A számlák kifizetése. A Széchenyi 2020 KTK előírások szerinti kommunikációs csomag megvalósítása, nyilvánosság biztosítása, projekt zárórendezvénnyel és kiadvánnyal kapcsolatos tevékenységek megvalósításához szállítók kiválasztása, szerződéskötés, megvalósítás. Szakmai és pénzügyi zárás.

Műszaki-szakmai tartalom

A szakmai feladatok egyrészt az Integrált 3D finomszerkezetvizsgáló laboratórium kialakításából, a műszerek beszerzéséből, és azok összehangolt működtetési feltételeinek megteremtéséből állnak. A labor fizikai kialakítása során egyrészt az elhelyezendő eszközök működtetésének műszaki feltételeit, másrészt az összehangolt működtetést, a komplex problémamegoldás lehetőségét, a társkutatók vagy az ipari szereplők számára történő igényes szolgáltatás és vendégkutatói lehetőségeket kívánjuk biztosítani. A labor kialakítása során figyelembe kívánjuk venni a műszeregyüttes használatából adódó követelményeket, a korszerű munkavégzés feltételeit, valamint a megvalósítás költséghatékonyságát. Az infrastruktúrális eszközök beszerzését közbeszerzési tanácsadó közreműködésével, a vonatkozó jogszabályok betartásával kívánjuk megvalósítani. A komplex laboratórium kialakítását indokolja, hogy az anyagtudomány területén a 3D vizsgálat a releváns adatbázisok (Scopus, WoS) szerint is a XXI. század egyik új kutatási irányvonala, amely nem csak morfológiai információt, de nagyfelbontású fázisazonosítást, fázisorientáció meghatározást is lehetővé tesz. A tervezett infrastruktúra nemzetközileg is egyedi voltát az adja, hogy a tervezett mikroCT átfogó vizsgálatot tesz lehetővé és bemenő adatot biztosít a másik három műszernek. Ezek együttes alkalmazásával érhető el unikális felbontás és vizsgálható méret, biztosítva a mintákról nyerhető komplex (összetétel, makro-, mikroszerkezet, kristályszerkezet, morfológia, orientáció) 3D információt. A tervezetett XRD Robot berendezés lehetőséget biztosít előre programozott pályák mentén történő mozgásra és automatizált mérésekre, ami nagymértékben megnöveli a berendezéssel végezhető mérési kapacitást. Ezeken túl, a tervezett berendezés által biztosított hat tengely körüli forgás lehetővé teszi a Miskolci Egyetemen kidolgozott innovatív, mintakivágás nélküli textúra mérési módszer új mérési elrendezésre történő kiterjesztését, ami megnöveli a mérési tartományt, illetve csökkenti a mérési időt. A LAFIB- SEM által megvalósítható nano / mikro léptékű megmunkálás a modern anyagmérnöki kutatásokhoz elengedhetetlen, de egyéb kutatási irányoknál is jelentős előnyöket biztosít. Azáltal, hogy lehetőségünk lesz szinte bármilyen anyagból mikrométer pontosságú irányított minták előállítására, biztosítani tudjuk azt, hogy egy adott tudományos problémához a legmegfelelőbb mintát szolgáltassuk. A sokszor időrabló és költséges vizsgálatok így hatékonyabban végezhetők el, ezáltal optimalizálva a ráfordított időt és forrásokat maximalizált eredményesség mellett. Az új lézer ablációval és fókuszált ion nyalábbal kiegészített SEM országosan egyedülálló in situ mintapreparálást biztosít SEM és akár TEM vizsgálatok számára is. Így a LA-FIB-SEM olyan nagyfelbontású, precíz szeleteléses technológiával megvalósítható 3D feltárást tesz lehetővé, ami olyan minták esetén is alkalmazható, ahol csak minimális roncsolás lehetséges ilyen pl. a régészet, autóelektronika, vagy a vizsgálandó mintatérfogat indokolja precíziós roncsolást pl. nanotechnológiai fejlesztések, vékonyrétegtechnológia. Az eszköz újszerűségét a FIB megmunkálást előkészítő lézer abláció jelenti. Így növelve a finommegmunkálási sebességet, az előkészíhető térfogatot és csökkentve a gallium felhasználási költséget. Ez olyan egyedi mintamegmunkálást tesz lehetővé, ami egyéb hagyományos technikák alkalmazásával nem lehetséges. A lézer és ionsugaras megmunkálás alkalmazásával olyan 3D tomográfiai vizsgálatok is megvalósíthatók, amikre egyébként eddig nem volt lehetőség. Az XRD(SAXS) segítségével a mai modern irányzatoknak megfelelően az eszköz nanométeres rétegek fázisazonosítására, kristálytani- és szemcseméret vizsgálatára is alkalmas lesz.

Kutatóhely alkalmassága

A kutatóhely alkalmasságát a metrológiában elért szakmai eredményei, a rendelkezésre álló kutatói kapacitás, az oktatói-kutatói minősítettség mértéke az
akadémiai közeg biztosította interdiszciplináris tématerületek és az ezekhez kapcsolódó széles szakmai kapcsolati bázis garantálja. Mint említettük, a Miskolci Egyetem két kiválósági központja több évtizedes tapasztalattal rendelkezik a finomszerkezetvizsgálat területén, jelenleg is országosan unikális, több
tudományterületet is kiszolgáló infrastruktúrákat működtet (SEM/WDS, feszültségmérő XRD G3R, párhuzamos nyalábú XRD). A négy műszerből álló infrastruktúra
által biztosított vizsgálati módszer mindegyikéhez van megalapozott szakmai előzmény. CT előzményekkel rendelkezünk pl. hidrogeológia, talaj-, és
kőzetmechanika, olajkutatás, szilikát alapú anyagfejlesztés, forraszkötések hibaelemzése kutatási területeken, annak ellenére, hogy a Miskolci Egyetemen nem
található ilyen berendezés. A 3D tomográfiát jól kiegészíti a roncsolásmentes mikroszerkezet deformációs és orientációs problémák kimutatására alkalmas XRD
Robot. A vizsgálati technikával több tíz éves tapasztalatunk van, működő központ nélküli diffraktométerrel több éve rendelkezünk. Hangsúlyosan megjelenünk,
sokszor meghívott előadóként szakmai rendezvényeken fórumokon a módszerhez köthető tematikájú előadásokkal, hogy a minél szélesebb körben ismertté tegyük
a módszert. Az elmúlt néhány évben számos új akadémiai és ipari partnerünk lett ezen a területen. A tervezett kutatási és fejlesztési szolgáltatás megerősítését
egy hordozható, hat tengely körüli elfordulásra alkalmas, központ nélküli, rugalmas maradófeszültség mérésre kifejlesztett röntgendiffraktométer beszerzésével
tervezzük megvalósítani. A beszerezni kívánt XRD Robot hat tengely körüli elfordulásra képes, amely olyan mérési pozíciókat tesz lehetővé, melyeket a jelenleg
rendelkezésre álló, kéttengelyű berendezéssel nem lehet megvalósítani. A roncsolásos szerkezetvizsgálati technikák közül az XRD területen felhalmozott szakmai
ismereteink országosan elismertek akár a párhuzamos nyalábbal történő vizsgálati eredményeink, akár a teljes profilillesztés alkalmazásához köthető
eredményeink által. Az új XRD(SAXS) egy új dimenziót a vékonyrétegek vizsgálatának lehetőségét fogja biztosítani. A SEM+EDS/WDS vizsgálatoknál az anyagés
természettudományi területen rendelkezünk több tízéves kutatási előzményekkel, szaktudással és tapasztalattal, működő WDS csak itt található az országban.
A jelenleg működő 3 db SEM köré szerveződött kutatói bázis már magában hordozta az integrált 3D szerkezetvizsgáló labor kialakításának indokoltságát. A három
berendezés ugyanis jellemzően különböző területeken unikális és a kutatók együttműködésének köszönhetően mindig az aktuális problémára leginkább megfelelő
műszert használják. Ez az együttműködés nem több szakmai kollegialitásnál, de az új labor ennek szervezetileg is működőképes keretet adhat. A megvalósítás
helyszínének alkalmasságát az is bizonyítja, hogy a projekt az S3 Fejlett jármű- és egyéb gépipari technológiák és a Fenntartható környezet ágazati prioritásokhoz
kapcsolódik összhangban a Miskolci Egyetem hosszútávú intézményfejlesztési tervével. A tervezett komplex 3D szerkezetvizsgálatot megvalósítani képes
infrastruktúra együttes tipikusan alkalmazható jármű- és gépipari technológia-fejlesztésre, terméktervezésre, minőségellenőrzésre. A technológiai sor minden
fázisában megjelenő tudományos, technikai kérdésekre képes választ adni a szerszámtervezéstől az öntésen, a képlékenyalakításon, a hő- és felületkezelésen, a
különböző kötéstechnológiákon át (hegesztés, forrasztás), a méret és minőségellenőrzésig. A legjellemzőbb kérdések, a technológiai paraméterek, a
mikroszerkezet és a mechanikai tulajdonságok korrelációja, gyártás optimalizáció. A műszer együttes, a lefedett széles mérettartományon történő 3D
szerkezetvizsgálattal olyan eddig Magyarországon egyedülálló lehetőséget biztosít az ilyen kérdések gyors és megalapozott megválaszolására, amit a vezető gépés
járműgyártók megkövetelnek. A Fenntartható környezet prioritásokhoz kötődnek a másodnyersanyagokból történő hasznos nyersanyagok, mint, pl. kritikus
elemek, nemesfémek kinyerési technológiáinak kidolgozása. Ezen technológiák fejlesztése során a különböző hulladéktípusok feltárása, a hulladék 3D-s
szerkezetének ismerete elengedhetetlen (pl. elektrotechnikai hulladékok esetén LCD rétegrend, LED szerkezete, forrasztási csatlakozók, forraszanyagok). A Tiszta
és megújuló energiák prioritással való kapcsolat valósul meg többek között a geotermikus energia kinyerés során (pl. EGS rendszerek) a kőzetben létrehozott 3D
repedés rendszerek vizsgálatával, modellezésével. Ilyen jellegű H2020 és GINOP kutatásokban a kutatóhely részt vesz. Az új eszközpark stratégiai jelentőségű,
mert az újrahasznosítási technológia kidolgozási idejét nagyságrenddel lecsökkenti, optimalizálja, ezáltal használóinak előnyt jelent a nemzetközi technológiai
fejlesztésben pl. a kritikus elemek visszanyerésében.