Gyorsabb, gazdaságosabb és fenntarthatóbb forgácsolási technológiát dolgozott ki szénszálas polimer kompozitok számára a BME GPK kitüntetett kutatója.

„Az Akadémiai Ifjúsági Díj az öröm érzése mellett arra is sarkallt, hogy egy pillanatra megálljak, és valóban megéljem a beérett ötletem megvalósításának elismerését. Jó érzés mindezt fiatalként megélni. Ez a díj ösztönzőleg hat rám, és egyben önbizalmat ad ahhoz, hogy a jövőben is érdekes tudományos munkához kapcsolódó pályázatokban gondolkodjak. Közvetetten ugyan, de az elismerés ahhoz is hozzájárul, hogy egy lépéssel közelebb kerüljek egy egyelőre még távlati célhoz: tapasztalt kutatóként tudományos és innovációs értékteremtő projektekben is szeretnék majd részt venni” – árulta el érzéseiről és terveiről Geier Norbert, a BME Gépészmérnöki Kar (BME GPK) Gyártástudomány és -technológia Tanszék adjunktusa, akit 2023 tavaszán Akadémiai Ifjúsági Díjjal tüntettek ki. (Pályamunkájának címe: „Forgácsolásindukált sorja prediktálása vágott szénszállal erősített polimer kompozitokban”.)

Geier Norbert eddigi kutatói pályája során több témába is bekapcsolódott, amelyek közül az egyikben egy új, forgácsolásindukált sorjaelőrejelzési módszert fejlesztett ki és egyben validált is. A fiatal kutató eredményei vágott szálcsoportokkal erősített polimer kompozit anyagoknál (Carbon-fiber-reinforced polymers, CFRP) hasznosíthatók. (Geier Norbert a témával kapcsolatos kutatási eredményeit a Composites Part B nemzetközi folyóiratban - impakt faktor: 11,322, D1 besorolás – publikálta.) A GPK fiatal oktató-kutatója tudományos vizsgálatai részeként a polimer kompozitok forgácsolhatóságát elemzi és modellezi, illetve ezen anyagok forgácsolási technikáját fejleszti. Kutatótársaival célja egy olyan, tudományosan alátámasztott, hatékonyan működő és újszerű gyártástechnológia és módszer megalkotása, amellyel a CFRP anyagok forgácsolása a jelenleginél is tervezhetőbbé, monitorozhatóbbá, gyorsabbá, gazdaságosabbá és fenntarthatóbbá tehető.

Az ifjú műegyetemi szakember a kutatásaival kapcsolatban kifejtette, hogy a szálerősített polimer kompozitok alkalmazása elterjedt az olyan high-tech iparágakban, ahol a strukturális elemek nagy szilárdságúak és egyben könnyűek (például repülőgépek, hajók és űrjárművek szerkezeti elemei, szélturbinák lapátjai, bizonyos sporteszközök stb.). A szálerősített kompozit elemeket jellemzően csavarral vagy szegeccsel szerelik, emiatt a furatkészítési technológiák az említett high-tech iparágakban előtérbe kerültek. „Bár a jelenleg is alkalmazott ipari fúrási technológiákkal kiváló minőségű geometriai alaksajátosságok - furatok - készíthetők, gyártás közben a minőség fenntartásához sokszor kevésbé gazdaságos módszerekhez nyúlnak (például idő előtt lecserélik a kissé kopott szerszámot, vagy kisebb sebességekkel forgácsolnak), ezért az anyageltávolítási ráta moderált, és a sorjátlanítás szükségessége csak a kompozitforgácsolás után derül ki, ami jócskán megnehezíti egyebek mellett a gyártás ütemezését” – fűzte hozzá Geier Norbert.

A BME GPK szakembere már közel egy évtizede, mesterhallgatóként találkozott először a szénszállal erősített polimer kompozit anyagokkal, a témába Mátyási Gyula, a BME GPK Gyártástudomány és -technológia Tanszék címzetes egyetemi tanára vezette be. „Amikor a tudományos pálya mellett döntöttem, elhatároztam, hogy lehetőleg egyedi és idáig kevesek által kutatott témát keresek. Sok nyitott kérdéssel kecsegtető lehetőséget láttam a Polimertechnika Tanszéken megismert polimer kompozitok vizsgálatában, ezért döntöttem e részterület mellett. E döntésnek máig hatása van a pályámra: sok a még felfedezetlen terület, ugyanakkor az is igaz, hogy a nehezebb utat választottam, mert sok kihívást – tudományos előzmények hiányában – egyedül kellett és kell megoldanom” – osztotta meg pályájáról Geier Norbert.

A műegyetemi kutató által kifejlesztett technológia jelenleg még laboratóriumi körülmények között működik. Ipari méretekre adaptálható továbbfejlesztésén több egyetem kutatóival (például a portugál University of Averio, a kínai Shanghai Jiao Tong University és az Indian Institute of Technology Patna, valamint a németországi Technical University of Hamburg) dolgozik együtt.

A sorjaprediktáló kutatás jelenleg TRL4-es („Technology validated in lab”) szintre lépett. Geier Norbert és kutatótársai most azon dolgoznak, hogy előkészítsék a TRL5 szintet, vagyis ipari környezetben is validálják az újszerű módszer használhatóságát.

N. Geier, Gy. Póka, Á. Jacsó, Cs. Pereszlai: A method to predict drilling-induced burr occurrence in chopped carbon fibre reinforced polymer (CFRP) composites based on digital image processing. Composites Part B 242 110054. (2022)

Oktatóként és mentorként Geier Norbert tanítványai kutatási témáinak stratégiai tervezését is segíti, emellett társszerzőként egyszerre 8-10 különböző készültségi fokon álló tudományos munkában is részt vesz. Hallgatóival közösen arra törekszik, hogy e projektek mindegyike eredeti megoldást célozzon meg, a felvetések tudományos eredményekkel történő alátámasztásán is velük együtt munkálkodik. Mentoráltjainak hangsúlyozza, hogy a szakmai sikerek mellett egy kutató életében fontos a nemzetközi láthatóság is, ezért fektessenek energiát az aktív szakmai külföldi kapcsolatok kiépítésébe ápolásába és gazdagításába.

A kitüntetett ifjú kutató már korán az akadémiai pálya mellett kötelezte el magát. A Műegyetemen képviselt értékek, az itteni lehetőségek, a kutatóknak megadatott rugalmasság és gondolkodási szabadság fontosak voltak számára a karrierútja kijelölésekor. „Kutatói pályánk során számos nehézséggel kell megküzdenünk. Ezeket a nehézségeket pedig fenntartható módon szükséges kezelni. Ellensúlyozva az alacsony alapbéreket, körülményes beszerzéseket és hosszú átfutási időket, meg kell ragadni azokat az ipari és kívülről jövő – európai uniós – lehetőségeket, amelyekkel már megbecsültebb anyagi helyzetben folytathatnak értékes munkát az ifjú kutatók és az őket segítő munkatársaik” – fogalmazott Geier Norbert, aki a jövőjét kutatóként az akadémiai karrierúton képzeli el.

Távlati célja a Magyar Tudományos Akadémiai tagság, továbbra is újszerű tudományos és innovációs eredmények elérése, amelyekhez olyan pályázatokban gondolkodik, mint az MTA Lendület programja vagy az ERC Starting Grant felhíváson való sikeres szereplés. A tudományos munka mellett most magánéleti izgalmak elé is néz: májusra várják feleségével kislányuk, Emma születését, akivel édesapaként kellő időt szeretne tölteni.

TZS-KJ

Fotó: Geier Norbert