Riešené projekty

Realizáciou projektu sa zlepšia v meste Košice podmienky pre voľnočasové aktivity mládeže so záujmom o technické vedy a rozšíri sa bezpečnostné povedomie. Celkovo je projekt rozdelený na niekoľko aktivít, ktoré smerujú k dosiahnutiu hlavného cieľa projektu.

Cieľom tohto projektu je hlbšie pochopenie dynamiky komplexných spinových štruktúr doménových stien a magnetických skyrmiónov v tenkých vrstvách. Obe tematiky sú predmetom intenzívneho štúdia pre vysoký potenciálny dopad na reálne aplikácie ako sú senzory alebo pamäte. Hlavným cieľom projektu je využite inovatívnych techník založených na Magnto-optickom Kerrovom jave, ktorý sme nedávno vyvinuli pre pozorovanie povrchového magnetizmu tenkých valcov. V druhom kroku sa bude študovať dynamika skyrmiónov v tenkých vrstvách pomocou magneto-optických metód. Bude klasifikovaná rola spin-orbitánych momentov na pohyb skyrmiónov a študovaný vplyv nerovnosti povrchov na magnetické vlastnosti helikálnych nano-magnetov. Získané poznatky budú využité pri preskúmaní nových možností ich využitia v novej generácii magnetometrov.

Vývoj moderných leteckých a kozmických prostriedkov je možné charakterizovať synergickým spájaním mechanických, elektronických a informačných systémov, materiálov a technológií v rámci spoločných konštrukcií. To umožňuje príprava odborníkov v novom schválenom študijnom odbore Letecké a kozmické inžinierstvo, ktoré sa v zmysle pripravovanej novej koncepcie vzdelávacieho procesu v SR odlišuje od existujúcich študijných odborov práve komplexným interdisciplinárnym prístupom so širokým vedeckým základom a zameraním na strojárstvo, elektrotechniku/elektroniku, informatiku a letecké a kozmické dopravné prostriedky.

Projekt sa zaoberá vytvorením špecializovaných učebných pomôcok - laboratórnych prípravkov a učebných materiálov pre existujúce špecializované laboratórium magnetometrie ako predpokladu efektívneho transferu súčasných vedecko-výskumných poznatkov do praktickej výučby na technicky zameranej vysokej škole. V špecializovanom laboratóriu budú študenti rýchlejšie nadobúdať praktické zručnosti, experimentovať s novými technológiami, materiálmi, metódami a algoritmami testovania a kalibrácie senzorov, rýchlejšie pochopia rôzne fyzikálne javy z oblasti elektromagnetizmu a môžu sa aktívne zapojiť do riešenia rôznych výskumno-vývojových úloh, čím vzniknú aj kvalitné praktické záverečné práce.

Kompozitné materiály v súčasnosti predstavujú hlavnú skupinu materiálov používaných v leteckých konštrukciách. V prípade veľkých dopravných lietadiel podiel kompozitných materiálov presiahol 50% všetkých materiálov použitých pri konštrukcii lietadla, pričom u malých dopravných a športových lietadiel tento podiel dosiahol 100%. Cieľom projektu je analyzovať možnosti využitia zabudovaných bezkontaktných senzorov na báze magnetických mikrodrôrtov pre účely diagnostiky stavu celokompozitnej konštrukcie malého športového lietadla. Projekt obsahovo nadväzuje na úspešne riešený projekt VEGA č.1/0286/13, zameraný na bezkontaktné senzory mechanických napätí v kompozitných materiáloch, vychádzajúci z projektov APVV-0266-10 a EDA -ICET (European Defense Agency) SESAMO (Sensors for Structural Monitoring). Tieto snímače sú rozmermi a povrchovou úpravou takmer identické s vláknami kompozitných materiálov používaných v leteckých konštrukciách a teda ich zabudovanie do konštrukcie nevytvára zárodky štruktúrnych defektov.

Magnetické mikrodrôty sú moderné prvky, ktorých výskum je celosvetovo široko rozvíjaný a zďaleka nie ukončený. Jednou z viacerých potenciálnych možností je ich využitie v oblasti merania slabých magnetických polí vo funkcii primárnych energetických meničov. Miniatúrne rozmery a dokonalá axiálna symetria z nich robí ideálnych kandidátov pre snímacie elementy RTD fluxgate magnetometrov. Vlastnosti mikrodrôtov sú však značne závislé od ich chemického zloženia a termomagnetického spracovania, preto je nevyhnutný intenzívny výskum pre dosiahnutie optimality v tejto aplikácii. S neustále napredujúcim výskumom a vývojom senzorov úzko súvisí okrem sledovaného trendu miniaturizácie aj potreba inteligentného spracovania ich výstupných signálov, ktoré aj z lacných a dostupných senzorov urobia precízne “smart sensors“. Súčasťou projektu sú preto tiež moderné metódy merania a kalibrácie.

Malé bezpilotné lietajúce prostriedky otvárajú široké spektrum inovatívnych aplikácií. V súčasnosti sú považované za kľúčovú technológiu budúcnosti. Základom ich konštruovania sú moderné technológie na báze "rapid prototypovania" a ich široká aplikovateľnosť je založená na implementácii moderných, dynamicky sa rozvíjajúcich informačno-komunikačných technológií "internet vecí", s cieľom rozvíjania znalostí, schopností a zručností študentov Leteckej fakulty. Projekt je zameraný na integráciu teoretických a praktických poznatkov do vzdelávacieho procesu s tým, že priorita je kladená na praktické využitie moderných technológií v konštrukcii a aplikáciách leteckých bezpilotných systémov. Súčasťou riešenia projektu je okrem prípravy koncepcie a študijnej dokumentácie, aj zriadenie web stránky, tvorba e-kurzu, tvorba vysokoškolskej učebnice, rekonštrukcia a doplnenie vybavenia existujúcich laboratórií na praktickú prípravu študentov.

Uhlíkové a sklenené kompozitné materiály - lamináty, sú dnes jednými zo základných konštrukčných materiálov. Ich masové rozšírenie pri realizácii potrubí, tlakových nádob, trupov lodí a drakov lietadiel či rakiet prináša so sebou potrebu snímania vnútorných mechanických napätí indukovaných namáhaním, starnutím alebo in situ pri ich produkcii. Cieľom projektu je navrhnúť a elektronicky realizovať miniatúrne bezkontaktné senzory - tenzometre na báze amorfných alebo nanokryštalických magnetických mikrodrôtov ktoré vďaka svojim rozmerom môžu byť vnorené medzi vrstvy kompozitov. Magnetické mikrodrôty sú svojimi rozmermi, vláknovou štruktúrou a skleneným povrchom takmer totožné s vlastným vláknom kompozitu čo dáva predpoklady pre minimálnu pravdepodobnosť rizika vytvorenia parazitných vnútorných porúch.

Predložený projekt rieši problematiku aplikovaného výskumu a vývoja moderných magnetických senzorov na báze magnetických mikrodrôtov pre vybrané priemyselné aplikácie ako systémy diagnostiky pásov dopravníkov a monitorovanie stavu štruktúr materiálov - napríklad konštrukčných prvkov rakiet, lietadiel, nádrží a podobne vyrobených z kompozitov, ale aj senzory pre všeobecné aplikácie monitorovania veličín magnetických polí, teploty a pnutí.
Skúmané budú senzorové efekty pre kontinuálne a prahové merania veličín na cielene vyrobených a termomagneticky spracovaných magnetických mikrodrôtoch, kontaktné aj bezkontaktné verzie senzorov vhodné aj pre priamu zástavbu - t. j. ich implementácie už v procese výroby konštrukčných dielcov. Riešené budú elektronické časti senzorov, ako aj moderné elektronické jednotky primárneho spracovania signálov senzorov.

Zmeny, ktoré prináša globalizácia sa týkajú každého, kto pracuje vo vzdelávacom procese. IKT (informačno-komunikačné technológie) a internet otvorili úplne novú cestu vzdelávania pre rôzne inštitúcie vrátane edukačných a akademických. Ďalšia etapa vývoja vzdelávania je teda spojená s intenzívnym využívaním informácií a komunikačných technológií, kde internet dnes poskytuje veľmi silné nástroje, ktoré prinášajú významné zmeny nielen v oblasti vzdelávania ale v každej oblasti nášho života. Úlohou projektu je využiť všetky tieto dostupné nástroje pre vytvorenie integrovanej platformy pre multimediálne a e-vzdelávanie v oblasti technológií výroby a vlastností senzorov a ich synergetického využitia v oblasti biomedicínskeho inžinierstva, rovnako pre zdravých tak aj postihnutých študentov.

Predložený projekt sa sústredí na aplikovaný výskum v oblasti nových perspektívnych magnetických materiálov, pričom jeho hlavným cieľom je vývoj niekoľkých pôvodných typov magnetických senzorov na báze takýchto materiálov. Senzory budú mať rozšírený pracovný vzťah, väčšiu citlivosť, lepšie tepelné a šumové charakteristiky. Spolu s novou jednotkou elektroniky spracovania ich signálov budú určené najmä pre modernizáciu (nová generácia) indikátorov nežiaducich kovových, predovšetkým však feromagnetických telies na pásoch bagrov povrchových baní.

Projekt je riešený v spolupráci troch univerzít a troch firiem zo Slovenska a Španielska. Základným cieľom je vytvorenie prototypu systému magnetického kódovania a bezkontaktného dekódovania tovarov a osôb na báze magnetických mikrodrôtov. Hlavné úlohy, ktoré plní naše pracovisko, sú:

Analýza a syntéza výsledkov získaných riešením uvedených úloh umožní vyhodnotiť predpokladané rozšírenie aplikovateľnosti magnetických mikrodrôtov vo funkcii bezpečnostných a ochranných spínačov.

Predmetom projektu je štúdia chovania sa klasických spekaných materiálov na báze železa s hustotou cca 7g.cm^-3 v podmienkach kontaktnej únavy a opotrebenia. Spekané materiály so svojou špecifickou štruktúrou (prítomnosť pórov) majú inú odozvu na chovanie sa pri uvedených spôsoboch namáhania. Vzhľadom na túto skutočnosť, ako i na prudký rozmach výroby súčiastok zo spekaných materiálov a ich masové uplatnenie najmä v automobilovom priemysle, ukazuje sa nutnosť základného výskumu a systematického sledovanie atribútov vplývajúcich na životnosť takto namáhaných materiálov. Výsledky základného výskumu rozšíria oblasť poznania v tomto smere, budú slúžiť na stanovenie prioritných smerov ďalšieho základného ako i aplikovaného výskumu.

Podstatou projektu je vybudovanie moderného komplexného virtuálneho a reálneho laboratória senzoriky a techniky bezpečnostných a zabezpečovacích systémov. Toto komplexné laboratórium má byť vybavené perspektívnymi IT, SW produktami pre vizualizáciu, simuláciu a modelovanie a tiež doplnkovou základnou senzorovou i meracou technikou pre fyzikálnu verifikáciu modelovaných procesov bezpečnosti a zabezpečenia v rôznych druhoch odvetví. Virtuálna časť laboratória má byť prevádzkovaná na samostatnom serveri tak, aby bola dostupná potenciálnym užívateľom i mimo materského pracoviska. Tým sa zároveň vytvoria podmienky pre ďalšie moderné formy vzdelávania.

Cieľom navrhovaného projektu je získanie komplexných poznatkov o vplyve parametrov mikroštruktúry na iniciáciu trhlín, subkritický rast trhlín a šírenie trhlín v novo vyvíjaných Cr-Mo-Mn spekaných oceliach pri statickom ťahovom a únavovom namáhaní. Budú študované tieto hlavné témy:

• identifikovanie miest iniciácie trhlín a subkritického rastu trhlín vo vzťahu ku geometrii pórov, mikroštruktúrnej skladbe matrice, mikroštruktúre a vlastnostiam hraníc pôvodných častíc prášku;
• určenie faktorov intenzity napätia Ka pre rast mikrotrhlín v režime „krátkych trhlín“ a popísanie chovania krátkych trhlín pri statickom ťahovom zaťažení ako R-krivky a únavovom zaťažení ako Parisove krivky;
• určenie kritického faktora intenzity napätia K1C a kritickej veľkosti trhliny pri využití konvenčnej lomovej mechaniky;
• korelovanie mikroskopicky meraných a teoreticky vypočítaných hodnôt kritickej veľkosti trhliny.

Budú skúmané vhodné modifikácie chemického zloženia, skladby mikroštruktúry a podmienok spracovania experimentálnych Cr-Mo-Mn ocelí pre zvýšenie ich mechanických vlastností. Očakáva sa, že výsledky projektu sa využijú pre spoľahlivú predikciu parametrov spracovania tohto typu novo vyvíjaných Cr-Mo-Mn spekaných ocelí s vysokou odolnosťou proti subkritickému a kritickému rastu trhliny a teda so zvýšenými statickými ťahovými a únavovými vlastnosťami.

Celoeurópskym problémom sa stal nezáujem o VŠ štúdium technických odborov, elektroniku nevynímajúc, absolventi bakalári sú navyše slabo pripravení pre prax. Projekt zmenou obsahu a metód štúdia v odbore elektronika, konkrétne v programe Senzorika, návrhom integrácie vybraných častí výučby, významným využívaním počítačových simulácií a multimedií, presunom dôrazu na zvládnutie a užívateľské osvojenie SW nástrojov ako Matlab – Simulink, Mathematica, Multisim, QuckField a podobných, na dôsledné kvalitatívne, fyzikálne a systémové pochopenie študovanej problematiky aj na tzv. populárne vedeckom základe, chce navrhnúť alternatívu možného riešenia naznačených problémov.