Témák leírása

  1. Bepillantás az építőanyagok belső világába
  2. Mozgás – művészet
  3. Áramlások szépsége: a flow élmény
  4. Műszaki színtan
  5. Biomechanika
  6. Anyagtan, anyagszerkezet

1. Bepillantás az építőanyagok belső világába

témavezető/mentor: Dr. Csorba Kristóf egyetemi docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

A kutatási téma az Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék (Villamosmérnöki és Informatikai Kar) és az Építőanyagok és Magasépítés Tanszék (Építőmérnöki Kar) közös projektje, melyben CT felvételek alapján, képfeldolgozási módszerekkel vizsgáljuk építőanyagok, elsősorban beton- és aszfaltfajták fagy- és tűzállóságát. A kutatás az építőipar számára azért fontos, mert például hagyományosan a fagyállósági teszt (sok fagyasztás és felolvasztás, heteken keresztül) nagyon sokáig tart, így ezt CT felvétellel helyettesítve nagyon sok időt nyerhetünk. Másik példa az acélszál erősítésű betonok esete: a megkötés után hagyományos módszerekkel nagyon nehéz megmondani, hogy hova is kerültek a kis, 10-15 cm hosszú acélszálak, amiket a betonba belekevertek. Az ideális az, ha egyenletesen, mindenhol jelen vannak, de előfordulhat az is, hogy keverés közben összegabalyodtak és egyetlen csomóban vannak, amitől az acélszál-erősítés szinte hatástalan lesz.

Művészeti szempontból a következő kérdések lehetnek érdekesek:

  • A CT felvételekkel az építőanyagok belső struktúrájáról olyan információkat szerzünk, amire eddig ipari alkalmazásban igen kevés példa volt: a beton megkötése után a belső pórusrendszer, a különböző komponensek határfelületei, az esetleges merevítő acélszálak, tűzállóságot növelő műanyag szálak vagy más adalékok belső elrendeződéséről nem volt információ. Most mindez láthatóvá válik és az informatikai eszköztár segítségével látványos, vizuálisan is informatív formában mutatható be.
  • Ugyanilyen betekintést nyerünk a leromlási folyamatokba, például a fagy- vagy tűzkár következményeibe. A belső struktúra változásai, degradálódása a fentiekhez hasonlóan vizualizálható, akár animáció formájában is.
  • Az informatikai eszköztár segítségével nagyon sokféle, akár kifejezetten művészeti célú elemzést is el tudunk készíteni, mivel a szoftverfejlesztő csapat számára az nem akadály, ha valamire még nincsen kész program. Kinyerhetjük például egyetlen beton pórus 3D modelljét, a belső felületek alakját, a kavicsok egymáshoz képesti helyét. Ezekből képeket, animációkat készíthetünk, de 3D nyomtatással akár maketteket vagy öntőformákat is készíthetünk belőlük.

Már amúgy is interdiszciplináris csapatunkban a művészeti rezindenciaprogram valószínűleg sok beszélgetéssel, ötleteléssel kezdődik majd, mivel meg kell ismernünk egymás preferenciáit, céljait, valamint hogy kinek mit könnyű, mit nehéz, mit hasznos és mit felesleges megvalósítani. Ezután a művészeti alkotás elkészítéshez szükséges adatfeldolgozáshoz, információk kinyeréséhez, képek elkészítéséhez biztosítunk megfelelő szoftverfejlesztési hátteret.

Két mintakép:

Aszfalt CT felvétel egy rétege – a fekete foltok a belső pórusok
3D pórus modellek

2. Mozgás – művészet

témavezető/mentor: Dr. Kiss Rita Mária, egyetemi tanár, tanszékvezető, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatikai Tanszék; igazgató, Biomechanikai Kooperációs Kutatóközpont

A mozgás egy művészeti ág: gondoljunk csak a balettre, a táncra, egy műkorcsolya gyakorlatra. Hányszor felkiáltunk: Ez szép volt. Persze többször vitatkozunk, tetszett-e vagy nem egy-egy kűr. A BME Gépészmérnöki Kar Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék Mozgáslaboratóriumában végzett mérések célja, hogy számokkal jellemezzünk egy-egy mozgást. A mozgás numerikus leírása segít a különböző mozgások összehasonlításában, a sportmozgás optimális mozdulatának megtalálásában. Nagy segítség az orvosoknak a diagnózis felállításában, a rehabilitáció eredményességének meghatározásában. De segítheti a festőket, fényképészeket az ideális beállítás kialakításában is. Talán egyszer megtaláljuk azt az optimális tartományt, amikor a piruett a legszebb.

3. Áramlások szépsége: a flow élmény

témavezető/mentor: Dr. Paál György egyetemi tanár, Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék

A Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék alkalmazott áramlástani problémákkal foglalkozik. Az áramlástan a mozgó folyadékok és gázok tudománya, alkalmazási területei hihetetlenül sokfélék.

Az áramlások szépek. Ezt bizonyítja az, hogy áramlástani konferenciákon általában versenyt hirdetnek a legszebb áramlásvizualizációs képre. Az áramlásoknak saját ritmusuk van, szoros a kapcsolatuk a hanggal, a zenével. Az áramlásoknak egyedi belső struktúrájuk van, melyeket a legváltozatosabb eszközökkel próbálunk feltárni. Az áramlások sokszor történeteket mesélnek.

Tanszékünk a rengeteg lehetséges terület közül a következőket műveli:

  • Véráramlások: agyi és hasi aneurizmák, koszorúerek, nyaki verőerek áramlásai, elváltozásai, a kezelések hatása.
  • Nagy csőhálózatok: tipikusan városi vízhálózatok, de lehet az emberi artériás hálózat is.
  • Nyomáshatároló szelepek rezgései.
  • Párhuzamos áramlások stabilitása. Ezt a témát eredetileg az orgonasípok fizikájának kutatása inspirálta, de a megfelelő matematikai apparátus kifejlesztése után sok más területen is alkalmazható, pl. felületek áramlási ellenállásának csökkentésére vagy az áramlás keltette zaj okainak megértésére, adott esetben csökkentésére.
  • Kavitációs buborékok rezgései. A kavitáció az a jelenség, amikor az áramlásban a nyomás helyileg annyira lecsökken, hogy a folyadék elpárolog, buborékok keletkeznek. E buborékok nagy kárt tudnak okozni, de nagy hasznot is tudnak hajtani, ha viselkedésüket megértjük.
  • Nemnewtoni folyadékok áramlása. A folyadékok egy jelentős része különlegesen viselkedik a megszokott víz-olaj-levegő viselkedéshez képest.

4. Műszaki színtan

témavezető/mentor: Dr. Samu Krisztián egyetemi docens, tanszékvezető-helyettes, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatikai Tanszék; dékánhelyettes, BME Gépészmérnöki Kar

A műszaki színtan egyaránt foglalkozik a színek méréstechnikájával, elméletével, illetve különböző megjelenítési technikákkal. Az utóbbiak területén művészeti szempontból az elektronikus megjelenítők lehetnek különösen izgalmasak. A monitorok, tévék és mobil eszközök olyan prezentációs eszközt jelenthetnek a művészek számára, melyeket a saját eszköztárukkal kiegészítve új kifejezési dimenziókat nyithatnak meg.

A mentor kutató közel két évtizede foglalkozik a színtévesztéssel és annak diagnózisával. A színtévesztés művészi aspektusai jól érzékeltethetőek például Vincent van Gogh festményein keresztül. E jelenség felhasználása új inspirációkhoz is vezethet (lásd pl. https://24.hu/tech/2012/08/30/ujra-kell-szinezni-van-gogh-festmenyeit/). Régóta foglalkoztatja a kérdés, hogy hogyan valósítható meg a színtévesztés-diagnosztika művészeti alkotásokon keresztül, mellőzve a rideg mérnöki-orvosi módszereket. Ez a lehetőség is tartogat kiaknázható újdonságokat.

5. Biomechanika

témavezetők/mentorok: Dr. Tóth Brigitta Krisztina és Sárosiné Dr. Lakatos Ilona Éva egyetemi adjunktusok, Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék, BME Építőmérnöki Kar

A biomechanika tudománya határterületet képez a mérnöki és orvosi tudományok között, de művelői között szép számmal vannak jelen fizikus vagy éppen biológus előképzettségű kutatók is. Páratlan szépségét épp a sokszínűsége adja. Az önmagukban is izgalmas témák (az emberi és egyéb biológiai szervezetek mechanikai szempontú vizsgálataitól vagy az érfalban áramló vér áramlásvizsgálataitól egy ízületi protézis megtervezéséig vagy az ínak nyújtásának sejtszintű leírásáig) összehozzák és közös gondolkodásra inspirálják a különböző területekről érkező szakembereket, miközben elengedhetetlen segítséget nyújtanak egyes orvosi beavatkozások megtervezésében, gyógyulási folyamatok elősegítésében vagy éppen egy szerv vagy szervrendszer működésének mélyebb megismerésében. A biomechanikai kutatók munkáját kísérletes vizsgálati módszerek, laboratóriumi mérések, valamint számítógépes szimulációk is segítik.

A biomechanikát az emberi test és más biológiai szervezetek mérnöki szempontú megközelítése és a különböző kutatói irányzatok együttműködéséből fakadó sokszínűsége izgalmas és inspiráló témává teheti bármely művészeti ág művészei számára.

A téma mentorai mindketten építőmérnök és egészségügyi mérnök hátterű, de legaktívabban biomechanikával foglalkozó kutatónők. A biológiai anyagok iránti szeretetük összefonódik a természet ihlette mérnöki szerkezetek iránti rajongásukkal. A természet formái megihletnek művészt, mérnököt egyaránt. A mechanikailag jól működő szerkezet a szemnek is szép.

A japán pagodák és az emberi gerincoszlop
Sodronykötelek és a kollagén sodrott szerkezete
Betondübel és fogászati implantátum
A londoni Millennium Dome és szaruhártya-traszplantáció
Üvegszállal spirálisan vasalt beton és az artéria kollagénszálakkal erősített fala

6. Anyagtan, anyagszerkezet

témavezető/mentor: Dr. Halász György adjunktus, Építőanyagok és Magasépítés Tanszék, BME Építőmérnöki Kar

Az építőmérnök olyan foglalkozás, amely az angol Építőmérnöki Társaság 1828-as alkotmánya szerint „a természet erőforrásait az emberiség kedvére és hasznára fordítja”. Kulcsszavai: a természet ismerete; természettudományok; a környezet alakítása, formálása; az anyagok tartóssága; a biztonság megteremtése; az anyag jelként való megjelenése. Anyagtani és anyagszerkezeti kutatásainkat a tanszékünk anyagvizsgáló és épületfizikai laboratóriumai támogatják. A laborokban lehetőség nyílik különböző anyagok megismerésére és anyagminták elkészítésére. A vizsgálatok során találkozunk robosztus és monumentális anyagokkal és szerkezetekkel (pl. beton) csakúgy, mint „könnyed”, légies, transzparens építőanyagokkal (pl. üveg). Vizsgálunk természetes anyagokat (pl. szalma) és mesterséges anyagokat (pl. műanyaghabok). Kutatásainkban nemcsak makro szinten vizsgáljuk az anyagot, hanem mikro és nano szinten is, építőipari-kémiai, épületfizikai ismereteket felhasználva, azokat kibővítve. Emellett épületszerkezetek és teljes épületek tervezésével és elemzésével is foglalkozunk, ahol az anyagtudományi vizsgálatok eredményeit hasznosítjuk. Kutatásaink jelentős része foglalkozik az építőipari digitalizációval, valamint a fenntartható építőiparral, a hulladék-újrahasznosítással, a környezetkímélő építéssel, melyben a klímaváltozás hatásainak csökkentése, az alkalmazkodás és a káros hatások enyhítése is cél.

Az internetről merített képek forrásai: