Mechanikos inžinerija

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Adaptyvios kompozitinės konstrukcijos yra didelė inžinerijos pažanga, galinti padėti sukurti efektyvesnes, tvaresnes ir saugesnes sistemas įvairiose pramonės šakose. Naudojant išmaniąsias medžiagas, jutiklius ir vykdiklius, šios konstrukcijos gali dinamiškai reaguoti į aplinkos pokyčius, optimizuoti veikimą ir kartu sumažinti energijos sąnaudas bei techninės priežiūros reikalavimus. Šios temos mokslinė problema yra susijusi su tinkamų išmaniųjų medžiagų parinkimu, jų veikimo įvairiomis sąlygomis modeliavimu, jų integravimu į kompozitines struktūras ir ilgalaikio patvarumo, reagavimo ir efektyvumo užtikrinimu realiomis sąlygomis.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Teikiamos pasiūlos darbo tikslas yra ištirti bandinio dydžio ir jo geometrinių parametrų įtaką irimo mechanikos parametrams ir plyšio augimui. Numatoma atlikti eksperimentinius ir skaitinio modeliavimo tyrimus. Skaitinio modeliavimo tyrimams numatoma naudoti baigtinių elementų metodiką. Numatoma atlikti skaitinio modeliavimo ir eksperimentinių tyrimų rezultatų lyginimą paruoštos metodikos patvirtinimui. Teikiamos pasiūlos naujumas tai metodikos paruošimas panaudojant skaitinio modeliavimo metodus irimo procesų tyrimams.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Biomimetinės medžiagos yra sintetinės arba modifikuotos natūralios medžiagos, įkvėptos biologinių sistemų, siekiant atkartoti jų struktūrą, funkciją ir savybes technologiniams pritaikymams. Šios medžiagos naudoja gamtos sprendimus problemoms spręsti tokiose srityse kaip medicina, statyba ir inžinerija. Disertacijos tyrimo tema apima biomimetinių medžiagų kūrimą, jų apibūdinimą ir pritaikymą realiose mechaninėse sistemose.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Įvairios paskirties skraidantys, antžeminiai ar vandens dronai vis plačiau taikomi tiek gynybos, tiek civiliniais tikslais – patruliavimui, ekosistemų stebėsenai, infrastruktūros inspektavimui ir t.t. Droninės platformos dažniausiai gaminamos naudojant įprastinius mechaninius mazgus be monolitiškai integruotų elektronikos komponentų, ko pasėkoje nukenčia kompaktiškumas ir eksploatacinis patikimumas. Pažangesnės platformos konstruojamos 3D mechatroninių integruotų mazgų (ang. 3D-MID) pagrindu siekiant išlengvinimo, kompaktiškumo ir daugiafunkcionalumo. Naujos kartos 3D-MID mazguose taipogi įterpiami įvairios paskirties jutikliai ir nanogeneratoriai, kurie atlieka diagnostines ir elektrogeneracines funkcijas, taip pagerindami platformos energetinį efektyvumą. 3D-MID mazgus galima sparčiai gaminti taikant daugiamedžiaginės ekstruzinės adityvios gamybos (EAG) procesus (ang. FFF, FGF, DIW). Jų apjungimas įgalina spausdinti įvairiausias konstrukcines ir elektronines polimerines medžiagas, tame tarp ir kompozitus su laidžiais, feroelektriniais, dielektriniais, magnetiniais ir kt. užpildais. Tokiu būdu įvairūs jutikliai ir nanogeneratoriai (pvz. vibraciniai) gali būti įterpti spausdinamose dronų detalėse (rėminėse, korpusinėse ir kt.). Tokia EAG technologija leistų realizuoti autonomiškesnius ir patikimesnius dronus, kartu mažinant medžiagų ir energijos sąnaudas didesnio tvarumo vardan. Doktorantūros tyrimų tikslas yra realizuoti efektyvų EAG procesą, skirtą sparčiai gaminti 3D-MID mazgus su įterptiniais jutikliais ir nanogeneratoriais. Pagrindiniai uždaviniai: heterogeninių elektroninių medžiagų spausdinamumo tyrimai, monolitinio EAG proceso kūrimas siekiant efektyvaus jutiklių ir nanogeneratorių įspausdinimo į dronų detales, 3D-MID mazgų projektavimas, prototipavimas ir funkcionalumo tyrimai. Ši tematika atliepia Lietuvos sumaniosios specializacijos kryptį „Nauji gamybos procesai, medžiagos ir technologijos“ ir KTU prioritetinę sritį „Technologijos tvariai ateičiai“.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Tyrimas skirtas pažangiam lazeriu tekstūruotų paviršių projektavimui ir optimizavimui, siekiant pagerinti medžiagų veikimą sudėtingomis eksploatacinėmis sąlygomis. Taikant pažangius eksperimentinius metodus, moderniausius skaitmeninio modeliavimo įrankius ir dirbtiniu intelektu (DI) grįstą optimizavimą, šis tarpdisciplininis projektas siekia iš esmės transformuoti lazerinio paviršių tekstūravimo (LST) taikymą įvairiose pramonės šakose.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Robotizuotos gamybos linijos tampa vis sudėtingesnės, tačiau nestandartines situacijas vis dar dažnai išsprendžia žmogus. Ši tema nagrinės, kaip operatoriai kūrybiškai reaguoja į netikėtus robotų sutrikimus ir kaip jų sprendimai gali būti panaudoti kuriant naujas, išmanesnes gedimų diagnostikos ir pagalbos sistemas. Tyrimas sieks geriau suprasti žmogaus ir roboto bendradarbiavimą, mažinti gamybos prastovas ir didinti modernių gamybos linijų patikimumą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Šioje disertacijos temoje bus nagrinėjami išmanieji "Smart" polimerai, leidžiantys mechaninėms konstrukcijoms ne tik atlaikyti apkrovas, bet ir „jausti“ aplinką, slopinti vibracijas ar net generuoti energiją. Doktorantas dirbs su modernia bandymų įranga, kurs ir bandys polimerinius elementus, taikys skaitmeninės vaizdinės koreliacijos ir kitus pažangius matavimo metodus. Didelė darbo dalis bus skirta baigtinių elementų modeliui kurti ir tikrinti, todėl tai puiki proga gilinti skaitinio modeliavimo ir programavimo kompetencijas. Tyrimo rezultatai bus aktualūs lengvųjų konstrukcijų, robotikos, biomechanikos, transporto ir kitoms inžinerinėms sritims, kuriose svarbi masė, patikimumas ir adaptyvumas. Tema tinkama motyvuotam studentui, norinčiam derinti eksperimentinius tyrimus ir skaitinį modeliavimą bei prisidėti prie naujos kartos išmanių konstrukcijų kūrimo.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Adityvioji gamyba (AM) leidžia kurti sudėtingos geometrijos, lengvas konstrukcijas su individualiai pritaikomomis savybėmis. Tačiau sluoksniuotas formavimas, lydimas didelių temperatūros gradientų ir greitų aušinimo ciklų, sukelia reikšmingus liekamuosius įtempius, kurie gali lemti medžiagų mechaninę elseną, matmenų stabilumą, įtrūkimų formavimąsi ir trumpinti konstrukcijų eksploatacijos trukmę. Pagrindinis šio darbo tikslas – įvertinti ir kiekybiškai apibūdinti liekamųjų įtempių įtaką adityviai pagamintų medžiagų nuovargio savybėms ir struktūriniam vientisumui. Tyrimai apims tiek metalines, tiek kompozitines medžiagas, atspindinčias šiuolaikinių inžinerinių taikymų poreikius. Tyrimas bus grindžiamas eksperimentinių ir skaitinių metodų deriniu. Liekamieji įtempiai bus matuojami gręžimo metodu naudojant 3D skaitmeninio vaizdo koreliacijos (3D-DIC) sistemą, o jų įtaka mechaninėms savybėms bus vertinama nuovargio bandymais ciklinio apkrovimo metu. Sukurti baigtinių elementų modeliai, įvertinantys gamybos metu susidariusius įtempius, leis prognozuoti medžiagų deformacijų ir įtrūkimų vystymąsi bei jų įtaką cikliniam ilgaamžiškumui. Gauti rezultatai bus naudojami modelių validavimui ir rekomendacijų sudarymui, kaip mažinti nepageidaujamus liekamuosius įtempius. Tikimasi, kad tyrimas suteiks naujų žinių apie ryšį tarp gamybos parametrų, liekamųjų įtempių ir nuovargio savybių, bei prisidės prie patikimesnių, ilgaamžiškesnių adityvios gamybos konstrukcijų kūrimo.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Siūlomos tematikos idėja – sukurti išmanią biomechatroninę sistemą, kuri naudoja magnetoreologinius skysčius (MRF) ir raumenų aktyvumo (EMG) signalus, kad galėtų adaptuotis prie žmogaus judesių realiu laiku. Tokia technologija pritaikoma reabilitacijos treniruokliuose, eksoskeletuose ir žmogaus–mašinos sąsajose, užtikrinant didesnį gydymo efektyvumą, komfortą ir individualizavimą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Daugiaprocesinė (hibridinė) adityvioji gamyba (DAG), integruojanti 3D spausdinimą ir apdirbimą-aktyvavimą fotoniniu ar elektriniu lauku, yra viena proveržio technologijų pasaulyje. Ji įgalina realizuoti daugiafunkcius komponentus monolitiškai apjungiant konstrukcines ir elektronines (nano)kompozitines medžiagas. DAG procesų taikymas aktualus įvairiose naujose srityse –3D/4D spausdinimas, minkštoji robotika ir pjezoelektronika ar 3D komponentai su betarpiškai įterptais deformaciniais/vibraciniais jutikliais ar nanogeneratoriais. Esminis DAG proceso kūrimo siekis – spausdinimo galimybių praplėtimas papildomomis apdirbimo operacijomis taikant fotoninio ar elektrinio lauko poveikį (pvz. sluoksnių sukietinimui, poliarizavimui ir kt.). Stabilus DAG procesas būtinas siekiant patikimai gaminti detales su monolitiškai įterptais sensoriniais ir elektrogeneraciniais komponentais, sudarytais iš daugiafunkcių sluoksnių (elektro-, termo-, magneto-aktyvių, laidžių). Patvarios lengvasvorės sensorizuotos detalės reikalingos aukšto patikimumo mechatronikos sistemose (autonominėse transporto priemonėse, medicininėje įrangoje), kuriose aktualus konstrukcijų būklės monitoringas. Tam būtinos naujos ekologiškesnės elektroninės kompozitinės medžiagos (filamentai, granulės). Jų gamyba turi būti lanksti, lengvai išplečiama ir tausojanti aplinką, todėl būtina taikyti ekstruziją, minimizuojant nesaugių priedų (pvz. toksiškų tirpiklių) naudojimą. Doktorantūros tyrimų tikslas yra realizuoti efektyvų DAG procesą monolitinių sensorizuotų konstrukcijų spausdinimui. Pagrindiniai uždaviniai: valdomų savybių kompozitinių filamentų gamyba ir tyrimai, 3D spausdinimo su papildomu fotoniniu/elektriniu apdirbimu metodologijos kūrimas, bandinių ir sensorizuotų komponentų projektavimas, spausdinimas ir funkcionalumo tyrimai. Ši tematika atliepia Lietuvos sumaniosios specializacijos kryptį „Nauji gamybos procesai, medžiagos ir technologijos“ ir KTU prioritetinę sritį „Technologijos tvariai ateičiai“.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Inžinerinės pramonės įmonių veiklos efektyvumas ir konkurencingumas didele dalimi priklauso ne vien nuo pagrindinių technologinių procesų, bet ir pagalbinių, užtikrinančių energijos, medžiagų ir kitų resursų tiekimą, naudojamos įrangos ir kitų priemonių patikimumą bei kokybę ir t.t. Planuojamo tyrimo tikslas bus sukurti metodiką, leisiančią numatyti įmonės vidinės bei išorinės aplinkos poveikį pagalbiniams procesams ir, remiantis duomenų analizės bei prognozavimo rezultatais, didinti jų atsparumą pokyčiams bei gerinti visos įmonės veiklų efektyvumą.