Budapest University of Technology and EconomicsFaculty of Civil Engineering - Since 1782

Az additív gyártási technológiák az elmúlt években az acélszerkezetek területén is egyre nagyobb jelentőséget nyernek, különösen a komplex geometriájú, nagy teljesítményű szerkezeti elemek és csomópontok előállításában. A WAAM (Wire arc additive manufacturing) gyártásból származó technológiai sajátosságok – mint például a rétegről rétegre történő felépítés, a lokális hőbevitel és az ebből adódó sajátfeszültségek és geometriai imperfekciók – alapvetően befolyásolják a tartószerkezetek mechanikai jellemzőit és stabilitási viselkedését. A jelenlegi szabványok ugyanakkor nem adnak méretezési eljárást az additív gyártástechnológiákkal előállított acélszerkezetek méretezésére: a technológia specialitásaiból adódó imperfekciók a teherbírás és stabilitási ellenállás meghatározásában jelentős bizonytalanságot eredményeznek. Témavezető a CEN/TC250/SC3/AHG keretében az additív gyártású acélszerkezetek szabványosításának előkészítésében vesz részt, mely egyúttal jelentősen erősíti a leendő PhD hallgató kutatási eredményeinek nemzetközi láthatóságát.
Az additív gyártásból eredő imperfekciók, különösen a sajátfeszültségek és a lokális geometriai eltérések pontosabb ismerete lehetőséget teremthet a szerkezetek gazdaságosabb és megbízhatóbb méretezésére. Emellett a gyártástechnológia optimalizálása szempontjából is kiemelt jelentőségű ezen hatások feltárása, mivel a domináns technológiai paraméterek és azok szerkezeti következményeinek megértése hozzájárulhat a gyártási folyamat fejlesztéséhez és a szerkezeti teljesítmény javításához.
A kutatás célja az additív gyártási technológiákból származó imperfekciók hatásának vizsgálata időjárásálló acélszerkezetek szerkezeti viselkedésére, különös tekintettel a sajátfeszültségek és geometriai imperfekciók meghatározására, valamint ezek stabilitási viselkedésre és teherbírásra gyakorolt hatására. A téma szorosan kapcsolódik a BME Hidak és Szerkezetek Tanszéken folyó kutatásokhoz, valamint illeszkedik a nemzetközi acélszerkezeti és additív gyártási kutatási irányokhoz.
A doktori kutatás keretében átfogó szakirodalmi áttekintést szükséges készíteni az additív gyártással előállított acélszerkezetek imperfekcióinak kísérleti, analitikus és numerikus meghatározásáról, valamint ezek méretezéselméleti vonatkozásairól. Ezt követően egy komplex vizsgálati program kidolgozása szükséges, amely magában foglal laboratóriumi kísérleteket, fejlett numerikus szimulációkat és valószínűségelméleti alapú kiértékelést is. A kutatás célja olyan, méretezéselméletileg megalapozott számítási eljárás(ok) kidolgozása, amely lehetővé teszi az additív gyártásból eredő imperfekciók figyelembevételét a stabilitásvizsgálatok során, elsősorban az építőmérnöki gyakorlatban releváns, időjárásálló acélszerkezetek esetében.

Angolul:
Additive manufacturing technologies have gained increasing importance in steel construction, particularly for producing high-performance structural components and joints with complex geometries. The specific features of WAAM (Wire arc additive manufacturing), such as layer-by-layer deposition, local heat input, and the resulting residual stresses and geometric imperfections, can significantly influence the mechanical and stability behaviour of load bearing structures. Current European standards do not yet address the design of additively manufactured steel structures. Consequently, imperfections arising from the specific characteristics of this technology may introduce considerable uncertainty in determining load-bearing capacity and stability resistance. The supervisor is involved in the preparatory work for standardising additively manufactured steel structures within CEN/TC250/SC3/AHG, which will also enhance the international visibility of the research conducted by the future PhD candidate.
A more accurate understanding of additive manufacturing-induced imperfections, particularly residual stresses and local geometric deviations, may enable more economical and reliable structural design. It is also essential for optimising the manufacturing process, as identifying the dominant technological parameters and their structural effects can support process development and improve structural performance.
The research aims to investigate the influence of imperfections caused by additive manufacturing on the structural behaviour of weathering steel structures, with particular emphasis on the determination of residual stresses and geometric imperfections, and their effects on stability behaviour and load-bearing capacity. The topic is closely related to ongoing research at the BME Department of Structural Engineering and is aligned with international research trends in steel structures and additive manufacturing.
The doctoral research will include a comprehensive literature review on experimental, analytical, and numerical methods for determining imperfections in additively manufactured steel structures, as well as their design-related implications. A complex research programme will be developed, including laboratory tests, advanced numerical simulations, and probabilistic assessment. The ultimate objective is to develop a design-oriented calculation procedure that enables the effects of additive manufacturing induced imperfections to be considered in stability analyses, primarily for weathering steel structures relevant to civil engineering practice.