Knorr-Bremse Budapest – Innovatív megoldások a jövő vonata számára

Májusban a világ legnagyobb vasúti fékrendszereket gyártó és fejlesztő vállalata, a Knorr-Bremse Rail Systems Budapest Design Challenge 2020 címmel hirdetett pályázatot mérnökhallgatók és gyakorló mérnökök részére.

A pályázóknak egy vasúti fékkonzol tömegét kellett csökkenteniük úgy, hogy az továbbra is megfeleljen a szilárdsági és gyárthatósági követelményeknek. Országszerte tizenöt egyetem hallgatói vállalták a kihívást, és tették próbára mérnöki tudásukat.

A pályázat szakmai zsűrije csaknem ötven érvényes pályamunka közül választotta ki azt az öt legkönnyebb dizájnt, amely a specifikációban megadott követelményeket teljesíti. A Knorr-Bremse Budapest szimulációs mérnökeit, Jónás Szabolcsot és Dóczi Balázst kérdeztük arról, hogyan értékelték a versenyt és a beérkezett pályamunkákat.

Dóczi Balázs, Knorr-Bremse Budapest

Dóczi Balázs: A beérkezett pályamunkák túlnyomó részben jó minőségűek voltak, teljesítették az általunk támasztott tartalmi és formai követelményeket. Amit érdemes megjegyezni, hogy a legjobb és a legkevésbé eredményes pályamunkák között jelentős volt a minőségbeli különbség. Kaptunk olyan munkákat, amikre még ráfért volna néhány design-iteráció, és a dokumentáció is hiányos volt. Ezzel szemben számos olyan pályázó küldött kiváló minőségű munkát. Ezekben az esetekben nem csak az optimált geometria volt kiemelkedő színvonalú, de a csatolt dokumentáció is kivételesen igényes volt. Ezek a pályázók részletesen bemutatták a dokumentációjukban, hogy az általuk tervezett geometria miként teljesíti a követelményeket (maximális mechanikai feszültség limit, önthetőség).

 „Páran túl is teljesítették az elvárásainkat, kaptunk olyan pályamunkát is, amelyben a pályázó megtervezte az általa megalkotott alkatrész öntéséhez szükséges teljes szerszámozást.” – Dóczi Balázs, Knorr-Bremse Budapest

Mi számított jó pályázati anyagnak?

D.B.: Mint általában minden tervezési feladat esetén, a mi pályázatunkban is több, egymásnak ellentmondó követelményt kellett teljesíteniük a résztvevőknek. A feladat egy vasúti fékegység konzoljának optimálása volt. Az optimálás célja a konzol tömegének minimalizálása volt úgy, hogy az általunk támasztott mechanikai szilárdsági- és gyárthatósági követelmények is teljesüljenek. A pályázóknak igazolniuk kellett, hogy az általuk tervezett konzol teljesíti a maximális mechanikai feszültség limitet. Ez történhetett analitikus számítással, vagy végeselem módszer használatával is. Erről a számításról dokumentációt is kellett csatolniuk a pályázatukban. A pályaművek értékelése során a tömegcsökkentés arányát, a mechanikai feszültség limit betartását, és a gyárthatósági követelmény (önthetőség) teljesítését együttesen értékeltük. Ezen felül a csatolt dokumentáció minőségét is figyelembe vettük. A beérkezett pályázatok alapján a jó pályázati anyag egyszerre tartalmazott egy, a követelményeket teljesítő, és jelentős mértékben csökkentett tömegű konzol geometriát, és egy precíz, részletes dokumentációt. Számos újszerű megoldást kaptunk a kérdéses alkatrész kialakítására.

Hogyan nézett ki az együttműködés a pályázók és az Önök munkatársai között?

D.B.: Regisztrálni a Knorr-Bremse Rail Systems Budapest honlapján lehetett néhány alapadat és egy email cím megadásával. Ezt követően a regisztrálók emailen kapták meg a részletes műszaki specifikációt, és a kiindulási térfogatokat tartalmazó CAD modellt. Igyekeztünk egy részletes, jól érthető specifikációt létrehozni, de természetesen felmerültek kérdések a pályázók részéről, amelyeket a kérdés témájában szakértő kollégák (design, öntészet, szimuláció) válaszoltak meg.

Hogyan született az ötlet, hogy létrehozzák a versenyt?

DB.: A vállalaton belül folyamatosan zajlanak innovációs tevékenységek, amelyek során keresztfunkcionális csapatok dolgoznak a mérnöki problémák újszerű megoldásain. Ezeket a folyamatokat évről-évre egy nagyobb innovációs eseménnyel zárjuk, ahol csapatok bemutathatják az elért eredményeiket. Az egyik ilyen innovációs projekt termékeként fogalmazódott meg az open innovation lehetőségeinek feltárása. A környezetbarát közlekedés megvalósításához elengedhetetlen a leghatékonyabb szerkezeti kialakítás megtalálása. Ezzel a problémakörrel gyakran találkoznak a kollégáink a napi munka során, így adta magát az ötlet, hogy az első open innovation pályázatunkat ebben a témakörben hirdessük meg. Így született meg a Design Challenge koncepciója.

Kik vettek részt a pályázaton?

D.B.: A pályázatot egyéni pályázóknak hirdettük meg. Az elsődleges célközönség az egyetemi hallgatók és a frissen diplomázott fiatalok voltak, de nem zártuk ki a tapasztaltabb, gyakorló mérnök kollégákat sem a jelentkezésből. Elmondhatjuk, hogy ebből a szempontból is rendkívül sikeres volt a pályázat, összesen majdnem 300 jelentkezést kaptunk. A Knorr-Bremse Rail Systems Budapest több hazai egyetemmel is kapcsoltban áll, a social media felületek mellett ezeken az egyetemeken hirdettük meg a pályázatot, és innen érkezett a legtöbb résztvevő is (BME, Szent István Egyetem, Széchenyi István Egyetem, Debreceni Egyetem, Miskolci Egyetem, Óbudai Egyetem, Neumann János Egyetem). Örömmel tapasztaltuk, hogy a pályázat híre a hallgatókon keresztül több olyan egyetemre is eljutott, ahol közvetlenül nem hirdettük meg a pályázatot (ELTE, Szegedi Tudományegyetem, Dunaújvárosi Egyetem, Pannon Egyetem, Edutus Egyetem, Esterházy Károly Egyetem, Pécsi Tudományegyetem, KU Leuven, Federal University of Vicosa).

Design Challenge 2020 Eredmények

A zsűri a legjobb öt pályázót pénzdíjazásban részesítette, további öt kiemelkedő megoldást pedig díjazásra alkalmasnak tartott és ajándékcsomaggal jutalmazott.

1. Radnóti Márk (Széchenyi István Egyetem)

Kiválón alkalmazta a topológiai optimálás módszerét, külön figyelve az önthetőségi követelményre. A jelentős tömegcsökkentés mellett az általa tervezett alkatrész teljesíti a maximális szerkezeti feszültségre vonatkozó kritériumot is.

2. Krecz Dávid (Széchenyi István Egyetem)

Jól felismerte, hogy a konzol nyaki régiójának csavaróigénybevétele a legjelentősebb terhelés, amihez a tömeg szempontjából egy üreges kialakítás a legkedvezőbb. A komplikált öntés elkerülésére egy zseb-szerű kialakítást helyezett el, aminek geometriája figyelembe veszi a nyomatéknövekedés irányát.

3. Mészáros Gergely (BME)

Szintén kiváló példája a topológiai optimálás alkalmazásának. Az első helyezetthez képest nehezebb, azonban robusztusabb konstrukciót alkotott – ez valószínűleg a pályázó által alkalmazott szigorúbb optimálási kritériumoknak köszönhető. Szintén érdekes az aszimmetrikus interfész kialakítás.

4. Mohammad Alzghoul (Miskolci Egyetem)

A pályázók közül szinte egyedüliként világított rá, hogy egy tömör, bordázat nélküli nyakkialakítás is megfelelő lehet szilárdsági szempontból, mely kialakítás egyszerűbb önthetőséggel párosul.

5. Dunai Attila (Neumann János Egyetem)

Szintén felismerte, hogy az üreges nyakkialakítás a legkedvezőbb tömeg szempontjából. Kivételes alapossággal vette figyelembe az önthetőségi szempontokat, és erről precíz, részletes dokumentációt készített.

Sikeresnek tartják a pályázati anyagokat, a résztvevők számát, felkészültségét?

D.B.: Véleményem szerint elégedettek lehetünk a résztvevők számával, illetve a pályázati anyagok általános minőségével is. A legjobb pályázati anyagok kiemelkedő színvonalúak voltak, az ezekben bemutatott újratervezett geometriák érdemesek arra, hogy ezekkel tovább dolgozzunk.

Jónás Szabolcs hozzátette: A jelentkezők száma közel 300. Ez egy nagyon nagy elérést mutat. A beküldött pályaművek a teljes regisztráció 20%-át tették ki, ami duplája annak, amire én számítottam. A felkészültség változó volt. Akik már inkább a végzés közelében voltak, sokkal jobban meg tudták oldani a feladatot, de azt hiszem, hogy ez nem szimpla véletlen.

Jónás Szabolcs, Knorr-Bremse Budapest

Miben voltak jobbak a nyertesek pályázati anyagai?

J.Sz.: Az új ötletek, a formabontó geometria, az extra munka és persze, hogy nagyon jól megfeleltek a formai, tartalmi elvárásainknak a műszaki tartalmon felül is.

Velük továbbra is tartják a kapcsolatot?

J.Sz.: Október 15-én a járványhelyzethez igazodva egy szűk körű, de ünnepélyes díjátadót tartottunk az első 5 helyezett részvételével. A díjazott pályaművek esetén felmerült az ötlet, amit a verseny kiírásakor még nem tudtunk eldönteni, hogy interjú lehetőséget ajánljunk fel a nyertes pályázóknak. Mivel egyetemi hallgatók nyerték a versenyt, így főként gyakornoki programunkban tudnának részt venni, de később bármi lehetséges.

Mikor terveznek hasonló pályázatot legközelebb, milyen témában?

J.Sz.: Egyelőre a jelen versenyre koncentrálunk, ebből igyekszünk leszűrni a lehető legtöbb konzekvenciát. Egyrészt a meghirdetés módjára vonatkozóan, másrészt a feladat komplexitása is kérdéses. Ugyan nagyon jó megoldások érkeztek, de még sok munka lesz velük, hogy el tudjunk jutni egy olyan szintre, amit akár le is tudunk gyártani, és üzemelhet biztonságosan egy vonaton.

Szerző: Mészáros Zsolt

www.knorr-bremse.hu