Az ELI a két társintézetével együtt a világon egyedülálló a fény-anyag kölcsönhatást vizsgáló kutatástechnológia berendezéseik tekintetében, a nagyintenzitású lézereik szolgáltatta kutatási potenciálok egymást kiegészítve, ezen belül az ELI ALPS az extrém rövid impulzusaival járul hozzá az egyediséghez. Az Európai Kutatási Infrastruktúrák Stratégiai Fórumnak (ESFRI) összefogásában a prágai és bukaresti telephely mellett 2013-ban Magyarországon is megkezdődtek az építkezések, majd 2017-ben indultak útnak a szegedi kutatóközpontban a mérnöki és kutatói tevékenységek.

A fény-anyag kölcsönhatásának vizsgálatához szükséges lézerrendszerek telepítése, valamint a kutatástechnológiai berendezések fejlesztése folyamatosan zajlik a szegedi intézetben, melyet egy erősen diverzifikált mérnöki csapat segít. A mérnöki osztály indulását követően a tevékenységük mind jobban szoftveres támogatással egészült ki, ezzel növelve a szakmai színvonalukat és teljesítményüket. Az eddig használt EDGECAM szoftver mellett az ELI-ALPS az Enterprise Grouptól vásárolt egy 11 Solid Edge és Teamcenter licencet tartalmazó szoftvercsomagot, melynek segítségével a teljes kutatóintézet 3D-s modellezése történik a fejlesztések igényeit kiszolgáló naprakész megoldások érdekében.

A mérnöki jelenlét fontossága

Alapvetően az ELI-ALPS esetében egy fény-anyag kölcsönhatásokkal foglalkozó kutatóintézetről beszélünk, amely működési struktúráját tekintve szolgáltatóközpontként üzemel. Ez azt jelenti, hogy az ELI-ALPS rendelkezik saját kutatói létszámmal, saját projektekkel, de elsősorban külső kutatók fogadását és azok projektjeinek támogatását végzik. Ehhez már letelepített és a jövőben telepítendő lézerrendszerek állnak rendelkezésre. Az ELI-ALPS jövőjét tekintve a szolgáltatóprofil bővülése várható, egy minél szélesebb technikai infrastruktúra és tudományos szolgáltatási paletta biztosítása érdekében, amely nagy vonzerőt jelenthet a tudományos közönség számára.

A külsős kutatók tudományos munkáját közvetlenül a saját kutatók szolgálják ki, míg a technikai háttértámogatást a mérnöki csapat végzi, melynek feladata a tervezési fázistól, az alkatrészek, esetlegesen pedig a komplett egységek legyártásán és telepítésén át, a beüzemelésig/részben üzemeltetésig terjed. A mérnöki divízió terén a fejlett infrastruktúrához megfelelő mérnöki csoportok állnak az ELI rendelkezésére. A gépészmérnökök, villamosmérnökök és szoftvermérnökök mellett a speciális vákuumtechnológia és optikai igényeket kiszolgáló csapat is jelen van, valamint a kutatók és mérnökök közötti koordinációt egy rendszermérnöki csoport végzi. A mérnökség munkáját gondosan kiválasztott és alkalmazott szoftverek segítik.

„A különböző mérnöki eszközeinket, szoftverjeinket az intézet igényeihez való adaptálhatóság alapján választjuk ki, illetve a színvonal emelése érdekében próbáljuk a legkorszerűbb és legmodernebb eszközöket használni” – mondja Marosi Gábor, Megbízott Mérnöki Osztályvezető.

Az ELI-nél kutatástechnológiai szempontból folyamatos fejlesztéseket kell végezni annak érdekében, hogy a berendezések adaptálva legyenek az aktuális kutatási projekthez, melynek során a gépészmérnöki csoport egyik feladata az, hogy a kutatástechnológiai berendezések 3D-s terveit – azokat beillesztve a laborok környezetébe – elkészítik, karbantartják a mindenkori változások szerint. Az örökösen jelen levő mérnöki háttér meglétéhez azonban az ELI-nél a teljes épület modellezése történik, nem csupán egy-egy berendezésé. Erre azért is van szükség, mert a kutatási projektek egy része igényli a gyors mérnöki támogatást, ezeket az igényeket pedig a lehető legpontosabban kell kiszolgálni.

„A nagy távolságokat áthidaló nyalábtovábbító rendszereknek nevezett, lényegében fényútvonalaknak pontos, előre megtervezett geometriája van. Ezeket az akár több helyiséget is áthidaló komplex műszaki berendezéseket kell megterveznünk, létesítenünk és részben üzemeltetnünk, ezért nagyon fontos a 3D-s modellezés és annak pontossága” – teszi hozzá Marosi Gábor.

Fejlesztési igények, megoldások és eredmények

Az ELI-ALPS-ot az indulását követően a fájlrendszerben való munka jellemezte, azonban a folyamatosan növekedő és rövid idővel 150.000 alkatrészszámot meghaladó adatmodell jelezte, hogy hosszútávon nem alkalmazható a már megszokott metódus. Ennek következménye volt a Solid Edge-re és Teamcenterre való átállás, melynek bevezetésekor a cég elsődleges szempontja az állományok megnyitási sebességének javítása volt. A Teamcenter használatának köszönhetően a sebességnövekedés mellett az ELI-ALPS számára lehetőség nyílt a csoportmunkára, az alkatrészek könnyű revizionálására és a munkafolyamatok futtatására is.

„Az ELI-ALPS-nál 11 db Solid Edge és Teamcenter licencet használunk. Emellett további egy FloEFD licenc is alkalmazásban van, amely nagy segítséget nyújt a hő és áramlástechnikai szimulációs folyamatokban. A kutatók előszeretettel használják a Solid Edge 2D ingyenes modulját is a méretarányos layout elkészítésében, amelyből mi konvertálás nélkül tudunk értékes információkat kinyerni. Emellett kettő aktív EDGECAM licenccel is rendelkezünk” – összegzi Andrikó Zsolt, Gépészmérnök csoportvezető.

A Solid Edge és Teamcenter párosítása további lehetőségekhez juttatta az ELI-ALPS-ot. A tervezés és gyártás közötti kommunikáció egyszerűbbé vált, a gyártási dokumentáció elkészítése, ellenőrzése, javítása és elfogadása könnyen kivitelezhető folyamattá alakult, valamint a szoftvercsomag lehetővé tette azt is, hogy a pandémia idején a home officeból dolgozó kollegák is hozzáfértek az adatbázishoz. Szintén újítás volt, hogy a rendszerrel megoldódott a rajzszámozás kérdése, hiszen az immár automatikus kiosztással történik. Emellett az ELI a szoftveres támogatással integrálni tudta a gyártáshoz szükséges PDF és DXF dokumentumok generálását, ezzel segítve a gyártásindító személyzet információhoz való hozzájutását. Továbbá a fájlrendszerben elkerülhetetlen fájlduplikáció problémáját is sikerült megoldani a Teamcenter használatával.

A Teamcenter bevezetése csak az első lépés volt az ELI-ALPS életében, a következő, hogy a forgalmazó cég, az Enterprise Group szoftvertámogatást, problémamegoldást és képzéseket is biztosít a kutatóintézet számára. Évenkénti szoftver update tréningre van lehetőség, valamint a szoftvertámogatási szerződés keretein belül a Teamcenterrel kapcsolatban felmerülő problémák megoldása és azzal kapcsolatos fejlesztési igények elkészítése is helyet kapott. Továbbá a tavalyi évben egy személyre szabott FloEFD for Solid Edge oktatásban is részesültek, amely során a szimulációs szoftver használatának elsajátítására volt lehetőség az Enterprise Group szolgáltatásainak keretében. Erre a jelen kutatási projekt miatt volt szükség, melyet így foglalt össze Andrikó Zsolt:
„A kutatók részéről felmerült igény, melyben vákuumkörnyezetben kell egy gázcellát üzemeltetni. Az alapadatok alapján elkészítettük az előtervet, melyet kollegánk megvizsgált a FloEFD szoftverrel. Az eredmények alapján véglegesíteni tudtuk a modellünket, melyet egy újabb szimuláció követett, amin a műszaki megoldás visszaigazolást nyert. Az így elkészült 3D dokumentációból elkészítettük a teljeskörű gyártási dokumentációt, melyet átadtunk az illetékes csoportnak.”

Pontosan mi is történik a kutatói laborban?

Az ELI másodlagos forrású nyalábvonalának számító laboratóriumában nagy ismétlési frekvenciájú XUV impulzusok előállítása történik, melyek hullámhossza a mély UV tartományban, 10 és 60 nm között vannak. Az előállításban a nyalábvonal inputjaként szolgáló közeli infravörös tartományú lézer forrás segít.

Az NIR-XIV hullámhossz konverziót biztosító folyamat az infravörös impulzusok magasrendű felharmonikusainak keltése, amely egy gázban lejátszódó folyamat, s ez az, amely egyben a kihívást is jelenti, mivel szükség van egy olyan vákuum térbe helyezett gáz cellára, amely folyamatos gázbefecskendezéssel biztosítani tudja a gáztér megvilágítását a lézerrel s mindeközben tolerálja a nagy átlagteljesítmény miatti hőterhelést. Ezt a feladatot egy folyadékhűtéses és moduláris gáz befecskendező cellarendszerrel valósítják meg az ELI-ALPS kutatói.

„A generálási folyamat fő célja az elsődleges és másodlagos forrás kimenete közötti hullámkonverzió stabil létrehozása.” – jegyzi meg Filus Zoltán, Tudományos mérnök.
Az ELI-ALPS az alkatrészek viselkedésének tanulmányozásához Solid Edge áramlástani szimulációs modulját, a FloEFD for Solid Edge-et használja. A szimulációs környezetben direkt kapcsolat van a munkadarab 3D modellje és a szimulált modell között, valamint lehetőség van az egy lépésben történő, prototípus tesztelés nélküli eszközök kifejlesztésére. Továbbá a FloeEFD for Solid Edge betekintést enged olyan folyamatokba, amelyeknek paraméterei a tudományos felhasználás szempontjából is releváns információnak számítanak.

„A FloEFD a tudományos kihívások és a mérnöki folyamatok közötti kapcsolat alappillére. Az alkalmazható mérnöki megoldások és a technológiai elvárások közös nevezőre hozásának színtere.” – teszi hozzá Filus Zoltán.
A szimulációnál fontos aspektusnak számít az ELI-nél a felhasználói szempontok figyelembevétele, éppen ezért a szimulációs folyamatokat házon belül végzik, melyek során új irányok, ötletek, továbblépési lehetőségek jöhetnek létre a fejlesztés érdekében.

eli-alps.hu