A XIII. Országos Anyagtudományi Konferenciát 2021. október 10–12. között Balatonkenesén rendezte meg a konferencia szervező- és tudományos bizottsága. Ez a konferencia jubileuminak tekinthető, hiszen mintegy negyedszázada indították útjára ezt a sorozatot a konferencia kezdeményezői, dr. Zsámbok Dénes, a Dunaferr Dunai Vasmű kutatási osztályának akkori vezetője és dr. Verő Balázs, a BAYATI tudományos csoportvezetője. A kezdeményezők közösen dolgozták ki a XIII. konferencia megnyitó előadását, amellyel végül is én nyitottam meg a konferenciát. Az előadás szövegét az alábbiakban változatlanul közlöm.
Visszatekintés negyedszázad távlatából
1997. október 29-én nagy volt a nyüzsgés a DUNAFERR Dunai Vasmű Lemezalakító Kft-jének szabadidőközpontjánál a Duna-parton. A helybeliek érdeklődve kérdezték: mi ez a sürgés-forgás? Részünkről a válasz egyszerű volt: itt rendezzük az I. Országos Anyagtudományi és Anyaginformatikai Konferenciát. A konferencia egynapos volt, a délelőtti szekcióban az anyagtudományról alkotott képünket próbáltuk megfogalmazni, majd a DUNAFERR vezetői a vállalatcsoport jövőképéről és az anyagtudománynak a cég jövőképe kialakításában játszott szerepéről számoltak be.
A délutáni szekcióülésen a négy anyagcsoport szerinti beosztásban vezető hazai kutatók elemezték a rendszerváltás után kialakult helyzetet. Sajnálatos módon az előadók és a résztvevők közül nagyon sokan ma már nem az anyagi világ lakói. Az előadások és az azokat követő vita után ajánlásokat fogalmaztunk meg, amelyek a teljes konferenciaanyaggal együtt a BKL Kohászat 1997. 10–12. számában is megjelentek.
Úgy gondoltuk, hogy ennek a mai, jubileumi elnöki megnyitónak a vázát az öt pontban megfogalmazott ajánlások adják, és a reflexióinkat az egyes ajánlásokban szereplő szavak, fogalmak mindegyikével kapcsolatban is kifejtjük.
1. AJÁNLÁS
Kétévenként kerüljön megrendezésre a magyar anyagtudományi és anyaginformatikai konferencia. A második konferencia javasolt időpontja 1999 második negyedéve.
Ezt az ajánlást az anyagtudomány hazai művelői megfogadták. Ma már a XIII. konferenciát rendezzük, de a számszerűségnél még fontosabbnak tartjuk, hogy a konferencia-sorozat egyre inkább megtestesíti azt a szellemiséget, amire a konferencia kezdeményezőiként gondoltunk. Jól tükrözi ezt a fejlődést, hogy a mostani konferencia szervezőbizottsági ülésén a szervezőbizottság több tagja is javasolta, hogy a hagyományos szerkezeti anyagok szekciójában váltakozva szerepeljenek a fémekről és a polimerekről szóló előadások. Hasonló pozitív fejlődésű lépcsőként említhetjük, hogy pusztán az előadás-címek ismeretében többen hiányoltuk az anyagtudományi szimulációs előadásokat. Akik már azonban a rezümék többségét is olvasták, megnyugtattak bennünket, hogy az előadások szinte kivétel nélkül magukban foglalnak informatikai alkalmazásokat.
2. AJÁNLÁS
Az anyagtudomány fogalmának a konferencián körvonalazott meghatározását fogadjuk el, és ennek szellemében oktassák ezt a tárgyat felsőfokú tanintézményekben.
A konferencia előadói és résztvevői kellő bölcsességet tanúsítottak, amikor az anyagtudomány fogalmának definíciójával kapcsolatban egy, a konferencián kirajzolódott álláspontot fogadtak el, elkerülve a parttalan vitát. Az anyagtudomány fogalmát a konferenciával szinte egy időben az MTA Anyagtudományi és Technológiai Tudományos Bizottsága egy, a Magyar Tudomány című folyóiratban megjelent publikációban értelmezte, majd az elmúlt év végén a Magyar Tudomány 30 éve című kiadványban ismételten foglalkozott ezzel a kérdéssel. Ezzel párhuzamosan az ATTB keretein belül élénk vita folyt erről a kérdésről, amelynek folyamatát jól jellemzi az Anyagvizsgálók Lapjában megjelent vitafórum. A vita során született meghatározásokat olvashatjuk az alábbiakban:
Definíció I.: [1]
A műszaki anyagtudomány az a tudományág, aminek feladata a műszaki anyagban időben és térben végbemenő, energiaváltozással kísért folyamatok kísérleti feltárása, értelmezése és modellezése…
A műszaki anyagtudomány az élettelen és mesterséges anyag a fent említett 0,1 nm…100 m mérettartomány 12 nagyságrendjét fogja át…
Definíció II.: [2]
A műszaki anyagtudomány, mint integráló jellegű, alkalmazott tudomány azoknak a műszaki anyagoknak a tulajdonságaival, a műszaki anyagok tulajdonságai és szerkezete közötti kapcsolattal és a termikus és deformációs előélet hatásával kapcsolatos ismereteknek a gondolati rendszere, amelyek alapján a felhasználói igényeket kielégítő műszaki anyag fenntartható módon előállítható.
Hivatkozások:
[1] www.anyagvizsgaloklapja.hu, 2020/IV. Fórum rovat, 59. oldal
[2] www.anyagtudomany.eu, A láncmodell – A teljesítőképesség fogalmától az anyag fogalmán keresztül a feldolgozásig (2021. 03.01.)
Ennek a kérdéskörnek az ismételt felvetését az MTA doktori pályázat elbírálási folyamatának minőségbiztosítása indokolja. A minőségbiztosítás egyik alapvető fogalma a megfelelőség. Az elbírálási folyamat során az osztály elnökének, az illetékes szakbizottság elnökének és magának a bizottságnak is döntenie kell arról, hogy a benyújtott dolgozat elbírálásában illetékesnek tartja-e magát. Ha nincs közös, világos álláspont az anyagtudomány fogalmáról, akkor maga a döntés is kérdésessé válhat. Arra is gondolni kell, hogy a nem egyeztetett kritériumok alapján elnyert MTA doktori címek viselőiből kialakuló anyagtudományi és technológiai bizottság munkáját is feszültség terhelheti.
A műszaki anyagtudomány felsőfokú intézményekben való oktatása ma már egyre jobban követi a 25 évvel ezelőtt megfogalmazott javaslatot. Ennek az oktatásnak vezérfonalát a már az I. konferencián is tárgyalt, úgynevezett láncmodell képezheti. Az 1. ábrán látható vázlat alapvető gondolata, hogy a piaci igényekre adott választ a négy lehetséges anyagcsoport között kell megkeresni a teljesítőképesség – a tulajdonságok – a szerkezet – és a feldolgozás kapcsolatrendszerében. Erre csak akkor vagyunk képesek, ha megfelelő természettudományi és informatikai ismeretekkel, illetve az egyes anyagcsoportokra jellemző specifikumokkal tisztában vagyunk. Úgy gondoljuk tehát, hogy a műszaki anyagtudomány láncmodell szerinti oktatása csak magasabb szinteken, például MSc oktatásban vagy a PhD képzésben van a helyén. A láncmodell szerinti szemlélet meghonosodása ugyanakkor kiküszöböli az öncélú, közpénzen végzett kutatást, hiszen a folyamat a probléma felismeréséből indul ki és eljut a gyakorlati megvalósításhoz.
3. AJÁNLÁS
Törekedjen a szakma olyan kutatás-fejlesztési projektek kidolgozására, amelyek az anyagtudományról alkotott korszerű felfogásnak megfelelnek, és hozzájárulnak a magyar gazdaság verseny-képességének és profittermelő képességének növeléséhez.
A rendszerváltás óta eltelt 30 évben folytatott műszaki anyagtudományi kutatásokról és fejlesztésekről átfogó képet rajzolt a már említett munka. A szakma képviselői, elsősorban azonban az ATTB tagjai, mintegy tükröt tartva maguk elé, szembesülhettek munkájuk eredményességével. Úgy gondoljuk, hogy a tükör „mérete” nem volt megfelelő, helyenként torzított, sőt helyenként a foncsor réteg is hiányzott. Meggyőződésünk, hogy a műszaki anyagtudomány eredményei számos területen hozzájárultak gazdaságunk fejlődéséhez, de azok a kötöttségek, amelyek a beszámoló elkészítésének feltételrendszerét előírták, számos, a feldolgozóipari technológiát is befolyásoló eredménynek a megjelent anyagba való bekerülését szinte kizárták. Abban a szerencsés helyzetben van azonban most a műszaki anyagtudomány művelőinek közössége – amely ma már 159 köztestületi tagot foglal magába – hogy előtte egy, a szakmai közösség minden egyes tagjának közreműködését igénylő feladat áll. Ezt a feladatot a Paks II. atomerőmű megvalósítása jelenti, melynek a testvérreaktoráról készült madártávlati felvétel és az új típusú blokk reaktortartályának keresztmetszeti rajza látható a 2. ábrán. Az előkészítés folyamatában lévő beruházás támogatására a Kormány a Dunaújvárosi Egyetemen létrehozta a Paksi Kompetencia- és Kutatóközpontot (DUE PKK). A DUE PKK létrehozásának alapvető koncepciója nem a létesítés napi munkájának kiszolgálása, hanem a gépésztechnológia egyes területein felmerülő szakmai kérdések műszakilag korrekt megoldásához történő hozzájárulás, amelynek alapját a központ kompetenciája biztosítja az adott szakmai-tudományos területen. A DUE PKK létrehozásának célja a paksi új atomerőművi blokkok létesítésének támogatása a gépésztechnológiához kapcsolódó anyagtechnológiai, anyagvizsgálati és hegesztési szakértői, valamint e technológiai területtel összefüggő szakember képzési feladatok ellátása útján.
(A 2.a és 2.b ábrát dr. Trampus Péter bocsátotta rendelkezésünkre)
A DUE PKK infrastruktúrája részben a már korábban beszerzett korszerű, roncsolás mentes és roncsolásos anyagvizsgálati technikákra, részben pedig a jövő év közepéig letelepítendő nagyberendezésekre épül. Ez utóbbi témáról ezen a konferencián előadás hangzik el. Ebben a szakmai körben talán nem is kell hangsúlyoznunk, hogy az olcsón üzemeltethető atomerőműben előállított, és lényegében zöldnek tekinthető villamos-energia a nemzetgazdaság versenyképességének meghatározó eleme, amely kihatással van iparunk egészének profittermelő képességére.
4. AJÁNLÁS
Tudatosítsuk minél szélesebb körben azt a felismerést, hogy korszakváltás határához értünk, átléptünk a tudatosan megtervezett teljesítőképességű, tulajdonságú anyagok korszakába, és ez a korszakváltás nem képzelhető el anyagtudományi modellezés és az informatikai forradalom eredményeinek alkalmazása nélkül.
A ’90-es évek közepén a szakma képviselői előtt már egyértelművé vált, hogy a műszaki anyagtudomány paradigmaváltás előtt áll. Azt azonban, hogy ez ilyen gyorsan és ilyen mélyrehatóan következik be, nem is gondolhattuk. A mélyreható változás egyaránt érintette az informatika eszköztárát (a hardvert és a szoftvert), valamint az információhoz való hozzáférés és továbbítás lehetőségeit. Ennek a folyamatnak a részletes elemzésére nincs módunk, csak egyetlen, a műszaki anyagtudományi modellezés témakörét érintjük. Tesszük ezt azért, mert a műszaki anyagtudomány definíciójának meghatározásakor felvetődött e tudományág vizsgálódási, érdeklődési körének terjedelme és mélysége. A már idézett Definíció I-ben szereplő egyik meghatártozásban, ha nem is a törzsszövegben, a definíció megfogalmazója a terjedelemre és a mélységre vonatkozóan határokat rögzít. Úgy gondoljuk, hogy ebben a megfogalmazásban két fogalom keveredik, nevezetesen a szint (level) és a méret, a lépték (scale) fogalma. Ha a paradigmaváltás lényegének egyik elemét, a számítógépes szimulációt is tudatos anyagtervezésben és előállításban jelöljük meg, akkor a szimulációs technikáknak a makro szinttől a szubatomi szintig terjedő tartományt teljes egészében le kell fednie, ahogy az a 2008-ban megfogalmazott ICME (Integrated Computational Materials Engineering) koncepcióból egyértelműen megállapítható. Ezt bizonyítja az ICME koncepció ismertetőjében szereplő szimulációs eljárások két szélső esete, amelyek az alábbiakban olvashatók:
Az ICME szimulációs szintjeinek szélső esetei: makro szint – szubatomi szint
- Structural scale: Finite element, finite volume and finite difference partial differential equation are solvers used to simulate structural responses such as solid mechanics and transport phenomena at large (meters) sales.
- process modeling/simulations: extrusion, rolling, sheet forming, stamping, casting, welding, etc.
- product modeling/simulations: performance, impact, fatigue, corrosion, etc.
- Electronic scale: Schroedinger equations are used in a computational framework as density functional theory (DFT) models of electron orbitals and bonding on angstrom to nanometer scales.
Lényegesnek tartjuk, hogy ez a koncepció nem a materials science, hanem a materials engineering kifejezést alkalmazza, tehát egyértelműen anyagmérnöki tevékenységre gondol. A méret, a lépték problémája elsősorban a rendelkezésre álló számítástechnikai lehetőségek korlátolt volta miatt jelentkezik, de a szuperszámítógépek és a párhuzamosan működő szuperszámítógépek világában ez a kérdés egyre inkább háttérbe szorulhat.
Az ajánlások megfogalmazása óta eltelt 25 év „a távközlés intenzív fejlődését, teljes digitális átalakulását, majd a médiatechnológiával való integrációját eredményezte, a távközlés infokommunikációvá szélesedett, és a jelenleg legmarkánsabb húzóerőt képező információs és kommunikációs technológia (ICT) szerves része.” Az infokommunikáció terén bekövetkezett fejlődést jól jellemzi az informatikai bizottság beszámolójából idézett két mondat. Ennek a fejlődésnek legkézenfekvőbb eredménye a mobil internet létrejötte: okos telefonjaink segítségével ma már akár a metrón is olvashatjuk kedvenc folyóiratainkat.
5. AJÁNLÁS
Tudatosítsuk továbbá, hogy az anyagtudomány eredményei nélkül a modern társadalmak fejlődése és a fejlődés fenntarthatósága elképzelhetetlen.
Ennek az ajánlásnak a megfogalmazásakor napjaink globális kérdésére kívántuk felhívni a figyelmet. Az ajánlás azonban nem jelölte meg azt a célcsoportot, amelynek tagjai a probléma megoldásában leghatékonyabban vehetnek részt. Az „utca emberétől” nem várható el, hogy a műszaki anyagtudomány legújabb eredményei iránt érdeklődjenek, őket csak az érdekli, hogy igényeiket magas színvonalon és értékarányos áron kielégíthessék. Az elmúlt évtizedek tapasztalatai alapján úgy ítéljük meg, hogy a célcsoportot a felsőfokú oktatás résztvevői között kell keresni, mégpedig egy olyan oktatási tematika bevezetésével, amely megfelel a láncmodell szellemének. Ebben a stratégiában a tapasztalati úton, vagy tudományos alapokon nyugvó kutatás-fejlesztés eredményeképpen megismert anyagtulajdonságokat magukban foglaló strukturált adatbázisokra támaszkodhatunk. Az informatikai fejlesztés eredményeképpen ezek az adatbázisok ma már képesek az egyes anyagtulajdonságok közötti kapcsolatok elemzésére és a saját mérési adatoknak a rendszerbe való bevitelére.
A felhasználói igényeket kielégítő anyagok, alkatrészek és szerkezetek tudatos tervezésekor a fenntarthatóság, a körkörös gazdaság szempontjainak érvényesülnie kell. Úgy gondoljuk, hogy ez a probléma legáltalánosabban a társadalmi költség és a társadalmi haszon összefüggésrendszerében vizsgálható.
A 25 évvel ezelőtt megfogalmazott ajánlások elemzését e gondolatok jegyében azzal a javaslattal zárjuk, hogy a következő konferenciák valamelyikén a műszaki anyagtudománynak a fenntartható fejlődésben játszott szerepe legyen az egyik fókuszpont.
Ez az ajánlás nem szűkíti le tematikailag a konferenciánkat, hiszen a 3. ábrán látható, és az anyagok teljes körforgását bemutató ábra a műszaki anyagtudomány szinte minden egyes területét magába foglalja.
Végezetül, szeretnénk köszönetet mondani mindazoknak, akik az Országos Anyagtudományi és Anyaginformatikai Konferencia alapgondolatát magukévá tették, szervező és támogató munkájukkal biztosították a konferenciák megrendezését, külön elismerés illeti a szervezők gondos munkáját. Természetesen, a köszönet szól a konferenciák mindenkori előadóinak, kiállítóinak és résztvevőinek, akik életben tartották – immár 25 éve – ezt a folyamatot.
Ne feledjük, hogy az elődök által ránk hagyott örökséget, hagyományt ápolni kell, mert különben történelemmé válik.
Hivatkozás
[1] Muzyka, D. R.: Materials Technology and the Materials Industry: A Critical Transition. The 1993 Distinguished Lecture in Materials and Societí ASM INTERNATIONAL METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A VOLUME 26A, JUNE 1995– 1343