Amikor az egyetemi tudás és az ipari tapasztalat találkozik – BME × SMC a pneumatikus energiahatékonyságért

Lehet-e a pneumatikus energiahatékonyságot úgy oktatni, hogy a hallgató ne csak hallja, hanem saját mérésén keresztül lássa is a különbséget? Az SMC Hungary és a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gép- és Terméktervezés Tanszéke közös munkájának egyik fontos eredménye erre keresi a választ.

A BME GT3 automatizálási laborjában már rendelkezésre állt egy SMC ENS200 energiahatékonysági oktatópad. A közel 20 éves rendszer azonban megérett a korszerűsítésre: új mérési lehetőségekre, modernebb vezérlésre, rugalmasabb oktatási feladatokra és mindenekelőtt olyan megoldásra volt szükség, amely az energiahatékonyságot mérhető és összehasonlítható műszaki problémává teszi.

Ebből született Gellért Husznai diplomamunkája, „Pneumatikus energiahatékonyság oktatópad fejlesztése” címmel, Zsigmond Nagy SMC-konzulensi és Dr. Farkas Zsolt BME-s témavezetői közreműködésével.

Miért fontos ez a téma?

A sűrített levegő az ipari automatizálás egyik alapvető energiahordozója: tiszta, robusztus és sok alkalmazásban nehezen kiváltható. Ugyanakkor előállítása energiaigényes, ezért a pneumatikus rendszer hatékonyságát nem lehet kizárólag az egyes komponensek szintjén vizsgálni.

A dolgozat egyik fontos szemléleti pontja éppen ez: rendszerben kell gondolkodni.

A pneumatikus rendszer energiahatékonysága az ellátás, az elosztás és a végfelhasználás oldalán egyaránt vizsgálható. A mérés során ezért olyan paraméterek kerülnek előtérbe, mint a nyomásprofil, a térfogatáram, a nyomásveszteség, a csúcsfogyasztás és az energiafelhasználás.

Ez az ipari gyakorlat szempontjából is fontos üzenet: Amit nem mérünk, azt nehéz optimalizálni.

A fejlesztés egyik újdonsága: moduláris gondolkodás

A projekt során két konstrukciós irányt vizsgáltak: egy hagyományosabb, egybeépített megoldást és egy rugalmasabb, moduláris konstrukciót. Végül a moduláris koncepció bizonyult megfelelőbbnek.

A négy fő egység:

• mérő-vezérlő modul,
• vákuummodul,
• pneumatikus hajtás modul,
• fúvókás modul.

A moduláris felépítés egyik legnagyobb előnye, hogy az egyes egységek önállóan is használhatók, könnyebben szállíthatók, és később újabb mérési vagy oktatási funkciókkal egészíthetők ki. Ez nemcsak laboratóriumi oktatásban érdekes, hanem lehetőséget teremt szakmai bemutatók, kiállítások és akár ipari diagnosztikai feladatok támogatására is.

Nem csak oktatópad – mérőeszköz is

A projektben egy önálló mérő-vezérlő egység is készült, amely két térfogatáram-mérőt, nyomáskapcsolót és nyomásfokozót tartalmaz. A koncepció célja az volt, hogy ne kizárólag előre definiált oktatási feladatokat lehessen vele elvégezni, hanem tetszőleges pneumatikus rendszerek mérésére is használható legyen.

A digitális háttér szintén túlmutat egy hagyományos oktatópadon.

A rendszer központja egy Raspberry Pi 5, amely a hardvervezérlés mellett webes felületet is biztosít. A mérési adatok valós időben jeleníthetők meg, grafikonon összehasonlíthatók és menthetők.

Ez már egy egészen más oktatási szemlélet: nem egy kész eredményt mutatunk meg a hallgatónak, hanem lehetőséget adunk neki arra, hogy saját döntéseinek következményét mérési adatokon keresztül fedezze fel.

Mit tanulhatunk a konkrét mérésekből?

A kidolgozott oktatási feladatok több, a valós ipari gyakorlatban is releváns jelenséget vizsgálnak.

1. A nyomás nem „minél több, annál jobb”

A dolgozat külön feladatban vizsgálja, hogyan változik a levegőfogyasztás a rendszernyomás csökkentésével. A szerző a 6 baros rendszerekre vonatkozóan azt emeli ki, hogy minden 1 bar nyomáscsökkentés nagyságrendileg 7% levegőfogyasztás-csökkenést eredményezhet.

A mérnöki tanulság egyszerű: a szükséges nyomást kell biztosítani – nem a lehető legnagyobbat.

2. A csőhossz is energiahatékonysági tényező

A pneumatikus csővezeték nem pusztán „összeköt két pontot”. A cső térfogata, hossza és kialakítása hatással lehet a rendszer levegőfogyasztására is. A projektben ezt külön mérési feladat modellezi. Ez kiváló példa arra, hogy az energiahatékonyság sokszor nem egyetlen „nagy” fejlesztésből, hanem számos tervezési döntésből áll össze.

3. Az intelligens komponens akkor értékes, ha mérhető eredményt hoz

Az SMC ASR–ASQ energiatakarékos szelepmegoldásnál a rendszer csak akkor használ maximális nyomást, amikor arra ténylegesen szükség van. A teszt során a hagyományos és az energiatakarékos működés összehasonlítása körülbelül 30% levegőmegtakarítást mutatott egyperces futtatás mellett. Egy energia hatékony komponens műszaki értékét végső soron nem az dönti el, hogy mit írunk róla egy katalógusban, hanem hogy a megfelelő alkalmazásban mérhető rendszerelőnyt képes-e létrehozni.

4. A vákuumrendszereknél is van optimalizálási lehetőség

A fejlesztés a vákuumtakarékos megoldásokat is vizsgálja. Az SMC ZP2V vákuumtakarékos szelep célja, hogy a vákuumkorong megfelelő tapadása esetén korlátozza a felesleges levegőáramlást, ezáltal csökkentve a vákuum fenntartásához szükséges levegőfogyasztást.

Hasonló elv jelenik meg a lefúvási alkalmazásoknál is: légáramfokozókkal és impulzusszelepekkel a szükséges hatás kisebb sűrítettlevegő-felhasználással érhető el.

A legfontosabb tanulság: energiahatékonyságot is oktatni kell

Az ipari automatizálás jövőjét nemcsak az új technológiák és új komponensek határozzák meg.

Legalább ilyen fontos, hogy legyenek olyan mérnökök, akik rendszerszinten értik az energiafelhasználást, tudnak mérni, képesek értelmezni az adatokat, és a tervezési döntéseik során már eleve figyelembe veszik az energiahatékonyságot.

Ezért tartjuk értékesnek az SMC és a BME együttműködését.

A projekt egyszerre szól: ipari problémáról + mérnöki fejlesztésről + mérési technológiáról + energiahatékonyságról + oktatásról.

Nem egyszerűen egy korszerűbb oktatópad született, hanem egy olyan mérési és oktatási platform koncepciója, amely összekapcsolja az egyetemi tudást a valós ipari gondolkodással.

Az SMC számára az ilyen együttműködéseknek ezért van valódi értéke: a technológiát nemcsak alkalmazni, hanem mérnöki gondolkodással megérteni és továbbfejleszteni is tanítjuk.

A következő lépés pedig már adott: a fennmaradó modulok fizikai megvalósítása, az oktatásba történő integráció, majd a rendszer további funkciókkal való bővítése.

A fenntarthatóbb ipar egyik alapja nemcsak a hatékonyabb technológia – hanem az azt értő és tudatosan alkalmazó mérnökgeneráció.

2026. aug. 31.