• Új röntgen képalkotási módszer kidolgozása Geant4 szimulációkkal

Breznyán Gábor

KSZC Kandó Kálmán Technikum, Kecskemét

Konzulens:
Ladányi Sándor

RECYCLE (SAV REGENERÁLÁS)

Napjainkban egyre jobban előtérbe kerülnek a környezetbarát hulladékkezelési módszerek és eljárások. Ez megállapítható a nyomtatott áramkörök előállítása során is, mivel a műveleti lépések során jelentős mennyiségű, a keletkezés helyszínén regenerálandó hulladék keletkezik. A pályázó 2022 márciusa óta megfigyelte, hogy az iskolai tanműhelyben alacsony hatékonyságú a nyáklapok gyártásakor alkalmazott maratási eljárás, mivel a folyamat időigényes és a műveleteket a diákoknak teljesen manuálisan kell elvégezniük. A maratási eljárás során keletkező elhasznált sav környezetbarát kezelése (regenerálása) sem megoldott. Ezért célkitűzése lett ezen állapotok megváltoztatása és regenerálásra alkalmas munkaállomás kiépítése.
Gábor kutatása során megállapította, hogy az iskola számára a legkedvezőbb regenerálási eljárás az elektrolízis, hiszen ehhez csak az elhasznált maratósav-oldatra, elektromos áramra és 5%-os sósav-oldatra van szükség. Kiemelten fontosnak tartotta a regenerálógép konstrukciójánál, hogy a felhasznált anyagok mindegyike egyszerűen beszerezhető, illetve kész műszaki leírás alapján a regenerálócella egyszerűen reprodukálható legyen más iskolák vagy erre vállalkozó szelleműeknek egyaránt. Ezzel szeretné szélesebb körben is elterjeszteni a maratósav helyszíni regenerálásának lehetőségét és a hozzá tartozó tudáshátteret.
A savállóság és reprodukálhatóság miatt fő konstrukciós anyagnak PVC-t és szilikont alkalmazott. A folyadékok szállítására a maratócellán belül üvegcsöveket, azon kívül pedig flexibilis szilikoncsöveket használt. A folyadékmozgatásra perisztatikus szivattyút működtetett. A szivattyú házát 3D nyomtatóval gyártotta le. Azért ezt a módszert használta, mert a szivattyú kialakítása lehetővé teszi a (szilikon)cső megbontása nélkül az erősen savas elhasznált folyadéknak a regenerálócella és a maratógép közötti szállítását. A szükséges elektródákat grafitból készítette, végüket elektrokémiai eljárással vékony rézréteggel vonta be, majd erre forrasztotta rá az elektromos csatlakozást biztosító kábeleket. A regenerálás során a használt savból kipárolgó sósavgőzök korrozív hatását elkerülendő az elektródoknak a fém bevonatos, valamint a forrasztott részeit egyaránt szilikonragasztó segítségével rögzítette az azokat bevezető PVC csövekbe.
A regenerálógép és a maratókád vezérléséért egy Arduino Nano típusú mikrovezérlő felel, a megfelelő kiegészítő áramkörökkel együtt. Jelenleg három különböző hőmérsékletadat befolyásolja a rendszer vezérlését, ezért az ezekhez szükséges méréseket az anód- és a katódtérben, illetve a maratókádban elhelyezett – a savállóság érdekében üvegtokban levő –, Ktípusú hőmérők mérik. Ezen változó adatok alapján történik az oldatcsere a maratógépből a regeneráló berendezés katódterébe, onnan az anódterébe, végül innen jut vissza a maratógépbe, bezárva a recirkulációs körforgást. A munkabiztonságot fokozza, hogy a mikrovezérlő automatikusan kapcsolja az elszívórendszert és a maratósav kellő aktivitásához szükséges 50°Cra történő felfűtését, kizárva az emberi hiba lehetőségét. A gép képes adatgyűjtésre is, ez különösen jól alkalmazható a regenerálási folyamatok optimalizálásánál vagy akár tanórai keretek között bemutatóként.
Eredményei megmutatták, hogy regenerálási folyamat segítségével újra működőképesé tehető az elhasznált maratósav, egyúttal a maratási idő is jól szabályozható légbefúvással és hőmérsékletszabályozással.