Το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, ως το κορυφαίο τεχνολογικό πανεπιστημιακό ίδρυμα της Ελλάδας, έχει αποτελέσει εδώ και χρόνια σταθερό μοχλό ανάπτυξης της οικονομίας και της βιομηχανίας της χώρας μας. Είναι ευρέως αναγνωρισμένη δε η ιδιαίτερα σημαντική συνεισφορά της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών στην κατεύθυνση αυτή μέσω της αδιάσπαστης ενότητας των σπουδών και της έρευνας που παρέχει και η οποία διασφαλίζει την παροχή ανώτατης παιδείας υψηλής ποιότητας και την προαγωγή των επιστημών και της τεχνολογίας. Η σημαντική αυτή παρακαταθήκη αποτελεί σήμερα την πλέον αξιόλογη δεξαμενή επιστημονικών ιδεών και τεχνολογικών εφαρμογών για την επιτυχή διαχείριση και αντιμετώπιση των προκλήσεων που θέτει η παγκοσμιοποίηση και η ιδιαίτερα ανταγωνιστική εγχώρια και διεθνής αγορά εργασίας.
Στο πλαίσιο αυτό, η Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών καλείται να αναβαθμίσει την παρουσία της και να ισχυροποιήσει τη θέση της στο ευρύτερο κοινωνικό και οικονομικό γίγνεσθαι με βασικό εργαλείο την ενίσχυση της διασύνδεσης της ανώτατης εκπαίδευσης με την αγορά εργασίας. Τα πολλαπλά οφέλη της διασύνδεσης αυτής προκύπτουν αβίαστα. Πρωτίστως, η μεταφορά γνώσης και τεχνολογικής/τεχνικής εμπειρίας στην αγορά εργασίας θα συμβάλλει στη δημιουργία νέων θέσεων απασχόλησης για επιστήμονες και στην αύξηση του ρυθμού ανάπτυξης της χώρας, ενισχύοντας την καινοτομία και την ανταγωνιστικότητα των ελληνικών επιχειρήσεων. Επιπροσθέτως, θα επιτρέψει στην κοινωνία να επωφεληθεί ταχύτερα και με τον καλύτερο δυνατό τρόπο από τα αποτελέσματα της έρευνας και της καινοτομίας που συντελούνται εντός του ΕΜΠ. Σε δεύτερο επίπεδο, το ακαδημαϊκό και ερευνητικό δυναμικό του ΕΜΠ μέσα από τη συνεχή ζύμωση και ανταλλαγή ιδεών με δημόσιους και ιδιωτικούς φορείς, με την εθνική και διεθνή ερευνητική κοινότητα αλλά και με λοιπούς ενδιαφερόμενους φορείς, θα είναι σε θέση να κεφαλαιοποιήσει τις ιδέες, την δημιουργικότητά του και τα πορίσματα της βασικής και εφαρμοσμένης έρευνας. Συνεπώς, αφενός θα εμπλακεί στη διαμόρφωση των εξελίξεων σε εγχώριο και διεθνές επίπεδο, αφετέρου θα προσφέρει πολύτιμη εκπαίδευση και καθοδήγηση σε φοιτητές και φοιτήτριες ώστε να αξιοποιήσουν τις γνώσεις, την εμπειρία και τη διορατικότητά τους για την εξεύρεση λύσεων σε πολλαπλά ζητήματα και τελικά, να ενταχθούν με αξιώσεις σε μια άκρως ανταγωνιστική αγορά εργασίας σε ένα περιβάλλον αυξανόμενης αυτοματοποίησης και παγκοσμιοποίησης.
Προς την κατεύθυνση αυτή και με γνώμονα το μέγιστο όφελος για την εκπαιδευτική και ερευνητική δραστηριότητα της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών προτείνεται η δημιουργία του 3D Thermal Energy Hub. Πρόκειται για μια συνέργεια μεταξύ πολλών Τομέων της Σχολής (Θερμότητας, Ρευστών, Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου, Πυρηνικής Τεχνολογίας) που αναμένεται να καλύψει ουσιαστικές εκπαιδευτικές ανάγκες και να παρέχει πολυδιάστατες υπηρεσίες στο διδακτικό και ερευνητικό προσωπικό και τους φοιτητές της Σχολής.
Πρωτίστως, το 3D Thermal Energy Hub στοχεύει στη μετάβαση από τη θεωρία των ακαδημαϊκών εγχειριδίων στην πράξη. Οι φοιτητές θα εισάγονται στην πρακτική εφαρμογή όσον αφορά το σχεδιασμό, τη μοντελοποίηση και την προσομοίωση ενεργειακών και συναφών συστημάτων. Ανάλογα με το μάθημα, θα κληθούν να σχεδιάσουν, να προσομοιώσουν, να κατασκευάσουν και να βελτιστοποιήσουν την απόδοση σημαντικών συνιστωσών εξοπλισμού που απαντώνται σε εφαρμογές σχετικές με το αντικείμενο του Μηχανολόγου Μηχανικού, όπως εναλλάκτες θερμότητας, συσκευές προσρόφησης, υδραυλικά στοιχεία, συλλέκτες και πτερύγια, δίνοντας έμφαση στην κατανόηση των φυσικών φαινομένων και των τεχνολογικών απαιτήσεων που τις διέπουν. Συνεπώς, θα τους δοθεί η ευκαιρία με αυτό τον τρόπο να έρθουν σε επαφή με όλες τις θεωρητικές έννοιες που έχουν διδαχθεί και να τις εφαρμόζουν σε ρεαλιστικά σενάρια/πραγματικά προβλήματα.
Κατ’ επέκταση, το 3D Thermal Energy Hub θα επιδιώξει τη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ θεωρίας και πράξης μέσα από την εξοικείωση των φοιτητών με τη διαχείριση της αβεβαιότητας που φύσει ενυπάρχει στην επιστήμη της Εφαρμοσμένης Μηχανικής σε ένα περιβάλλον που θα αντικατοπτρίζει την πραγματικότητα του επαγγέλματος του Μηχανολόγου Μηχανικού. Οι φοιτητές θα αντιληφθούν την αξία της σωστής συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων και της κατάλληλης διαχείρισής τους καθώς εσφαλμένοι χειρισμοί ή εκτιμήσεις μπορούν να οδηγήσουν σε παράλογες υποθέσεις και κατά συνέπεια, παράλογα συμπεράσματα. Η σωστή διάγνωση αναγκών, ο εντοπισμός και η διόρθωση σφαλμάτων και η επιτυχής αντιμετώπιση προβλημάτων είναι οι προκλήσεις που θα τους επιτρέψουν να εξελιχθούν σε ώριμους Μηχανολόγους Μηχανικούς.
Ως επιστέγασμα όλων, το 3D Thermal Energy Hub αναμένεται να αποτελέσει βασικό πυλώνα της ενίσχυσης της διεπιστημονικής συνεργασίας. Παραδοσιακά, μόνο λίγοι φοιτητές έχουν πρόσβαση στην ταυτόχρονη διεξαγωγή μεγάλων πειραμάτων στα οποία συμμετέχουν ακαδημαϊκοί και ερευνητές από συναφή ή διαφορετικά επιστημονικά πεδία και γνωστικά αντικείμενα. Κάτι τέτοιο γίνεται εφικτό συνήθως στο πλαίσιο της συμμετοχής σε ερευνητικά προγράμματα ή ενδοεργαστηριακές δραστηριότητες. Επομένως, η προτεινόμενη δομή, η οποία βασίζεται και αποσκοπεί στην περαιτέρω ενίσχυση της συνεργασίας μεταξύ των Τομέων της Σχολής, αποτελεί ένα καίριο βήμα προκειμένου να δοθεί η δυνατότητα στην ευρύτερη πλειοψηφία των φοιτητών να συμμετάσχουν ενεργά σε πειράματα με τα συνακόλουθα οφέλη.
Η ιδέα της υλοποίησης των δράσεων στο πλαίσιο του 3D Thermal Energy Hub αποτυπώνεται στο σχήμα που ακολουθεί. Σκοπός της δράσης είναι η μέγιστη αυτενέργεια των φοιτητών και η εφαρμογή των θεωρητικών γνώσεων στην υλοποίηση των πρωτοτύπων, χωρίς ωστόσο να στερούνται τεχνικής υποστήριξης όταν αυτό κριθεί απαραίτητο. Οι φοιτητές θα χωρίζονται σε δύο ομάδες που θα δρουν παράλληλα εντός ενός κοινού χώρου. Η «Ομάδα 1» θα είναι υπεύθυνη για το σχεδιασμό του τεμαχίου και τα μέλη της θα
βρίσκονται στον πάγκο κατασκευής των πρωτοτύπων. Η ομάδα αυτή θα έχει άμεση πρόσβαση στην πλατφόρμα CAD SOLIDWORKS® στην οποία θα αναπτύσσονται τα στερεά μοντέλα και η οποία θα επικοινωνεί με το λογισμικό ελέγχου της συσκευής 3D εκτύπωσης. Στη διάθεσή της θα βρίσκονται επίσης πρώτες ύλες, εργαλεία και όλος ο απαραίτητος εξοπλισμός για την ολοκλήρωση των κατασκευών. Η «Ομάδα 2» θα βρίσκεται στον πάγκο δοκιμών (Energy rig), όπου τα πρωτότυπα που έχουν κατασκευαστεί θα δοκιμάζονται ως προς την απόδοσή τους, την λειτουργικότητά τους και για την πιστότητα των τεχνικών χαρακτηριστικών τους. Έτσι, η ομάδα αυτή θα έχει πρόσβαση σε ένα σύνολο διατάξεων και εξοπλισμού που απαιτούνται για να θέσουν σε λειτουργία τα πρωτότυπα, όπως για παράδειγμα τον εξοπλισμό που απαιτείται για τη λειτουργία ενός μικρού κυκλώματος ψύξης. Εφόσον η ομάδα αυτή αναλαμβάνει τον πειραματικό έλεγχο των πρωτοτύπων, θα έχει στη διάθεσή της μετρητικό εξοπλισμό για τη μέτρηση θερμοδυναμικών και άλλων μεγεθών, όπως θερμοκρασίες, παροχές κ.α. και ακόμη, άμεση πρόσβαση σε ηλεκτρονικό σύστημα data logging για την καταγραφή και επίβλεψη των μετρήσεων. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής των πρωτοτύπων, η ομάδα αυτή
θα είναι επιφορτισμένη με την προετοιμασία των μετρητικών διατάξεων και του εξοπλισμού για τις δοκιμές. Βάσει των αποτελεσμάτων των δοκιμών, είναι δυνατόν τα μέλη της δεύτερης ομάδας να απευθύνουν προτάσεις βελτίωσης στην ομάδα κατασκευής («Ομάδα 1»).
2. Περιγραφή εξοπλισμού
Ο εξοπλισμός του 3D Thermal Energy Hub περιλαμβάνει δύο σύγχρονους εκτυπωτές FDM διπλού extruder, με όγκο εκτύπωσης από τους μεγαλύτερους στην κατηγορίας τους.
Τα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά των 3D εκτυπωτών είναι:
| Χαρακτηριστικά λειτουργίας | |
| Τεχνολογία εκτύπωσης | FDM |
| Όγκος εκτύπωσης | 400 mm*400 mm*500 mm |
| Πάχος στρώματος εκτύπωσης | 0,05 – 0,3 mm |
| Ακρίβεια | Z-άξονας: 0,0025 mm, X και Υ-άξονας: 0,011 mm |
| Συνδεσιμότητα | USB, SD Card, U Disk |
| Ενδείξεις | Οθόνη αφής |
| Γλώσσα | Αγγλικά |
| Θερμοκρασία ακροφυσίου (nozzle) | 30 – 240ο C |
| Θερμοκρασία κλίνης εκτύπωσης | 0 – 110ο C |
| Ταχύτητα εκτύπωσης | 30 – 180 mm/s |
| Διάμετρος ακροφυσίου (nozzle) | 0,2 – 0,4 mm |
| Διάμετρος νήματος εκτύπωσης (filament) | 1,75 mm |
| Λογισμικό slicing | Cura ή παρόμοιο ανοικτού κώδικα |
| Τύπος αρχείων | STL, Gcode, OBJD κ.τ.λ. |
| Λειτουργικό σύστημα | Windows, Mac OS, Linux Operation |
| Τάση τροφοδοσίας | 110V/220V |
| Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος | 10-15Α |
| Ηλεκτρική τάση εξόδου | 24V |
Ο εξοπλισμός του 3D Thermal Energy Hub είναι κατάλληλος για την
- εξυπηρέτηση εργασιών προπτυχιακών και μεταπτυχιακών φοιτητών καθώς και υποψήφιων διδακτόρων
- κατασκευή καινοτόμων πειραματικών και εργαστηριακών διατάξεων
- σχεδιασμό και θερμική μελέτη εναλλακτών θερμότητας
- σχεδιασμό και βελτιστοποίηση πτερυγίων και ατράκτων
- μελέτη απόδοσης θερμικών και ψυκτικών συσκευών και διατάξεων
- μελέτη των θερμικών και μηχανικών ιδιοτήτων υλικών
Ο εξοπλισμός του 3D Thermal Energy Hub είναι σε θέση να υποστηρίξει όλα σχεδόν τα πεδία που μελετώνται από το πρόγραμμα σπουδών της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π. Παρακάτω παρουσιάζονται τα μαθήματα με άμεσα οφέλη από τη λειτουργία του 3D Thermal Energy Hub.