Fakulteta za strojništvo Univerze v Mariboru (FS UM) vključuje v infrastrukturni program raziskovalno opremo, ki omogoča znanstvenoraziskovalno in razvojno delo na področjih visoko-tehnoloških, inovativnih in naprednih inženirskih materialov in tehnologij, mehanike, konstrukterstva, energetike, trajnostnih pristopov, proizvodnih procesov in oblikovanja z naslednjimi bistvenimi cilji:

Razvoj večfunkcionalnih pametnih materialov z uporabo naprednih in zelenih tehnologij. V okviru tega cilja podpira infrastrukturni program razvoj visoko zmogljivih, večnamenskih in pametnih materialov, katerih proizvodnja temelji na uporabi naprednih tehnik kot sta nanotehnologija (nanostrukturirani materiali, nanokompoziti, plastoviti nanokompoziti, nanokristali, amorfni nanomateriali, nanodelci, fulereni, nanocevke, nanožičke, nanoplasti, hibridni nanodelci, koloidne raztopine, itd.) in biotehnologija (encimska obdelava, mikrobni proizvodi, mikrobiota, biopolimeri celičnih sten, molekularna mikrobiologija, mikrobno inženirstvo, sintetična biologija in biotehnologija okolja).

Podpora sodobnim metodam konstruiranja. Infrastrukturna dejavnost na Fakulteti za strojništvo podpira v okviru tega cilja raziskave, ki prispevajo k napredku pri konstruiranju, proizvodnih tehnologijah, geometrijski in mehanski karakterizaciji novih večfunkcionalnih pametnih metamaterialov s celično strukturo na raznih velikostnih ravneh (makro, mezo, mikro in nano) z učinkovito uporabo teoretičnih, analitičnih, eksperimentalnih in računalniških raziskovalnih metod. Podpora raziskavam je osredotočena na razvoj novih konstrukcij celičnih metamaterialov s posebej prilagojenimi (individualiziranimi) mehanskimi lastnostmi (togost, dušenje, absorpcija energije itd.).

Razvoj in optimiranje metod mikrostrukturne karakterizacije in preiskav za določitev lastnosti materialov. Infrastrukturni program omogoča sistematičen razvoj kvalitativnih in kvantitativnih metod na področju optične in elektronske mikroskopije ter rentgenske strukturne analize. Te metode zelo uspešno opredelijo zgradbo inženirskih materialov na mikrostrukturnem nivoju z identifikacijo velikosti, oblike, porazdelitve in narave mikrostrukturnih elementov.

Vzpostavitev sistema napredne površinske analize. Na tem segmentu omogoča infrastrukturna dejavnost delovanje obstoječe opreme in razvoj naprednih pristopov za analizo površinskih pojavov, interakcij in določitev površinskih parametrov. Tako je doseženo poglobljeno poznavanje interakcij med posameznimi materiali in integriranimi nano/mikro delci kot aditivi, kot tudi podrobna študija adsorpcije/desorpcije (kinetika, termodinamika) določenih adsorbatov kot funkcionalnih premazov ter interakcije biološko aktivnih funkcionalnih materialov z biološkim medijem, kot so bakterije, celice, virusi.

Vzpostavitev inovativnih tehnik površinskih funkcionalizacij kot tudi integracije funkcionalnih aditivov v notranjost materiala (predenje, ekstrudiranje, 3D printing ) za biomedicinske kot tudi tehnične aplikacije, s poudarkom na uporabi nanotehnologij. Z infrastrukturno podporo so nano/mikro strukturirani aditivi integrirani v raztopine polimerov za proizvodnjo nano-vlaken z elektropredenjem kot tudi v taline za razvoj termoplastičnih kompozitnih materialov, z ekstrudiranjem in/ali 3D/4D tiskanjem.

Podpora aktivnostim za zamenjavo fosilnih z obnovljivimi in energetsko učinkovitejšimi materiali ter ponovno uporabo odpadnih materialov. Pri zasledovanju tega cilja potekajo z infrastrukturno podporo aktivnosti za pripravo krožnih procesov s poudarkom na razvoju naprednih postopkov recikliranja za pridobivanje sekundarnih surovin. Glavne aktivnosti na teh področjih vključujejo:

• Uporabo izolatov in obnovljivih virov iz bioloških odpadkov (biopolimeri, polifenoli, lesna vlakna itd.) za funkcionalizacijo materialov;
• Uporabo zelenih proizvodnih tehnologij (superkritične tekočine, hidrotermična obdelava, plazemske tehnologije…);
• Ponovno uporabo materialov in razvoj naprednih postopkov recikliranja le teh (mehansko in kemijsko recikliranje);
• Razvoj tehnologij za pretvorbo odpadkov v uporabne produkte, sekundarne surovine ali oblike za neškodljivo odstranjevanje, tehnologij za obdelavo odpadkov z namenom ponovne uporabe in za obnovo ali popravila rabljenih izdelkov z namenom podaljšane rabe;
• Razvoj novih prevodnih, magnetnih in superparamagnetnih nanomaterialov za selektivno odstranjevanje/sorpcijo težkih kovin, organskih onesnaževal, oljnih madežev, antibiotikov in virusov;

Podpora naprednemu modeliranju in zahtevnim računalniškim simulacijam. Superračunalniška oprema HPC CORE@UM podpira izvajanje matematično zahtevnih znanstvenih izračunov in analize velikih količin digitalnih podatkov, predvsem na področju računalniškega inženiringa materialov (angl. Computational Materials Engineering – CME) ter računalniške dinamike tekočin (angl. Computational Fluid Dynamics – CFD). Ta oprema je pretežno 100% izkoriščena s stalnim izvajanjem številnih zahtevnih znanstvenih izračunov in računalniških simulacij. Podpira tudi izvajanje napredne digitalne korelacije posnetkov hitrih digitalnih kamer, obdelavo mikroCT skeniranih struktur za opredelitev njihovih geometrijskih statističnih parametrov, topološko optimizacijo novih metamaterialov, kakor tudi preizkušanje različnih metodologije za analize turbulentnih večfaznih tokov tekočin v kompleksnih geometrijah ter večfizikalne simulacije.

Podpora bazičnim raziskavam in razvoju na področju visokih tehnologij (TRL 1-4) vezanih na naslednjo generacijo predelovalne industrije z visoko stopnjo konkurenčnosti v skladu z vizijo EU v okviru novega programa Horizon Europe 2021-27, procesnih tehnologij SPIRE 2030, SusChem in KET ter Strategije razvoja Slovenije do 2030. Omogočeno je sodelovanje v znanstveno-raziskovalnih aktivnostih znotraj stebra Odprte znanosti, namenjenih raziskovalnim projektom posameznih raziskovalcev ali skupin, financiranih npr. v okviru mreže Marie Skłodowska-Curie, kar dodatno izboljša ekspertize in krepi prepoznavnost Slovenske raziskovalne aktivnosti.

Podpora specifičnim metodam raziskave sodobnih materialov. Razvoj novih strukturnih materialov (npr. večnamenske celične strukture in metamateriali) zahteva izvedbo mehanskih karakterizacij teh struktur pod kvazi-statičnimi, dinamičnimi in cikličnimi obremenitvami. V okviru infrastrukturne dejavnosti poteka razvoj specifičnih, tem strukturam prilagojenih metod preizkav.

Obdelava in manipulacija nove generacije materialov za testiranje materialnih in funkcionalnih lastnosti. Ta cilj predstavlja podporo razvoju inženirskih materialov na področju izdelave preizkušancev in funkcionalnih prototipov ter razvoja tehnoloških postopkov. Strokovnjaki z opremo razvijejo tehnološki postopek za razvite/preučevane materiale in tako omogočajo validacijo modelov in simulacij z eksperimenti. V tehnološke postopke izdelave so lahko vključeni postopke odrezovanja, preoblikovanja, slojevite izdelave, spajanja, neposrednega delovanja energije. Nadaljnji razvoj tehnoloških postopkov omogoča določanje smernic za ekonomsko izrabo novih materialov, ki temelji na določitvi tehnologije in obdelovalnosti. Ob preučitvi tehnoloških zmogljivosti se določijo tudi možnosti avtomatizacije izdelovalnih procesov.