Specifický výzkum moderních technologií výroby

SP2021/100

Petrů Jana prof. Ing.et Ing.Mgr., Ph.D.

01. 01. 2021 - 31. 12. 2021

Projekt bude svým zaměřením rozdělen do 4 ucelených částí, které na sebe logicky navazují a propojují se: 1) Počítačová podpora frézování (odpovědný spoluřešitel doc. Ing. Marek Sadílek, Ph.D., prof. Ing. Robert Čep, Ph.D.) Podstata navrhovaného projektu spočívá ve tvorbě databáze řezných nástrojů a databáze upínacích přípravků pro operaci frézování v CAM systému WorkNC. Cílem je zajištění vizualizace a verifikace tvořeného obráběcího postupu. Verifikací komplexního procesu obrábění (i včetně nástrojů, jejich držáků a upínacích přípravků) před samotným reálným procesem obrábění v CAM systému, lze docílit výrazného zkvalitnění reálného procesu obrábění. Verifikace umožňuje analyzovat kolizi sestavy nástroje a upínače s obrobkem a upínacími elementy. Tím lze předejít možné kolizi, která by mohla zapříčinit odstávku stroje a následnou finančně nákladnou opravu. Verifikace upínacích přípravků umožnuje také analýzu polohy upnutí a velikosti dílce vzhledem k pojezdovým možnostem obráběcího stroje, tím lze vyloučit anebo stanovit vhodný typ upnutí obrobku. V rámci experimentálních činností bude využito zařízení pro měření řezných sil viz návrh investice v projektu. Cílem projektu je zvyšováním efektivnosti obrábění u operace frézování. Jedná se o provázání reálných nástrojů a upínačů nástrojů v databázi CAM. Dále pak je cílem eliminace možných kolizí sestavy nástroje (řezné části nástroje, upínací části nástroje a upínače) s obrobkem a jednotlivými částmi obráběcího stroje. Tím lze předejít možné kolizi, která by mohla zapříčinit odstávku stroje a následnou finančně nákladnou opravu. Dále pak se jedná o provázání reálných upínacích přípravků s nově vytvořenými digitalizovanými upínacími přípravky. Jedná se tedy o vytvoření používaných upínacích přípravků katedry Obrábění, montáže a strojírenské metrologie. Jednotlivé upínací přípravky budou proměřeny a vytvořeny jejich trojrozměrné modely (budou digitalizovány). Přípravky budou zavedeny do přehledné databáze se znázorněním jejich upínacích rozsahů a možnosti použití. Stěžejní částí bude také možnost rychlého a přesného vložení a umístění přípravku do patřičné polohy při programování v CAM systému WorkNC. 2) Moderní metody kontaktního a bezkontaktního měření součástí (odpovědný spoluřešitel Ing. Lenka Čepová, Ph.D.) Tato část projektu bude zaměřena na výzkum nových možností měření kontaktního a bezkontaktního měření součástí. V současnosti probíhá měření rozměrové a tvarové přesnosti součástí v průmyslové praxi nejčastěji konvenčními metodami, například dotykovým způsobem na souřadnicovém měřícím stroji. Jedná se o vysoce přesnou metodu, ovšem mám svá úskalí při využití, zejména časovou náročnost měření. Z těchto důvodů jsou tyto konvenční metody měření nahrazovány bezdotykovými měřicími systémy, které navíc umožňují převést fyzický tvar součásti do počítačového virtuálního 3D modelu. Problematika aplikace kontaktních a bezkontaktních metod bude předmětem řešení tohoto dílčího projektu. 3) Příklady aplikace dokončovacích metod v oblasti obráběcích nástrojů a přípravků ve strojírenství (odpovědný spoluřešitel prof. Dr. Ing. Ivan Mrkvica) Problematika dokončování povrchů vyměnitelných břitových destiček po procesech povlakování může výraznou měrou přispět ke zvýšení trvanlivosti obráběcích nástrojů. Nalezení vhodných procesních parametrů pro tyto dokončovací operace je rozhodujícím předpokladem pro hospodárnost těchto dokončovacích procesů. Vedle studia vlivu dokončovacích metod na zaoblení ostří nástroje bude v rámci projektu pokračováno v konstrukci a následném prověřování zařízení pro efektivní povlakování osových nástrojů rozdílné velikosti při jedné vsázce do povlakovacího zařízení. Další oblastí pak budou návrhy přípravků v oblastech svařování a montáže. Aplikace montážních přípravků bude využita pro návrh stavěcího hákového klíče. Svařovací přípravky najdou své uplatnění při výrobě robotického ramena. Návrh, konstrukce a prověření dílčích skupin zařízení pro povlakování osových obráběcích nástrojů. Zařízení bude univerzálního charakteru využitelné po drobné úpravě i k rozšíření možností stávajícího upínání nástrojů na povlakovacích zařízeních různých firem. Spolu s tímto návrhem bude realizována řada experimentů s cílem porovnání trvanlivosti povrchových vrstev na obráběcích nástrojích včetně využití počítačové podpory v jejich navrhování. Vedle povlakování nástrojů bude pozornost zaměřena i na dokončovací metody vhodné pro rektifikaci ostří VBD spolu s nalezením vhodných procesních parametrů pro hospodárné nasazení těchto dokončovacích metod. Dále se bude jednat o návrh a konstrukci přípravků pro realizaci stavěcího hákového klíče a svařovacího přípravku pro výrobu robotického ramena. 4) Výzkum tiskových parametrů pro bezpodporový 3D tisk technologií SLM (odpovědný spoluřešitel Ing. Marek Pagáč, Ph.D.) V rámci realizace projektu bude řešena experimentální činnost a výzkum tiskových parametrů pro tzv. bezpodporový 3D tisk technologií Selective Laser Melting. Výzkum bude zaměřený na tiskové parametry oceli 316L s různou výškou vrstvy, výkonem a skenovací rychlostí. Cílem projektu je vyvinout a optimalizovat 3D tisk pro vybranou skupinou strojních součástí, jako jsou například rozváděcí a lopatkový kola turbín. Výhodou bezpodporového 3D tisku je možnost výroby tvarově komplikovaných součástí a eliminovat tak náročný postprocessing. Nedílnou součástí bude i výzkum mechanických vlastností, které s volbou a optimalizací tiskových parametrů souvisí. V projektu je plánována investice do nákupu zařízení pro měření řezných sil, které vhodně doplní stávající systémy monitoringu obráběcích procesů. Zdůvodnění investice: Nákup zařízení pro měření sil při obrábění. Předpokládaná cena: 1 200 tis. Kč s DPH V současné době není na Katedře obrábění, montáže a strojírenské metrologie vhodné zařízení pro studium sil řezání při frézování z hlediska větší upínací plochy pro obrobky. Využití zařízení bude navazovat na studijní předměty v magisterském a doktorském studijním programu napříč Fakultou strojní. Pro výuku svých předmětů a realizaci experimentální činnosti studentů budou moc využít zařízení také pracoviště a katedry ostatních fakult na VŠB – TU Ostrava. Jednotlivé části projektu na sebe úzce navazují a jsou propojeny. Členové řešitelského týmu mohou participovat na všech částech projektu.

Ing. Jiří Kratochvíl, Ph.D.
prof. Ing. Robert Čep, Ph.D.
prof. Ing. Marek Sadílek, Ph.D.
prof. Dr. Ing. Ivan Mrkvica
Ing. Lenka Čepová, Ph.D.
doc. Ing. Marek Pagáč, Ph.D.
Ing. Antonín Trefil, Ph.D.
Ing. Jiří Hajnyš, Ph.D.
Ing. Lukáš Jančar
prof. Ing.et Ing.Mgr. Jana Petrů, Ph.D.
Ing. Jaroslav Dubský
Ing. Lukáš Kušnír
Ing. Dagmar Mikulová, Ph.D.
Ing. František Špalek, Ph.D.
Ing. Jakub Měsíček, Ph.D.
Ing. Jan Schiffner, Ph.D.
Ing. Lukáš Drábek, Ph.D.
Ing. Václav Musil
Ing. Pavel Szkandera, Ph.D.
Ing. Radek Hrubý, Ph.D.
Ing. Jiří Lichovník
Ing. Filip Kowalovski
Ing. Tomáš Szotkowski
Ing. Ondřej Mizera, Ph.D.
Ing. Jakub Till, Ph.D.
Ing. Ondřej Gurník
Ing. Petr Němeček
Ing. Jiří Klein
Ing. Jan Zelinka
Ing. Jakub Petr
Ing. Lukáš Smrček
Ing. Michal Janík
Ing. Aneta Slaninková
Ing. Martin Janoško
Ing. Jan Jansa
Bc. Jakub Juřík
Bc. Pavel Janyška
Ing. Radim Janeczko
Ing. Jakub Brezina
Ing. Jan Vicherek
Ing. Jan Pavlas
Bc. Ondřej Kaňuk
Bc. Antonín Kvita
Ing. Martin Fryšák
Bc. Richard Honeš
Bc. Jiří Hruban
Bc. Radek Janků
Ing. Jan Němec
Ing. et Ing. Tibor Jurga
Ing. Michal Průša

Cílem tohoto projektu je provádět výzkum v oblasti inovativních technologií výroby zvyšováním užitných vlastností povrchu součásti jeho řízenou modifikací v návaznosti na kvalitu výsledné součásti.
Jako výstupy projektu v souladu s metodikou RVVI se předpokládají:
- min. 5 články v časopise s IF;
- min. 5 článků v časopise z databáze WoS (SCOPUS), nebo;
- min. 5 článků na konferenci, která má indexovaný sborník na WoS (SCOPUS);
- 2 obhájené teze disertační práce;
- 2 obhájené disertační práce;
- 10 obhájených diplomových prací.