Výzkum a aplikace moderních technologií ve výrobní praxi

SP2017/23

Fries Jiří doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2017 - 31. 12. 2017

Předmětem výzkumu v rámci projektu je šest modulů, které se částečně prolínají: Optimalizace výfukového systému Předmětem cíle je optimalizovat a vyrobit výfukový systém – provedení potřebných výpočtů, návrh a výrobu výfukových svodů pro sériový vůz BMW e46 330ci a dále pak jejich optimalizace. Tato část práce bude zaměřena na návrh stejně dlouhých svodů pro každý z šesti válců sestavených v řadě za sebou. Motor je uložen podélně, čímž vzniká problém, že nejvzdálenější válec musí mít stejně dlouhý svod jako ten nejbližší. Optimální návrh spočívá v dodržení stejných délek svodů a takové konstrukční řešení, aby se svody vešly do relativně malého prostoru motoru. Hlavním úkolem druhé části práce bude výpočet odporů a zpětných tlakových vln pro lepší výplach válců, což bude mít za následek zvýšení výkonu vozu. S tím souvisí i vzdálenost tlumičů od motoru, kvůli kterým se budou muset vypočítat výfuková potrubí pro daný model značky BMW. Vývoj stroje na výrobu těsnících kroužků z odpadového materiálu: Při vystřihování těsnících kroužku z velkoformátových desek, se obecně dosahuje využitelnosti vstupního materiálu přibližně 45%. Většina materiálu tak končí v podobě odpadu na skládkách. Přičemž skutečného odpadu je maximálně 20%. Zbylých 35% materiálu je možné využít k výrobě menších těsnících kroužku. Snahou tohoto projektu bude navržení a otestování technologie, která bude schopna využít odpadního materiálu za srovnatelných ekonomických parametrů (srovnání s primární výrobou). Význam projektu bude spočívat hlavně ve zvýšení ekologičnosti výroby těsnících kroužků. Výzkum dobývacího procesu stěnového kombajnu (pokračování modulu): U procesu mechanického rozpojování nerostných surovin je vyžadováno přivedení určitého množství energie, která je spotřebována k oddělení třísek (elementárních kusů) horniny od horninového masivu. Tímto procesem je dán celý cyklus dobývání užitkového nerostu. Minimální energetické náročnosti procesu rozpojování se dosáhne především správným výběrem pracovního nástroje a volbou optimální rychlosti řezání a rychlosti posuvu nástroje do řezu, případně dalšími parametry, které již mají minoritní dopad na samotný proces desintegrace. Ke stanovování optimálních parametrů dobývací techniky je možno použít sofistikovaný přístroj pro měření rozpojovacích sil in-situ. Přístroj má ATEX do prostředí s nebezpečím výbuchu metanu a je možno je tudíž použít na všech dolech, a to nejen v České republice, ale prakticky kdekoliv na světě. Principem přístroje je změření rozpojovacích sil in-situ a ty potom aplikovat na konkrétní stroj, respektive dobývací orgán. 3D tiskárna s paralelní kinematikou pro tisk s více materiály: Předmětem modulu je návrh 3D tiskárny s paralelní kinematikou, schopnou tisk více materiálů pomocí společné trysky nebo třech nezávislých trysek. Cílem je efektivní tisk součástí s možností kombinace více materiálů jedné součásti. Testování inovativního návrhu teleskopické sedlovky: Předmětem modulu je výroba prototypu teleskopické sedlovky, která je chráněna dříve získaným patentem. Teleskopická sedlovka je inovativní konstrukce, která by měla přinést nižší hmotnost a zároveň vyšší spolehlivost. Vyrobený prototyp bude otestován pro kontrolu správné funkce a také bude podroben zátěžovým zkouškám, aby byly odhaleny jeho slabá, či naopak zbytečně předimenzovaná místa. Získaná data budou použita v disertační práci. Výzkum a vývoj zařízení pro uplatnění lokální hypotermie v medicíně a veterinární oblasti: Předmětem výzkumu a vývoje je zařízení dle: PV 2016 – 780 Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů Janíček, L. – Noga, Z. (podáno 09.12.2016); PV 2016 - 781 Univerzální zařízení pro lokální aplikaci hypotermie na oblasti zejména kolenního kloubu Březík, M. – Noga, Z. (podáno 09.12.2016); PV 2016 - 783 Zařízení pro lokální chlazení tkáně Pauler, P. – Noga, Z. – Sládeček, V. (podáno 09.12.2016) a PUV2016 33151 Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů Janíček, L. – Noga, Z. (podáno 09.12.2016) Výzkum a vývoj navazuje na práce, jež byly se studenty vykonány s podporou Technologické agentury a SGS v uplynulém období, zejména na tyto vyrobené první prototypy zařízení: • Řídicí box chladicího zařízení pro uplatnění lokálního chlazení v medicínské oblasti. • Chladicí hubice s rozsáhlou kontaktní plochou • Chladicí hubice s malou kontaktní plochou

Ing. Tomáš Kubín, Ph.D.
prof. Ing. Josef Jurman, CSc.
Ing. Zdeněk Noga, CSc.
Mgr. Ivana Onderková, Ph.D.
Ing. Vladimír Sukeník
doc. Ing. Jiří Fries, Ph.D.
Ing. František Tomeček, Ph.D.
Ing. Roman Fousek
Ing. Tomáš Neumann
Ing. Petr Hlubek
Ing. Martin Procházka
Ing. Jakub Lomozník, Ph.D.
Ing. Radim Dittrich
Ing. Tomáš Kaufman
Ing. Jiří Mlčoch
Ing. David Šeděnka, Ph.D.
Ing. Lukáš Kudrna
Ing. Antonín Durna
Ing. Lukáš Rudolf
Bc. Patrik Pauler
Bc. Martin Březík
Bc. Lukáš Janíček
Ing. Jiří Machač
Ing. Martin Baránek
Ing. Pavel Boháč
Ing. Milan Majer
Ing. Pavel Novák
Bc. Radek Čermák
Bc. Jiří Dvorák
Bc. Jakub Matuška
Bc. Aleš Kikta
Ing. Lukáš Sondel
Bc. Jiří Kořínek

Cíle celého projektu, stejně jako předmět výzkumu je prakticky možno členit do zmíněných modulů:

Optimalizace výfukového systému
Cílem projektu bude zvýšení výkonu sériového vozu a pokus o dodržení emisní třídy, pod kterou tento model spadá. Vše bude podloženo výkresovou dokumentací a potřebnými pevnostními a dalšími funkčními výpočty

Vývoj stroje na výrobu těsnících kroužků z odpadového materiálu:
Cílem je vyvinout a otestovat funkční vzorek, na kterém bude možné ověřit možnosti komerčního využití. Na základě vývoje technologie výroby těsnících kroužků z odpadového materiálu se předpokládá následná výroba prototypu v rámci hospodářské smlouvy.
Řešitelé: Ing. Tomáš Kubín, PhD., Ing. Antonín Durna, Bc. Aleš Kikta, Bc. Martin Baránek, Bc. Milan Majer,
Návrh

Výzkum dobývacího procesu stěnového kombajnu (pokračování modulu):
Primárním cílem projektu je získání relevantních dat procesu dobývání nízkých slojí stěnovým kombajnem. Na základě naměřených dat pokud možno optimalizovat samotný rozpojovací proces. Mělo by dojít k ověření přístroje pro měření rozpojovacích sil in-situ. Výstupem projektu by měly být adekvátní publikační výstupy, popřípadě nepublikační VaV výstupy typu funkčního vzorku apod.

3D tiskárna s paralelní kinematikou pro tisk s více materiály:
Výstupem je vytvoření funkční 3D tiskárny. Porovnání efektivity tisku a funkčnosti společné trysky a třech nezávislých trysek. Vyhodnocení kvality a případně navržení úprav. Následně tisk součásti kombinované s více materiálů pro tisk. Výstupem projektu bude funkční vzorek (3D tiskárna), článek s impakt faktorem(efektivita).

Testování inovativního návrhu teleskopické sedlovky:
Výstupem budou dva prototypy (funkční vzorky). První prototyp bude zjednodušený a vyrobený pomocí 3D tisku, bude vyroben v měřítku 2:1 pro eliminaci nepřesností 3D tisku. Na tomto prototypu se bude ověřovat správnost návrhu sedlovky a její základní funkce. Druhý prototyp bude již případně upraven z dat získaných na prvním prototypu a bude vyroben z kvalitních materiálů a v měřítku 1:1. Na tomto prototypu budou testovány všechny požadované funkce teleskopické sedlovky a budou na něm provedeny i zátěžové testy pro získání pevnostních dat. Všechna získaná data (z obou prototypů) budou použita v disertační práci.


Výzkum a vývoj zařízení pro uplatnění lokální hypotermie v medicíně a veterinární oblasti:
Cílem projektu je získání konstrukčních podkladů pro návrh a výrobu zařízení a to na základě optimalizace rozměrů, hmotnosti a výkonů již vyrobených prvních prototypů zařízení, a to zejména jejich řídicích boxů a na ně vázaných chladicích prostředků. Z hlediska hmotného výstupu úsilí bude zaměřeno zejména na výrobu prvních prototypů zařízení dle PV 2016-780, PV 2016-781.

Harmonogram:
jaro 2017 – design a výkresová dokumentace v jednotlivých modulech
léto 2017 – výroba jednotlivých komponent prototypů
podzim 2017 – ověřovací provoz u modulů, které to vyžadují
zima 2017 – zhodnocení projektu – jednotlivých modulů