Výzkum a vývoj sofistikovaných technologií v průmyslové praxi

SP2020/1

Fries Jiří doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2020 - 31. 12. 2020

Předmětem výzkumu v rámci projektu je několik blíže specifikovaných modulů, které se částečně prolínají: Výzkum a vývoj principů ukládání optických elementů, principů omezení prašnosti na přesypech pásové dopravy a dmyšných systémů vysokoteplotních agregátů: Uložení optických elementů do optomechanických sestav v moderních aplikacích vyžaduje vysokou přesnost a odolnost, často při omezených zástavbových prostorech, a to v návaznosti na možnosti materiálů a technologie, výroby a montáže. Dalším faktorem je pak potřeba nezanášet do optických elementů mechanická napětí. Kombinace těchto požadavků často vede ke konstrukci složitých a výrobně náročných systémů. Jendou z významných oblastí možných řešení ukládání optických elementů je pak jejich lepení. Předmětem výzkumu první větve je zmapování možností pro aplikace tzv. volného lepení čoček v návaznosti na výše zmíněné problémy. Pro dopravu sypkých i kusovitých materiálů na povrchových dolech jsou používány pásové dopravníky. Při vlastní dopravě a hlavně v místě přesypů, kde dochází díky velké dopadové výšce k drcení materiálu, vzniká velké množství prachu. Ten činí problémy ve vlastním provozu nebezpečím požáru či výbuchu a také zanášením okolí pásových dopravníků a přesypů. Vznikající prach představuje také ohrožení zdraví pracovníků v dole. Předmětem výzkumu druhé větve je zlepšení současného stavu odprášení na přesypech v povrchových dolech dálkové pásové dopravy. Předmětem výzkumu třetí větve daného modulu budou jednotlivé provozní a konstrukční aspekty, které ovlivňují funkci a konstrukci trysek pro dmýchaní plynných médií do pracovního prostředí vysokoteplotního agregátu. Řešení těchto otázek pomáhá konstruktérům navrhovat systémy, které splňují nároky na danou kvalitu, účinnost a provozní spolehlivost. Vývoj pracovní desky a optimalizace rámu 3D tiskárny: Předmětem modulu je návrh je navázání na projekt SGS 2018 – Vývoj duální tiskové hlavy a SGS 2019 – Vývoj výměnné gravírovací hlavy 3D tiskárny. Pracovní deska 3D tiskárny je svou funkčností v přímé interakci s pracovní hlavou a to jak za použití tiskové hlavy tak i gravírovací. Vývoj bude vycházet z konceptu 3D tiskárny s horizontálně posuvným stolem a bude řešit jak vhodné navržení pracovní desky pro dané pracovní hlavy tak i její tuhost. Při 3D tisku je velmi důležitá kolmost pracovní hlavy k tiskové podložce, z toho důvodu je tisková hlava opatřena senzorem pro určení sklonu desky. Ta musí být koncipována tak aby navržená analýza povrchu byla co nejpřesnější. Z toho důvodu je důležité také zohlednit tuhost celého stolu a i rámu, aby při práci 3D tiskárny vlivem pohybu hmotných prvků nedocházelo k přenosu vibrací po celém stroji i na pracovní podložku. Výzkum reverzního navrhování již raritních dílů historických dopravních prostředků: Předmětem výzkumu je reverzní návrh dílů na historické dopravní prostředky a porovnání možností jejich druhovýroby. Některé komponenty se vyrobí za pomocí aditivních technologií a také původní metodou odlévání ze shodného materiálu, jako tomu bylo v minulosti.

Ing. Tomáš Kubín, Ph.D.
Ing. Jan Blata, Ph.D.
prof. Ing. Horst Gondek, DrSc.
doc. Ing. František Helebrant, CSc.
doc. Dr. Ing. Ladislav Kovář
Ing. David Šeděnka, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Fries, Ph.D.
Ing. Tomáš Hapla
Ing. Martin Procházka
Ing. Radim Dittrich
Ing. Tomáš Kaufman
Ing. Jiří Mlčoch
Ing. Kristýna Juříková Kutiová
Ing. Lubomír Donát
Ing. Lukáš Kudrna
Ing. Antonín Durna
Ing. Lukáš Rudolf
Ing. Jiří Machač
Ing. Pavel Boháč
Ing. Milan Majer
Ing. Pavel Novák
Ing. Marie Mořkovská
Bc. Petr Buček
Bc. Ondřej Bortník
Ing. Jakub Gaszek
Bc. František Velech
Ing. Přemysl Humpolec
Ing. Ladislav Chalánek
Ing. Daniel Kurač
Ing. Lukáš Pacas
Ing. Radim Šebesta
Ing. Matěj Martínek
Bc. Jakub Šamárek
Ing. Štěpán Pravda
Ing. Vojtěch Pospíšil
Ing. Eliška Nováková
Bc. David Derych
Ing. Vít Kostecký
Bc. Martin Michalík
Bc. Matej Martinec
Ing. Tomáš Miletič
Ing. Jan Pataki

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

Výzkum a vývoj principů ukládání optických elementů, principů omezení prašnosti na přesypech pásové dopravy a dmyšných systémů vysokoteplotních agregátů:
Cílem řešení první větve modulu je definování možností, problému a omezení volného lepení čoček, které bude sloužit jako základ pro účely dalšího vývoje a zdokonalování vhodných metod a principů v tomto směru.
Cílem řešení druhé větve modulu je shrnutí možných způsobů snížení prašnosti na přesypech pásové dopravy a návrh konstrukční úpravy současného řešení.
Cílem řešení třetí větve modulu bude shrnutí možností analýzy struktury výtokových proudů z dmyšných trysek pro dmýchání plynných médií na hladinu taveniny ve vysokoteplotním agregátu.

Vývoj pracovní desky a optimalizace rámu 3D tiskárny:
Cílem modulu je funkční prototyp pracovní desky 3D tiskárny a návrh vhodné konstrukce rámu. Pracovní deska bude opatřena jak vhodnou podložkou pro 3D tisk tak i pro laserové gravírování. Výstupem pak bude funkční vzorek, případně článek.

Výzkum reverzního navrhování již raritních dílů historických dopravních prostředků:
Cílem projektu je vytvoření raritních dílů historických dopravních prostředků a to za pomocí jak moderních technologií, tak běžným postupem slévání ze stejné slitiny, jako má originální díl. Následně se oba dva postupy vyhodnotí a porovnají.

Předpokládané výsledky projektu
až 2x Publikace v časopise s IF.
až 5x Publikace na konferenci, jejíž sborník je indexován ve WoS a/nebo SCOPUS, nebo
v časopise indexovaném ve WoS a/nebo SCOPUS.
1x Funkční vzorek - v závislosti na výsledcích měření a testů.

Harmonogram prací
jaro 2020 – rešerše v daných oborech lidské činnosti; design a výkresová dokumentace; nákup zařízení a materiálu, příprava zařízení,
léto 2020 – výroba jednotlivých komponent prototypů; měření, získávání dat, ověřování metod a postupů,
podzim 2020 – ověřovací provoz u modulů, které to vyžadují; vyhodnocení získaných dat, tvorba výstupů,
zima 2020 – zhodnocení projektu – jednotlivých modulů – závěrečné zprávy