Výzkum a vývoj progresivních technologií strojírenské výroby a jejich řízení

SP2026/034

Čada Radek prof. Ing., CSc.

01. 01. 2026 - 31. 12. 2026

Zaměření projektu je směřováno do čtyř oblastí výzkumu, a to svařování, strojírenského tváření, strojírenských materiálů a jejich povrchových úprav včetně průmyslového inženýrství. Výzkum v oblasti svařování bude v rámci projektu zaměřen na problematiku 3D tisku laserovou technologií WLAM (Wire Laser Additive Manufacturing) a problematiku řezání laserem. Z oblasti aditivních technologií bude výzkum zaměřen na metodu WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), konkrétně bude sledován vliv tepelného zpracování na výsledné vlastnosti návaru. Kromě toho bude výzkum zaměřen na provádění a opravy svarových spojů v chemickém a energetickém průmyslu se zaměřením na mikrostrukturní změny během svařování. Dalším zaměřením výzkumu v oblasti svařování bude analýza zbytkových napětí po aplikaci žíhaní na snížení zbytkových napětí svarových spojů (PWHT) a po vibrační stabilizaci (VSR). Rovněž budou zkoumány vlastností na rozhraní žárováho nástřiku, zhotoveného metodou HVOF, na substrátu zhotoveném 3D tiskem. Výzkum v oblasti strojírenského tváření bude zaměřen na analýzu vlivu nekonvenčního protlačování na experimentálním zařízení DRECE (Dual Rolls Equal Channel Extrusion) na mikrostrukturní změny iniciované v protlačovaném kovovém pásu plechu v důsledku hetero-deformačního zpevnění. Bude se jednat o inovaci modifikovaného tvářecího zařízení a jeho konstrukčního řešení. V důsledku nekonvenčního tváření lze předpokládat významnou změnu v závislosti pevnost-tažnost a dosažení unikátních technologických vlastností. Další oblastí výzkumu v této dílčí části projektu bude provedení numerické simulace s využitím simulačních programů Simufact-Forming a Forge za účelem volby vhodných tvářecích podmínek s ohledem na dosažení shodných výstupů v porovnání s reálným tvářecím procesem. Další oblast výzkumu bude zaměřena na tváření metodou ECAP (Equal Channel Angular Pressing) a TCAP (Twist Channel Angular Pressing) s využitím různých geometrií tvářecího nástroje, kdy budou sledovány mikrostrukturní změny u vytipovaných materiálů. Dále bude výzkum zaměřen na optimalizace technologií výroby součástí tvářením a analýzy tvářitelnosti plechů. Výzkum v oblasti strojírenských materiálů a jejich povrchových úprav bude zaměřen na proces hodnocení odolnosti protipožárních nátěrových systémů proti otěru. Experimentální část bude zaměřena na zkoušení kvality povlaků podle normovaných zkoušek, např. AS 3894-4 Site testing of protective coatings, pomocí Sklerometru, který umožňuje pozorovat sílu potřebnou k poškrábání nátěru. Vyhodnocení bude probíhat i na základě měření drsnosti povlaků pomocí konfokálního mikroskopu LEXT OLS5000. Dalším cílem výzkumu bude studie vlivu poměru složek polyuretanového nátěru na kvalitu povlaku. Vzorky s povlakem polyuretanového nátěru s různým poměrem tužidla budou podrobeny zkouškám přilnavosti, tvrdosti povlaku, ohybové zkoušce a odolnosti vůči UV záření. Předmětem výzkumu v oblasti průmyslového inženýrství bude bude návrh konkrétních opatření a doporučení k racionalizaci výrobního procesu, jejichž přínosy budou následně vyhodnoceny z hlediska zlepšení výkonnosti a efektivity daného výrobního systému. Tento výzkum tak přispěje k rozvoji metodik řízení a optimalizace výrobních procesů v podnicích zpracovatelského průmyslu. Výsledkem výzkumu bude soubor praktických doporučení a optimalizačních opatření zaměřených na odstranění či minimalizaci hlavních identifikovaných zdrojů neshod. Součástí bude také vyhodnocení očekávaných přínosů navržených zlepšení z hlediska kvality, nákladů a efektivity výroby. Výstup tedy poskytne podnikovou oporu pro implementaci systematického zlepšování výroby v oblasti kvality.

prof. Ing. Radek Čada, CSc.
Ing. Marek Hejna
Ing. Ondřej Polka
Ing. Antonín Hikade
Ing. Matěj Blažek
Ing. Petra Boháčová
Ing. Bc. Tomáš Pektor
Ing. Rostislav Zabystrzan
Ing. Jiří Švec
Mgr. Marek Vindyš
Ing. Miroslav Tichý
Ing. Petr Samek
Bc. Ing. Ondřej Sopr
Ing. Vladimír Stuchl
Bc. Jakub Zbavitel
Bc. David Šolc
Bc. Marcel Kubálek
Bc. Jan Vrážel
Bc. Stanislav Botek
Ing. Michal Adamec
Ing. Jakub Jeřábek
Ing. Miroslav Lindovský
Ing. Martin Fryšák
Ing. Svatopluk Čech
Bc. Jindřich Láník
Bc. David Kundera
Bc. Marek Pospíšil
Bc. Vojtěch Motalík
Bc. Jakub Skála
Bc. Přemysl Pechal
Bc. Jakub Drastík
Bc. Adam Tomek
Bc. Tomáš Janko
Bc. Michal Nepožitek
Bc. Ondřej David
Bc. Adam Pajonk
Bc. David Rajca
Md Zakir Hossen
Bc. David Jiříček
Bc. Jakub Strnadel
Bc. Lukáš Gřešák
Bc. Zdeněk Kostka
Bc. Josef Chýlek
Bc. Matěj Schoffer
Bc. Ondřej Paclík
Bc. Jitka Oravová

Cílem výzkumu v oblasti svařování bude problematika 3D tisku laserovou technologií WLAM (Wire Laser Additive Manufacturing) a problematika řezání laserem. Z oblasti aditivních technologií bude výzkum zaměřen na metodu WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), konkrétně bude sledován vliv tepelného zpracování na výsledné vlastnosti návaru. Kromě toho bude výzkum zaměřen na provádění a opravy svarových spojů v chemickém a energetickém průmyslu se zaměřením na mikrostrukturní změny během svařování. Dalším cílem výzkumu v oblasti svařování bude analýza zbytkových napětí po aplikaci žíhaní na snížení zbytkových napětí svarových spojů (PWHT) a po vibrační stabilizaci (VSR). Rovněž budou zkoumány vlastností na rozhraní žárováho nástřiku, zhotoveného metodou HVOF, na substrátu zhotoveném 3D tiskem.

Cílem výzkumu v oblasti strojírenského tváření bude analýza vlivu nekonvenčního protlačování na experimentálním zařízení DRECE (Dual Rolls Equal Channel Extrusion) na mikrostrukturní změny iniciované v protlačovaném kovovém pásu plechu v důsledku hetero-deformačního zpevnění. Bude se jednat o inovaci modifikovaného tvářecího zařízení a jeho konstrukčního řešení. V důsledku nekonvenčního tváření lze předpokládat významnou změnu v závislosti pevnost-tažnost a dosažení unikátních technologických vlastností. Dalším cílem v této dílčí části projektu bude provedení numerické simulace s využitím simulačních programů Simufact-Forming a Forge za účelem volby vhodných tvářecích podmínek s ohledem na dosažení shodných výstupů v porovnání s reálným tvářecím procesem. Další cíl výzkumu bude zaměřen na tváření metodou ECAP (Equal Channel Angular Pressing) a TCAP (Twist Channel Angular Pressing) s využitím různých geometrií tvářecího nástroje, kdy budou sledovány mikrostrukturní změny u vytipovaných materiálů. Dalšími cíli výzkumu v oblasti tváření budou optimalizace technologií výroby součástí tvářením a analýzy tvářitelnosti plechů.

Cílem výzkumu v oblasti strojírenských materiálů a jejich povrchových úprav bude proces hodnocení odolnosti protipožárních nátěrových systémů. Experimentální část bude zaměřena na zkoušení kvality povlaků po tepelném zatížení podle normovaných zkoušek. Vyhodnocení bude probíhat na základě metalografické analýzy povlaku v řezu a hodnocení povrchu pomocí konfokálního mikroskopu LEXT OSL5000. Dalším cílem výzkumu bude studie vlivu poměru složek polyuretanového nátěru na kvalitu povlaku. Vzorky s povlakem polyuretanového nátěru s různým poměrem tužidla budou podrobeny zkouškám přilnavosti, tvrdosti povlaku, ohybové zkoušce a odolnosti vůči UV záření.

Cílem výzkumu v oblasti průmyslového inženýrství bude komplexní analýza a racionalizace procesu výroby plastových komponentů ve strojírenském podniku, zaměřená na identifikaci klíčových faktorů ovlivňujících efektivitu výroby a návrh opatření vedoucích ke zvýšení produktivity, stability a konkurenceschopnosti výrobního systému. Výzkum se soustředí na detailní posouzení současného stavu výroby v závodu BRANO, a. s., SBU Plastics v Zubří, včetně technického vybavení, technologických postupů a informační podpory výroby. Součástí bude identifikace úzkých míst, neefektivních činností a systémových nedostatků, které brání optimálnímu využití zdrojů. Dalším cílem výzkumu bude systematická identifikace a analýza příčin neshod vznikajících ve výrobním procesu, a to s důrazem na provázanost technologických, procesních a organizačních faktorů, které ovlivňují výslednou kvalitu produkce. Výzkum se zaměří na zmapování současného systému řízení kvality, vyhodnocení dat o neshodách, odhalení jejich kořenových příčin a posouzení jejich dopadu na efektivitu výroby. Cílem bude vytvořit podklad pro návrh opatření vedoucích ke snížení výskytu neshod a ke zvýšení stability a jakosti výrobního procesu.

Výstupy:
Publikace v odborných časopisech (Technical Gazette, Acta Polytechnica, Manufacturing Technology, MM Science Journal, All for Power, Konstrukce apod.) a sbornících odborných konferencí indexovaných v uznávaných databázích (WoS, SCOPUS) nebo na uznávaných odborných národních konferencích – celkem 6x článek. Výstupy budou rovněž využity v disertacích a diplomových pracích studentů řešitelského týmu.

Harmonogram:
01/2026–02/2026 Rešeršní a studijní etapa (studium současného stavu poznání v jednotlivých dílčích oblastech projektu, přípravy vzorků a modelů pro experimentální práce na předmětných technologiích),

03/2026–04/2026 Příprava a návrh experimentů (vývoj metodik experimentů a numerických simulací v rámci jednotlivých výrobních technologií),

05/2026–08/2026 Provedení experimentálních zkoušek (vývoj a provedení jednotlivých experimentů vycházejících z cílů projektu),

9/2026–12/2026 Zpracování výsledků a příprava publikací (příprava výstupů jednotlivých dílčích projektů do publikací, diplomových prací, případně do nepublikačních výstupů).