Research and Development of Progressive Technologies in Engineering Production and their Management

SP2026/034

Čada Radek prof. Ing., CSc.

01. 01. 2026 - 31. 12. 2026

The focus of the project is on four areas of research, namely welding, engineering forming, engineering materials, and their surface treatment, including the industrial engineering. Research in the field of welding will focus on 3D printing using WLAM (Wire Laser Additive Manufacturing) technology and laser cutting. In the field of additive technologies, research will focus on the WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) method, specifically monitoring the effect of heat treatment on the resulting properties of the weld deposit. In addition, research will focus on the execution and repair of welded joints in the chemical and energy industries, with a focus on microstructural changes during welding. Another focus of research in the field of welding will be the analysis of residual stresses after the application of post-weld heat treatment (PWHT) to reduce residual stresses in welded joints and after vibration stabilization (VSR). The properties at the interface of a HVOF thermal spray coating on a 3D-printed substrate will also be investigated. Research in the field of engineering forming will focus on analyzing the effect of unconventional extrusion on experimental DRECE (Dual Rolls Equal Channel Extrusion) equipment on microstructural changes initiated in extruded metal sheet strips as a result of hetero-deformation strengthening. This will involve innovation in modified forming equipment and its design. As a result of unconventional forming, a significant change in the strength-ductility ratio and the achievement of unique technological properties can be expected. Another area of research in this sub-part of the project will be the performance of numerical simulations using Simufact-Forming and Forge simulation programs in order to select suitable forming conditions with a view to achieving identical outputs compared to the real forming process. Another area of research will focus on forming using the ECAP (Equal Channel Angular Pressing) and TCAP (Twist Channel Angular Pressing) methods using different forming tool geometries, where microstructural changes in selected materials will be monitored. Furthermore, the research will focus on the optimization of forming technologies for the production of components and the analysis of sheet metal formability. Research in the field of engineering materials and their surface treatments will focus on the process of evaluating the abrasion resistance of fire-retardant coating systems. The experimental part will focus on testing the quality of coatings according to standardized tests, e.g., AS 3894-4 Site testing of protective coatings, using a Sclerometer, which allows observing the force required to scratch the coating. The evaluation will also be based on measuring the roughness of coatings using a LEXT OLS5000 confocal microscope. Another objective of the research will be to study the effect of the ratio of polyurethane coating components on the quality of the coating. Samples with a polyurethane coating with different hardener ratios will be subjected to adhesion, coating hardness, flexural strength, and UV resistance tests. Research in industrial engineering will be the design of specific measures and recommendations for streamlining the production process, the benefits of which will then be evaluated in terms of improving the performance and efficiency of the given production system. This research will thus contribute to the development of methodologies for managing and optimizing production processes in manufacturing companies. The result of the research will be a set of practical recommendations and optimization measures aimed at eliminating or minimizing the main identified sources of non-compliance. It will also include an evaluation of the expected benefits of the proposed improvements in terms of quality, costs, and production efficiency. The output will thus provide business support for the implementation of systematic production improvements in the area of quality.

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).