Výzkum a vývoj ve svařování, tváření, povrchových úpravách strojírenských materiálů a řízení strojírenských výrob

SP2021/104

Čada Radek prof. Ing., CSc.

01. 01. 2021 - 31. 12. 2021

The focus of the project is focused on four areas of research, namely welding, engineering forming, engineering materials and their surface treatment, including the design and management of engineering production. Research in the field of welding will be focused on the verification of the properties of products and joints obtained by 3D printing and WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) technology. Furthermore, the properties of solders with the addition of tungsten carbides and heterogeneous welded joints for use in power engineering will be the subject of research. In parallel with the experimental research, the application of virtual simulations (FEM) to welding and forming technologies will take place within the project. Research in the field of engineering forming will focus on solving technological and forming parameters of the process of multiple plastic deformation to increase the quality of steel sheets (DRECE method). Furthermore, the subject of research will be stress and kinematic conditions during the drawing of sheet metal extracts, which will be analyzed using a CAE program using the finite element method. Research in the field of engineering materials and their surface treatments will focus on the analysis of copper and composite coatings deposited from the pyrophosphate bath and on the evaluation of selected properties of thermal spraying using the HVOF method. The subject of research in the field of design and management of engineering productions will be the design of production processes of engineering companies with the aim of reducing operating costs. Research will also include the area of innovation management, streamlining the management system using a number of necessary analyzes and their simulation verification in relation to engineering companies. Research will also focus on the implementation of SMART solutions in engineering production - it will be about innovative activities through smart solutions and then the application of smart solutions in engineering production.

doc. Ing. Jan Nevima, Ph.D.
prof. Ing. Stanislav Rusz, CSc.
prof. Ing. Ivo Hlavatý, Ph.D.
Ing. Ivana Šajdlerová, Ph.D.
Ing. Vladislav Ochodek, Ph.D.
Ing. Libor Nečas, Ph.D.
prof. Ing. Petr Mohyla, Ph.D.
doc. Ing. Lucie Krejčí, Ph.D.
Ing. Vladimíra Schindlerová, Ph.D.
Ing. Jindřich Kozák, Ph.D.
Ing. Kristýna Sternadelová, Ph.D.
Ing. Ondřej Hilšer, Ph.D.
Ing. Martin Pastrňák, Ph.D.
Ing. Hana Krupová
prof. Ing. Radek Čada, CSc.
Ing. Jakub Kotzot
Ing. Barbora Tyrlíková
Mgr. Marek Vindyš
Ing. Petr Hlavatý, Ph.D.
Ing. Pavel Szkandera, Ph.D.
Ing. Bc. Tomáš Pektor
Ing. Michal Bučko
Bc. Lumír Mruz
Bc. Patrik Mikulec
Bc. Martin Richter
Ing. Barbara Hlavatá
Ing. Filip Šproch, Ph.D.
Bc. Jan Hrňa
Ing. František Vysoudil
Ing. Jiří Bílek
Bc. Daniel Beránek
Ing. Tereza Petroš Puchýřová
Bc. Ladislav Carbol
Bc. Matěj Lipták
Bc. Martin Gottwald
Ing. Adam Bubeník
Bc. Martin Wnenk
Bc. Jarmil Kubíček
Bc. Jan Kubný
Bc. Daniel Vysoudil
Bc. Jana Krkošková
Bc. Ondřej Pietrosz
Bc. Michal Kuběna
Bc. David Lyčka
Bc. Vladislav Reška
Bc. Patrik Fábry
Ing. Rostislav Zabystrzan
Bc. Ing. Hana Suranová
Bc. Ludmila Veselá
Ing. Martin Laš

Cílem výzkumu v oblasti svařování je zjištění vlivu tepelného zpracování na mechanické vlastnosti a mikrostrukturu svarových spojů, zhotovených metodou SLM z oceli 316L a vlastnosti svarových spojů slitiny AlSi10Mg, vyrobených rovněž technologii SLM. Dalším cílem výzkumu v oblasti svařování je uskutečnění rozboru vlastností pájek s aditivem karbidů wolframu. Virtuální simulace technologie svařování s využitím MKP budou zaměřeny na stanovení materiálových dat a okrajových podmínek bodového odporového svařování.
Cílem výzkumu v oblasti strojírenského tváření bude stanovení vlivu technologických a tvářecích parametrů na proces vícenásobné plastické deformace a aplikace metody DRECE při zvyšování mechanických vlastností ocelových plechů. V oblasti plošného tváření budou s využitím MKP zkoumány napěťové a kinematické poměry při tažení výtažku vnitřní výztuhy z alternativ tvaru přístřihu, které jsou sestrojeny různými metodami s cílem vybrat nejvhodnější z nich a získat tak metodiku návrhu tvaru a velikosti přístřihu použitelnou pro analogické výtažky. Budou navrženy alternativy materiálu, který je vhodný pro zadaný výtažek z hlediska lisovatelnosti a dosažení minimální velikosti odpružení. Pro zadaný výtažek nepravidelného tvaru bude sestrojen tvar přístřihu více metodami, které budou vzájemně porovnány. Bude provedena simulace procesu tažení zadané součásti s využitím CAE programu využívajícího metodu konečných prvků pro všechny alternativy tvaru přístřihu.
Cílem výzkumu v oblasti strojírenských materiálů a jejich povrchových úprav bude analýza vlastností měděných a kompozitních povlaků vylučovaných z pyrofosfátové lázně. Bude provedena charakterizace mikrostruktury, bude provedeno pozorování mikrostrukturních změn v čase. Bude provedeno pozorování změny mikrostruktury a mechanických vlastností po vytvoření kompozitního povlaku. Bude navržen prototyp fixačního přípravku pro odtrhové zkoušky žárových nástřiků zhotovených technologii HVOF.
Cílem výzkumu v oblasti projektování a řízení strojírenských výrob budou návrhy výrobních procesů strojírenských podniků s cílem snížení provozních nákladů. Výzkum bude rovněž zahrnovat oblast inovačního managementu, zefektivnění systému řízení s využitím řady potřebných analýz a jejich simulačního ověření v návaznosti na strojírenské podniky. Výzkum bude rovněž zaměřen na implementaci SMART řešení ve strojírenské výrobě. Bude se jednat o inovační aktivity prostřednictvím chytrých řešení a následně o uplatnění chytrých řešení, konkrétně při detekci vad ve strojírenské výrobě.

Výstupy:
Publikace v odborných časopisech (Manufacturing Technology, MM Science Journal, Strojírenská technologie, 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 diplomových pracích studentů řešitelského týmu.

Harmonogram:
01/2021–03/2021 Rešeršní a studijní etapa (studium současného stavu poznání v jednotlivých dílčích oblastech projektu, přípravy vzorků a modelů pro experimentální práce na předmětných technologiích),

03/2021–06/2021 Příprava a návrh experimentů (vývoj metodik experimentů a numerických simulací v rámci jednotlivých výrobních technologií),

07/2021–9/2021 Provedení experimentálních zkoušek (vývoj a provedení jednotlivých experimentů vycházejících z cílů projektu),

10/2021–12/2021 Zpracování výsledků a příprava publikací (příprava výstupů jednotlivých dílčích projektů do publikací, diplomových prací, případně do nepublikačních výstupů).