Výzkum a vývoj strojírenských technologií a jejich řízení

SP2022/14

Čada Radek prof. Ing., CSc.

01. 01. 2022 - 31. 12. 2022

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 focus on the influence of heat treatment on the mechanical properties and microstructure of welded joints of AlSi10Mg alloy produced by 3D printing. Another subject of research in the field of welding will be the production of a multilayered simple machine component by robotic welding using the WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) method and verification of its properties. The properties of WAAM welding on components made by selective laser melting (SLM) will also be investigated. In addition, changes in the microstructure of the base materials in the cutting region during thermal cutting of steels will be investigated in the welding field. Furthermore, the influence of the welding process on the residual stress distribution in the fillet weld joint will be investigated. This issue will be addressed by comparing experimental measurements using the magnetoelastic method with numerical simulations using the finite element method in Simufact Welding. Research in the field of engineering forming will focus on the determination of the influence of technological and forming parameters on the process of multiple plastic deformation in an innovative forming equipment and the application of the DRECE method to increase the mechanical properties of steel sheets. Specifically, it will be determined the influence of the strip feeding speed of the sheet, the influence of the geometry setting of the deformation zone, the influence of the number of passes on the achieved mechanical properties, and the analysis of the structure. Furthermore, research will focus on the design of the forming tool for the production of the holder and the optimization of the technology for the production of the component by surface forming. Furthermore, the design of the technology for the production of the contactor forgings will be carried out. The research in the field of engineering materials and their surface treatments will focus on the evaluation of selected properties of hot-sprayed materials by the HVOF method. A prototype fixture will be designed for the tear tests of HVOF hot-dipped coatings. Furthermore, the research will focus on the determination of the influence of surface pretreatments on the properties of enamel coating applied to 3D prints prepared by selective laser melting (SLM). The subject of the research will be the assessment of the degradation of the anticorrosion properties of thin coatings applied on nonferrous materials. The mechanical properties of coating systems for demanding polyurea-based applications will be determined. The design of a new concept of a laminate repair facility will also be addressed. The subject of research in the field of engineering production design and management will be the design or optimization of the logistics and production processes of engineering enterprises with the aim of reducing operating costs and modernizing workplaces. The research will also cover the areas of innovation management, logistics, maintenance, capacity planning, and streamlining of the management system, using a range of necessary analyses and their validation through simulations in relation to engineering enterprises. The research will also focus on the implementation of smart technologies for management and defect detection 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. Ondřej Hilšer, Ph.D.
Ing. Martin Pastrňák, Ph.D.
prof. Ing. Radek Čada, CSc.
Ing. Kristýna Sternadelová, Ph.D.
Ing. Jakub Kotzot
Mgr. Marek Vindyš
Ing. Pavel Szkandera, Ph.D.
Ing. Bc. Tomáš Pektor
Ing. Michal Bučko
Ing. Barbara Hlavatá
Ing. Hana Krupová
Ing. Filip Šproch, Ph.D.
Ing. David Janeček
Ing. František Vysoudil
Ing. Jiří Bílek
Bc. Stanislav Vrškový
Bc. Jaroslav Sloupský
Bc. David Škrobánek
Bc. Petr Hojsák
Ing. Jiří Holouš
Bc. Dominik Hykel
Bc. Ing. Lucie Klepková
Ing. František Kubiczek
Bc. Nela Berglovcová
Bc. Štěpán Matěj
Bc. Adam Krňávek
Bc. Barbora Slezáková
Bc. František Pobucký
Bc. Jakub Bitomský
Ing. Martin Fryšák
Bc. Kamila Homolíková
Bc. Radek Janků
Bc. Nikola Jurečková
Ing. Miroslav Tichý
Ing. Jakub Hercík
Ing. Ondřej Polka
Ing. Rostislav Zabystrzan
Bc. Martin Sklenář
Bc. Zdeněk Lukášek
Ing. Vlastimil Čep, Ph.D., MBA

Cílem výzkumu v oblasti svařování je zjištění vlivu tepelného zpracování na mechanické vlastnosti a mikrostrukturu svarových spojů slitiny AlSi10Mg vyrobené 3D tiskem. Dalším cílem výzkumu v oblasti svařování je výroba vícevrstvé součásti robotickým navařováním metodou WAAM a následné stanovení jejích vlastností. Dalším cílem výzkumu je posouzení vlastností návaru metodou WAAM na součásti vyrobené metodou SLM (Selective Laser Melting). Dalším cílem výzkumu v oblasti svařování je analýza změn mikrostruktury základních materiálů v oblasti řezu při tepelném dělení ocelí. Dále bude zkoumán vliv postupu svařování na rozložení zbytkových napětí v koutovém svarovém spoji. Tato problematika bude řešena porovnáním experimentálního měření magnetoelastickou metodou s numerickou simulaci metodou konečných prvků v programu Simufact Welding.
Cílem výzkumu v oblasti strojírenského tváření bude stanovení vlivu technologických a tvářecích parametrů na proces vícenásobné plastické deformace u inovovaného tvářecího zařízení a aplikace metody DRECE při zvyšování mechanických vlastností ocelových plechů. Konkrétně se bude jednat o stanovení vlivu rychlosti podávání pásu plechu, vlivu nastavení geometrie zóny deformace, vlivu počtu průchodů na dosažené mechanické vlastnosti, rovněž bude provedena analýza struktury. Dalším cílem výzkumu v oblasti tváření bude konstrukční řešení tvářecího nástroje pro výrobu držáku a optimalizace technologie výroby součásti plošným tvářením. Dále bude proveden návrh technologie výroby výkovků stykače.
Cílem výzkumu v oblasti strojírenských materiálů a jejich povrchových úprav bude navržení prototypu fixačního přípravku pro odtrhové zkoušky žárových nástřiků zhotovených technologii HVOF. Dalším cílem výzkumu je stanovení vlivu předúprav povrchu na vlastnosti smaltového povlaku aplikovaného na 3D výtisky připravené metodou Selective Laser Melting (SLM). Dalším cílem výzkumu je posouzení degradace protikorozních vlastností tenkých povlaků aplikovaných na neželezných materiálech. Dalším cílem výzkumu je stanovení mechanických vlastností nátěrových systémů pro náročné aplikace na bázi polyurey. Rovněž bude řešen návrh nové koncepce pracoviště oprav laminátů.
Cílem výzkumu v oblasti projektování a řízení strojírenských výrob budou návrhy nebo optimalizace logistických a výrobních procesů strojírenských podniků s cílem snížení provozních nákladů a modernizace pracovišť. Výzkum bude rovněž zahrnovat oblast inovačního managementu, logistiky, údržby, kapacitní plánování a zefektivnění systému řízení s využitím řady potřebných analýz a jejich ověření pomocí simulací v návaznosti na strojírenské podniky. Dalším cílem výzkumu jsou způsoby implementace chytrých technologií pro řízení a pro 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:
01/2022–02/2022 Rešeršní a studijní etapa (studium současného stavu poznání v jednotlivých dílčích oblastech projektu, přípravy vzorků a modelů pro experimentální práce na předmětných technologiích),
03/2022–04/2022 Příprava a návrh experimentů (vývoj metodik experimentů a numerických simulací v rámci jednotlivých výrobních technologií),
05/2022–08/2022 Provedení experimentálních zkoušek (vývoj a provedení jednotlivých experimentů vycházejících z cílů projektu),
9/2022–12/2022 Zpracování výsledků a příprava publikací (příprava výstupů jednotlivých dílčích projektů do publikací, diplomových prací, případně do nepublikačních výstupů).