Výzkum a vývoj moderních postupů v průmyslové praxi

SP2024/001

Fries Jiří doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2024 - 31. 12. 2024

Předmětem výzkumu v rámci projektu jsou dva blíže specifikované moduly, které se částečně prolínají. Jejich realizace bude závislá na přiděleném objemu finančních prostředků Oborovou komisí. Výzkum, vývoj a detekce vibrací dopravních válečků přenášených do nosné tratě dopravníku Cílem výzkumu je detekovat na vytvořeném laboratorním zařízení vibrace dopravních válečků, s pláštěm ocelovým, plastovým nebo pryžovým, jejichž osy budou uloženy v pevné válečkové podpěře specifikované normou ČSN ISO 1537. Vibrace budou generovány rotujícím (rozdílnými otáčkami buzenými elektromotorem) pláštěm válečku a v laboratorních podmínkách budou časové záznamy měřených hodnot vibrací transformovány na efektivní hodnoty rychlosti vibrací v rozmezí 10÷1·104 Hz dle normy ISO 10816-3. Dílčími cíli projektu jsou: konstrukční návrh laboratorního zařízení; volba návrhu strojních dílů; výběr nejvhodnějších komponentů a realizace funkčního vzorku, tzn. laboratorního zařízení, na které lze experimentálně detekovat vibrace rotujících plášťů dopravních válečků různých konstrukčních provedení. Progresivní výzkum v oblasti technické diagnostiky v návaznosti na certifikační činnost pro rozšiřování odbornosti studentů a zlepšování kvality výuky Studenti navazujících magisterských studijních programů, doktorských studijních programů a akademičtí pracovníci naší katedry se při řešení širokého spektra nejen provozně technických, ale i vědecko-výzkumných aktivit setkávají s nutností neustálého zlepšování svých znalostí. Zázemí jim v této oblasti poskytuje zejména naše laboratoř technické diagnostiky, která disponuje řadou měřících a zkušebních zařízení. Díky úspěšné realizaci předchozích modulů SGS se nám povedlo stávající laboratorní techniku nejenom zachovat v perfektním stavu a kalibrovat, ale i rozšířit pole působnosti naší laboratoře výrobou nových zařízení. Konkrétní příklady jsou Laboratorní vibrodiagnosticky stand vzniklý v rámci SP2021/6, měřící systém SIRIUS Modular od Dewesoft® zakoupený v rámci investice v SP2022/2, nebo modulární Block-On-Ring tribometr v SP2023/003. Rozdělení finančních prostředků v rámci letošního modulu bude věnováno opětovnému rozšiřování celkové vědecko-výzkumné kapability naší laboratoře a také certifikačně-rekvalifikační činnosti našich zaměstnanců a hlavně studentů. Studenti magisterských studijních programů tak díky získané certifikaci naleznou lepší uplatnění u svých budoucích zaměstnavatelů, což v konečném důsledku povede zejména k zvýšení kvality našich absolventů a kvality studia jako takového. Certifikace a rekvalifikace našich vědeckých pracovníků pak díky synergickému efektu zajistí zlepšení kvality výuky a dosažení excelence v oblasti vědy a výzkumu. Návrh sady prstových polorigidních a elastických ortéz horní končetiny z 3D tištěného elastomeru V počátku bude potřeba udělat si rešerši v oblasti biomedicíny a studie informací v oborech ortetiky a fixace vnějších končetin. Práce bude probíhat v úzké spolupráci se zaměstnanci z firmy Invent Medical, kde budou schůzky probíhat. Na prvních schůzkách se bude komunikovat o faktorech, které značně ovlivní následný vývoj a postup návrhu prototypů. Daná ortéza se bude navrhovat s ohledem na tyto faktory: 1) Zaměření ortézy: aplikace fixace při pooperačních stavech. 2) Velikost ruky, tzv. kdo danou ortézu bude používat. Jakmile bude rozhodnuto, udělá se sken horní končetiny. 3) Pokud možno, využít při tvorbě prototypů prefabrikované součástí, které jsou již ve velkém množství na skladě. 4) Pokud možno, využít co nejvíce 3D tištěných součástí na finální produkt (příklad viz obr. níže). Jakmile vzniknou první prototypy, na kterých se shodneme s týmem z Invent Medical, udělají se první levnější prototypové řady na menších resinových tiskárnách. Po zhotovení několika prototypových řad se vytiskne plnohodnotný hlavní model, již na větších tiskárnách od firmy HP z 3D tištěného elastomeru. Design flexibilního krytí pro protézu dolní končetiny založeného na technologii 3D tisku Projekt bude založen na vytvoření flexibilního krytí dolní končetiny (viz obr níže), kde nejprve bude zapotřebí vytvořit samotný design a dále se zabývat technologií 3D tisku, tak aby bylo možné krytí danou technologií zhotovit. U projektu bude hlavním přínosem spolupráce s firmou Invent medical, která se zabývá právě odvětvím biomechaniky, kde veškeré jejich výrobky jsou zhotoveny právě technologií 3D tisku pomocí spékání vrstev prášku. Hlavní část prostředků potřebných na materiál bude využita na tisk, který bude při tvorbě prototypu s využitím resinové tiskárny a při tvorbě finálního dílu bude využito již zmiňovaných tiskáren HP s využitím technologie spékání prášku.

doc. Ing. Jiří Fries, Ph.D.
Ing. Jan Blata, Ph.D.
doc. Ing. Leopold Hrabovský, Ph.D.
Ing. Tomáš Kubín, Ph.D.
MgA. Petr Nenička
Ing. David Šeděnka, Ph.D.
Bc. Václav Janek
Bc. Martin Šrámek
Bc. Miroslav Zeisberger
Bc. Adam Lekeš
Ing. Štěpán Pravda
Ing. Eliška Nováková
Ing. David Hirman
Ing. Ladislav Chalánek
Ing. Petr Holcner
Ing. Tomáš Machálek
Ing. Kristýna Juříková Kutiová
Ing. Jakub Gaszek
Ing. Daniel Kurač
Ing. Lukáš Štercl
Ing. Martin Fries
Bc. Marek Holub
Bc. Adam Kolář
Ing. Václav Jakubík
Bc. Daniel Kaminský
Ing. Tomáš Navrátil
Bc. Martin Příhoda
Bc. Michael Jandák
Bc. Tomáš Gulec
Bc. Patrik Haas
Bc. Martin Herman
Ing. Tomáš Vlček
Ing. Michal Piňos
Ing. Miroslav Hubička
Bc. Jarmil Hlaváč
Bc. Lukáš Fifka
Bc. Michal Moštěk
Ing. Jiří Machač
Ing. Pavla Karbanová
Ing. Petr Bachura
Ing. Vojtěch Chudoba
Ing. Lukáš Kudrna, Ph.D.
Bc. Tadeáš Zemančík
Bc. Vojtěch Jesionka
Bc. Tomáš Vinkler
Bc. Stanislav Chytil
Bc. Radim Vagner
Bc. David Pilch
Bc. Adam Wiesenberg
Ing. Petr Cigán

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

Výzkum, vývoj a detekce vibrací dopravních válečků přenášených do nosné tratě dopravníku
Vytvořené fyzické měřící stanoviště v laboratoři Katedry konstruování bude využito jako experimentální měřící stanoviště pro studenty doktorské formy studia a k praktickému doplnění teoretických znalostí z oblasti oboru konstruování, manipulace a činnosti plynule pracujících dopravních zařízení.
Měřící stanoviště poslouží jako měřící zařízení k vytvoření min. 2x článků indexovaných ve WoS/Scopus a min. 1x příspěvku na mezinárodní konferenci.

Progresivní výzkum v oblasti technické diagnostiky v návaznosti na certifikační činnost pro rozšiřování odbornosti studentů a zlepšování kvality výuky
Cílem projektu je zajištění certifikace našich studentů a zaměstnanců v oblasti technické diagnostiky ve spolupráci s Asociací technických diagnostiků České republiky z.s. Zbývající finanční prostředky budou věnovány primárně do zajištění bezchybné funkce naší laboratoře technické diagnostiky, zejména pak do oblasti VaV, tj. publikační činnosti spojené s tvorbou impaktovaných článků v prestižních vědeckých časopisech: 2x článek v databázi Web of Science v časopise s IF v kvartilu Q2, nebo vyšší a 1x funkční vzorek/prototyp.

Návrh sady prstových polorigidních a elastických ortéz horní končetiny z 3D tištěného elastomeru.
Hlavním výstupem projektu bude diplomová práce, designový a konstrukční návrh, jak prototypových řad, tak finálního produktu polorigidní prstové sady pro aplikaci fixace při pooperačních stavech.

Design flexibilního krytí pro protézu dolní končetiny založeného na technologii 3D tisku
Hlavním cílem bude zpracování diplomové práce, v níž prvním z kroků bude zpracování rešerše (oblast biomechaniky, protetiky, amputování dolních končetin, technologie 3D tisku a již vytvořených designů flexibilních krytí). Dále bude fáze hledání základních návrhů pomocí skicování, modelování a tvoření ve virtuálním prostoru. V posledním a hlavním kroku bude potřeba navržený design upravovat dle možností technologie 3D tisku, tak aby byla zaručena ať už dostatečná pevnost, tak správnost postupu.

Předpokládané výsledky projektu
Publikace na konferenci nebo v časopise s IF indexovaných ve WoS a/nebo SCOPUS, popřípadě funkční vzorky, prototypy apod., které budu realizovány částečně v období po skončení realizace SGS 2024.
Konkrétně se bude jednat minimálně o: 2x příspěvek v odborném časopise indexovaném v WoS nebo Scopus; 1x funkční vzorek; 1x příspěvek na mezinárodní konferenci.

Harmonogram prací
jaro 2024 – rešerše v daných oborech lidské činnosti; design a výkresová dokumentace; nákup zařízení a materiálu, příprava zařízení,
léto 2024 – výroba jednotlivých komponent prototypů; měření, získávání dat, ověřování metod a postupů,
podzim 2024 – ověřovací provoz u modulů, které to vyžadují; vyhodnocení získaných dat, tvorba výstupů,
zima 2024 – zhodnocení projektu – jednotlivých modulů – závěrečné zprávy