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

Zaměření projektu je směřováno do čtyř oblastí výzkumu, a to svařování, strojírenského tváření, strojírenských materiálů a jejich povrchových úprav včetně projektování a řízení strojírenských výrob. Výzkum v oblasti svařování bude v rámci projektu zaměřen na ověření vlastnosti výrobků a spojů získaných 3D tiskem a technologii WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Dále budou předmětem výzkumu vlastnosti pájek s přídavkem karbidů wolframu a heterogenní svarové spoje pro použití v energetice. Paralelně s experimentálním výzkumem budou v rámci projektu probíhat aplikace virtuálních simulací (MKP) na technologie svařování a tváření. Výzkum v oblasti strojírenského tváření bude zaměřen na řešení technologických a tvářecích parametrů procesu vícenásobné plastické deformace pro zvyšování jakosti ocelových plechů (metoda DRECE). Dále budou předmětem výzkumu napěťové a kinematické poměry při tažení výtažků z plechů, které budou analyzovány s využitím CAE programu využívajícího metodu konečných prvků. Výzkum v oblasti strojírenských materiálů a jejich povrchových úprav bude zaměřen na analýzu měděných a kompozitních povlaků vylučovaných z pyrofosfátové lázně a na hodnocení vybraných vlastností žárových nástřiků metodou HVOF. Předmětem 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 simulačních 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 ve strojírenské výrobě.

doc. Ing. Jan Nevima, Ph.D., MBA
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, Ph.D.
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).