Specifický výzkum udržitelných výrobních technologií

SP2024/087

Petrů Jana prof. Ing.et Ing.Mgr., Ph.D.

prof. Ing. Marek Sadílek, Ph.D.
prof. Dr. Ing. Ivan Mrkvica
doc. Ing. Marek Pagáč, Ph.D.
prof. Ing. Robert Čep, Ph.D.

01. 01. 2024 - 31. 12. 2024

Projekt bude svým zaměřením rozdělen do 3 ucelených částí, které na sebe logicky navazují a propojují se: 1) Využitím počítačové podpory a 3D tisku v konstrukci obráběcího nástroje (odpovědný spoluřešitel prof. Dr. Ing. Ivan Mrkvica) Geometrie řezného nástroje je rozhodujícím faktorem jeho životnosti a výkonu během procesu řezání. Zejména mikrogeometrie nástroje, která definuje tvar řezné hrany, má významný vliv na plastickou deformaci, tvorbu tepla a životnost řezného nástroje. K dokončovacímu obrábění ostří slouží několik různých technologií s jejich výhodami i nevýhodami. Na jejich porovnání a výsledné doporučení pro praktické využití je zacílena tato dílčí část projektu. Obráběcí nástroj musí splňovat celou řadu podmínek. Především musí korespondovat s technologií, potřebnou pro dosažení požadovaných pohybů nástroje a obrobku pro dosažení výsledných parametrů výrobku, především s ohledem na tvar a rozměry. Pro hladký průběh obrábění pak musí nástroj vykazovat i příslušnou řeznou geometrii, přispívající k jeho dlouhé životnosti. Důležité je i upnutí nástroje do obráběcího stroje. Všechny tyto podmínky umožňuje splnit konstrukce nástroje s využitím počítačové podpory. V dílčí části projektu jsou porovnávány tři technologie odstraňování materiálu z řezných nástrojů: mokré tryskání, suché tryskání a kartáčování. Důraz bude přitom kladen na měření doby zpracování pro každou technologii, aby se určila její produktivita a zpracování špičky na konkrétní hodnotu. Dále budou měřeny parametry drsnosti povrchu Ra a Rz na břitu. Parametr K-faktor bude sledován pro opakovatelnost procesu řezné hrany. Výsledky experimentu budou sloužit pro zhodnocení, zda výběr vhodné technologie dokončování břitu může pozitivně ovlivnit produktivitu i drsnost břitu nástroje. Součástí řešení projektu bude dále navržení vhodného nástroje pro výrobu čelního ozubeného kola s využitím vhodného softwaru. Snahou bude pokusit se zevšeobecnit výpočet pro všechny předpokládané možnosti řešení. 2) Návrh a výroba převodovky s excentricky-cykloidním převodovým mechanismem (odpovědný spoluřešitel prof. Ing. Marek Sadílek, Ph.D., prof. Ing. Robert Čep, Ph.D.) Projekt je zaměřen na experimentální ověření vlastností nově vyvinutých tvarových fréz (kónických, tzv. soudečkových) pro frézování tvarových ploch a porovnání efektivity obrábění se standartními postupy při obrábění kulovými frézami. Projekt se bude zaměřovat na technologický návrh vhodných frézovacích strategií a postupů pro frézování tvarových ploch za účelem zlepšení jakosti povrchu a geometrické přesnosti obrábění. Cílem projektu je zapojit studenty do návrhu technologických postupů a výroby složitých tvarových ploch, které pak mohou uplatnit v praxi. Cílem projektu je technologický návrh dokončování tvaru těchto komponent. Výstupy budou sloužit jako ukázky do výuky předmětů vyučovaných katedrou obrábění, montáže a strojírenské metrologie. Projekt bude analyzovat vyrobené povrchy (geometrickou přesnost, strukturu povrchu). Bude také porovnávat teoretickou drsnosti povrchu vypočtenou různými postupy a porovnávat ji s reálnou drsností. Praktickou aplikací je výroba tvarově složitých komponent (lopatky, oběžná a rozváděcí kola apod.). Bude vytvořen technologický postup výroby obráběním těchto tvarových částí, včetně zhodnocení variant a postupů programování drah nástroje s využitím CAM systému WorkNC. 3) Výzkum mechanických vlastností keramiky vyráběné aditivní technologií VatPhotopolymerization (odpovědný spoluřešitel doc. Ing. Marek Pagáč, Ph.D.) Dílčí část projektu se zabývá výzkumem mechanických vlastností keramických modelů z fotopolymerního rezinu Ceramic 280. Materiál je výjimečný tepelnou odolností, vynikající tuhostí a mechanickými vlastnostmi pro široké spektrum průmyslového využití. Předmětem výzkumu bude měření hustoty dle ISO 1183, absorpce vody dle ASTM D570, pevnost v tahu dle ASTM D638, prodloužení dle ASTM D638, pevnost v ohybu ASTM D790, pružnost dle ISO 179 a tvrdost dle ASTM D2240. Vyrobeny budou dvě sady modelů, na kterých se budou porovnávat materiálové charakteristiky před vytvrzením a po vytvrzení. Cíle dílčího projektu: • Rešerše současného stavu (úvodní část odborného článku), • Materiály a metodika testování, • Hodnocení, diskuse, závěr, • Publikace odborného článku v Q1 (Ceramic International, Elsevier). Jednotlivé části projektu na sebe úzce navazují a jsou propojeny. Členové řešitelského týmu mohou participovat na všech částech projektu.

prof. Ing.et Ing.Mgr. Jana Petrů, Ph.D.
prof. Ing. Marek Sadílek, Ph.D.
prof. Dr. Ing. Ivan Mrkvica
doc. Ing. Marek Pagáč, Ph.D.
prof. Ing. Robert Čep, Ph.D.
Ing. Ondřej Mizera, Ph.D.
Ing. Lenka Čepová, Ph.D.
Ing. Jiří Kratochvíl, Ph.D.
Ing. Jiří Hajnyš, Ph.D.
Ing. Jakub Měsíček, Ph.D.
Ing. Antonín Trefil, Ph.D.
Ing. Ondřej Ledvoň
Ing. Martin Janoško
Ing. Filip Kowalovski
Ing. Phu Ma Quoc
Ing. Lukáš Smrček
Ing. Aneta Slaninková
Preeti Gautam
Ing. Jan Jansa
Ing. Radim Janeczko
Ing. Dominik Krišák
MSc. Abdesselam Mechali, MSc. et MSc.
Ing. Roman Bláha
Ing. Radim Vlček
Ing. et Ing. Milan Matolák, Ph.D., MBA
Ing. Michal Průša
Ing. Petr Němeček
Ing. Jiří Vítek
Ing. Tomáš Dvořáček
Ing. et Ing. Tibor Jurga
Ing. Jan Mocek
Ing. Radim Konarský
Ing. Josef Hlavsa
Ing. Daniel Omacht
Ing. Jiří Holouš
Ing. Lukáš Kušnír
Bc. Milan Dohnálek
Bc. Alice Fabianová
Bc. Matěj Kocián
Bc. Petr Majer
Eliška Posmyková
Bc. Daniel Řezníček
Bc. Dominik Lanča
Ing. Jakub Till, Ph.D.
Ing. Pavel Dostál, Ph.D.
Bc. Jakub Hozlár
Bc. Lucie Fialová
Bc. Zdeněk Kocián
Bc. Karel Široký
Bc. Ondřej Přibyl

Cílem tohoto projektu je provádět výzkum v oblasti inovativních technologií výroby zvyšováním užitných vlastností povrchu součásti jeho řízenou modifikací v návaznosti na kvalitu výsledné součásti.

Jako výstupy projektu v souladu s metodikou RVVI se předpokládají:
- min. 7 články v časopise s IF;
- min. 7 článků v časopise z databáze WoS (SCOPUS);
- 2 obhájené teze disertační práce;
- 2 obhájené disertační práce;
- 5 obhájených diplomových prací.

Harmonogram řešení projektu:
- leden až březen 2024 – návrh a plán experimentální činnosti;
- duben až červen 2024 – realizace experimentů;
- červenec až září 2024 – měření a vyhodnocení dat, ověření;
- říjen až prosinec 2024 – diskuze výsledků, prezentace výsledků, zhodnocení projektu.