Témata
Zdroj: FS ČVUT v Praze

160 let strojařského vzdělávání v Praze: Výzkum a vývoj pro moderní výrobu

Výzkumná, vývojová a inovační činnost je neoddělitelnou součástí aktivit Fakulty strojní ČVUT v Praze. Fakulta prošla se strojařinou všemi vývojovými etapami od počátků průmyslové revoluce po dnešek a v řadě průmyslových oblastí při tom hrála aktivní roli.

Tento článek je součástí seriálu:
160 let strojařského vzdělávání v Praze
Díly
Ester Köhler Kopecká

Fakulta strojní ČVUT v Praze

Reklama

Jejích 17 ústavů pokrývá celé strojní inženýrství od matematiky a fyziky přes materiály a technologie po jednotlivé druhy strojů a procesů a ekonomiku podniků. FS ČVUT v Praze má široký záběr výzkumných aktivit v inženýrských disciplínách. Základní i aplikovaný výzkum hraje na FS dlouhodobě podstatnou roli. 160 let historie FS je dlouhých a představuje velký závazek, ale i nadějný příslib dalšího rozvoje průmyslu v Českých zemích založeného na českých strojních inženýrech.

Fakulta strojní má ucelený program spolupráce s průmyslem, který pomáhá nalezení správného propojení výzkumných pracovníků, studentů a podniků, které vede k uskutečnění úspěšných a inovativních průmyslových řešení, zvyšování technické excelentnosti a konkurenceschopnosti partnerských firem.

Reflektujeme celospolečenská témata a vyvíjíme lepší technologie a stroje pro náš svět zohledňující čerpání zdrojů energie a zanechání uhlíkové stopy při užití nejmodernějších dat, AI a informatiky. Ve středu pozornosti činností realizovaných v rámci výzkumu na FS ČVUT v Praze je člověk a společnost. Nabízíme znalosti a řešení pro udržitelnou budoucnost světa.

Hlavní oblasti zaměření aktivit FS ČVUT v Praze

  • konstrukce strojů a přístrojů;
  • výrobní technologie a management;
  • energetika a environmentální inženýrství;
  • robotika, mechatronika a Průmysl 4.0;
  • dopravní technika a pohony;
  • informační a automatizační technika;
  • matematické modelování v technice.

V tomto článku tyto oblasti aktivit velmi stručně představujeme.

Konstrukce strojů a přístrojů

Moderní stroje musí nejen bezchybně fungovat, ale také dobře vypadat. Jsme unikátní udržením celostního přístupu ke strojním konstrukcím v intencích integrovaného inženýrství. Zejména se to týká výrobních strojů, automobilů a jejich moderních pohonů, v oblasti konstrukce se ale zabýváme také problematikou výrobních linek pro diskrétní i kontinuální výrobu robotů, manipulačních zařízení, měřicích přístrojů, dopravní techniky či materiálového inženýrství. Při zpracování technických řešení je navrhován moderní a funkční design. Vyhodnocení konstrukčních návrhů pomocí virtuální reality i ucelených experimentů umožňuje dosáhnout výborných užitných, ekonomických a provozních vlastností navržených strojů a zařízení.

Příkladem úspěšného konstrukčního řešení ve spolupráci s firmou Speedway Factory je vývoj plochodrážního motocyklu se zlepšenými vlastnostmi pro okruhové závody. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)

Výrobní technologie a management

Ve výrobě je potřeba neustále vyvíjet nové a inovovat stávající technologické postupy, tak aby byla zajištěna globální konkurenceschopnost produktů po stránce užitných vlastností i výrobních nákladů, při respektování stále se měnících regulatorních požadavků. Proto je důležité vhodně volit strategii výroby, použití nástrojů i materiálů, optimalizovat technologické postupy a rozvíjet výrobní technologie na míru požadavkům výroby. Díky tomuto komplexnímu přístupu výzkum a vývoj na Fakultě strojní ČVUT v Praze umožňuje nalézat řešení vedoucí k efektivním a ekonomicky výhodným inovacím výroby. Cílem spolupráce výzkumné a průmyslové sféry je zvyšování efektivity výroby, a tím konkurenceschopnosti podniků.

Prototyp systému pro detekci poškození ozubení, který provádí optickou analýzu poškození při výrobě ozubení s využitím strojového učení pro Škoda Auto, je dalším příkladem spolupráce s firmou, kdy se podařilo nalézt uspokojivé řešení problému ve výrobě. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)

Energetika a environmentální inženýrství

Výrobní provozy ve zpracovatelském průmyslu a energetice musí splňovat vysoké požadavky na bezpečnost, spolehlivost a udržitelnost, zároveň musí být šetrné k životnímu prostředí. Teoretické i praktické odborné problémy v oblasti energetiky a procesní techniky řešíme v konkrétních úkolech se zaměřením na výrobu a spotřebu elektřiny, tepla a chladu, projektování strojů a zařízení a jejich integraci do komplexních energeticky, ekologicky a ekonomicky optimalizovaných požadavkům a provozů v celé řadě průmyslových odvětví. Zpracovatelský průmysl a energetika přímo ovlivňují životní prostředí, proto rozvíjíme stávající a hledáme nové technologie a energetické zdroje pro minimalizaci jejich dopadu a snížení ekologické zátěže.

Reklama
Reklama
Reklama

Realizujeme například výzkum v oblasti záchytu CO2 ze spalovacích procesů (CCS – carbon capture and storage) s využitím biomasy (Bio-CCS), resp. využití zachyceného CO2 z tohoto procesu (Bio-CCU). Výzkum je specificky zaměřen na oxy-fuel – spalování různých druhů biopaliv ve fluidní vrstvě, které se z pohledu nových zařízení jeví jako nejperspektivnější, a na celý technologický řetězec s ním spojený, včetně výroby kyslíku. Stojíme za vznikem technologie S.A.W.E.R., která získává vodu ze suchého pouštního vzduchu a dostala prestižní ocenění za nejlepší technologický projekt v rámci světové výstavy Expo 2020 v Dubaji.

Virtuální jaderná elektrárna Cenelín a prohlídka tokamaku, při které je možné zobrazit jednotlivé komponenty primárního i sekundárního okruhu v několika vrstvách, včetně vysvětlení fungování komponent a základních technických parametrů. Projekt propojuje ve vzájemné spolupráci studenty a akademické pracovníky českých vysokých a středních škol s odborníky z jaderného průmyslu. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)

Robotika, mechatronika a Průmysl 4.0

Roboty a moderní výrobní stroje jsou složité mechatronické produkty, ve kterých se spojují klasické „strojařské“ prvky spolu se sofistikovanými systémy pro řízení požadovaného přesného a produktivního provozu stroje. Jedná se o integraci hardwaru, softwaru, řízení a elektroniky. Výzkum a vývoj automatizačních řešení, koncept chytrého stroje a chytré výroby a robotické aplikace ve výrobních procesech orientujeme na průmyslové výrobní procesy, automatizaci, informační systémy a technologie a robotické systémy. Sledujeme trendy Průmyslu 4.0 se zahrnutím digitalizace, automatizace a komunikace.

Robotická buňka ready2_educate vybavená průmyslovým robotem KUKA a PLC Siemens je určena pro výuku robotiky. Součástí je také virtuální model robotické buňky, který je využíván při výuce a tvorbě programů, které je možné následně přenést na reálnou buňku, virtuální model je na samostatném PC. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)

Dopravní technika a pohony

V oblasti dopravní a transportní techniky a strojů se výuka a výzkum na FS orientuje na automobily, leteckou i vesmírnou techniku a kolejová vozidla se zaměřením na konstrukci, mechaniku, pohony, senzory, emise, materiály a další. Výzkum a vývoj probíhá nejen ve spolupráci s průmyslovými partnery, ale také v rámci studentských týmů zapojených do mezinárodních soutěží. Jsme unikátní ve vývoji účinných řešení pro snížení emisí spalovacích motorů, konstrukci vozidel s důrazem na moderní nízkoemisní, hybridní a alternativní pohony.

Studentská formule FS.15 s hybridním pohonem vyvinutá v rámci soutěže Formula Student. Studentský tým každoročně staví nový vůz, při jehož vývoji využívá vědomosti získané při studiu k návrhu, výrobě a provozu funkčního vozu, se kterým se následně zúčastňuje soutěží proti dalším vysokým školám z celého světa. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)
Reklama

Informační a automatizační technika

Pro bezproblémový automatický chod strojů je nezbytné získat a ovládnout data a informace. Jsme jedineční integrací a rozvojem činností a aktivit souvisejících s počítačovou simulací, včetně schopností spojovat vlastní i komerční simulační programy pro nekonvenční zařízení. Ve spolupráci s průmyslovou sférou jsme rozšířili a modernizovali výuku některých předmětů a řešené diplomové práce našich studentů nyní mají špičkovou SW podporu.

V rámci předmětu Technická měření pracují v laboratoři studenti se senzory používanými v autonomních vozidlech a robotech. Na obrázku je ukázkové vozidlo vybavené radarem s plošným skenováním, lidarem a optickými kamerami. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)

Matematické modelování v technice

Modelování je tvůrčí proces, který kombinuje řadu dovedností na pomezí strojařiny, matematiky a fyziky. Cílem činností vyvíjených na FS je hlubší poznání chování strojů a jejich dílců, a výzkum a vývoj zaměřený na jejich zlepšení. Zabýváme se optimalizacemi struktur strojů a modelováním jejich chování, vyvíjíme digitální modely. Výzkum zahrnuje i modelování interakcí komplexních systémů s okolím. Významné uplatnění nachází modelování například v biotechnických aplikacích.

Jsme unikátní v oblasti biomechaniky, v rámci níž provádíme výzkum a vývoj náhrad všech velkých kloubů ve spolupráci s klinickou praxí, spolupracujeme při zavádění implantátů, testování materiálů pro 3D tisk z biokompatibilních titanových slitin. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)

Studentské týmy FS ČVUT

Studentské programy podporují zapojování studentů do spolupráce s podniky, i jejich zapojování do studentských skupin, týmů a klubů, které se mohou účastnit mezinárodních soutěží. Jedním z takových týmů je například Formula student, v rámci něhož spolupracují studenti z FS a FEL ČVUT na vývoji formule.

Studentská raketa Illustria vyvinutá CTU Space Research týmem. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)

Dlouhodobým projektem zaměřeným na jaderný průmysl je digitální 3D model jaderné elektrárny Cenelín. Vývoji, stavbě a testům kosmických technologií se věnuje CTU Space Research, který se zabývá návrhem, testováním a stavbou vysoce výkonných raket a kosmických technologií a který již vyvinul raketu s vlastním 3D tištěným palivem a řídicím počítačem Cimrman. CTU Robotics – Space Rover Team se věnuje funkčnímu modelu vesmírného roveru s robotickou paží pro pohyb na Marsu. Dalšími týmy jsou například CTU AeroLab, Engineering Student klub či Young Manufacturing Leaders.

Model vesmírného roveru s robotickou paží vyvinutý týmem CTU Robotics – Space Rover Team. (Zdroj: FS ČVUT v Praze)

Umístění expozice FS ČVUT v Praze na MSV 2024:
pavilon A, stánek 007

Vydání #9
Související články
Kompozitní materiály z přírodních zdrojů

Veřejnost se stále více snaží být environmentálně odpovědnou. Ani napříč odvětvími průmyslu tomu není jinak. V oblasti kompozitních materiálů můžeme v posledních letech sledovat stále častější tendence využívat přírodní materiály jako náhradu konvenčních syntetických produktů. Roste poptávka po vláknech na rostlinné bázi (například vláknech ze lnu, konopí nebo sisalu) a tyto materiály získávají významný podíl na celkové produkci kompozitních výrobků.

Monitoring stavu
mazací vrstvy valivých ložisek

Jednou z cest ke zvyšování spolehlivosti ložisek je monitoring, umožňující průběžně sledovat stav ložiska a s dostatečným předstihem plánovat servisní zásahy. V současné době však není k dispozici žádný nástroj, který by dokázal průběžně monitorovat stav mazací vrstvy, jejíž problémy jsou jednou z nejčastějších příčin poškození ložisek.

Elektromobilita pro energetickou nezávislost

Téměř veškeré hlavní fosilní zdroje energie planety – ropa nebo uhlí, se nacházejí v nějak problematických oblastech, ať už místem, nebo politicky, či ekonomicky, a závislost na nich je snadno zneužitelná. Proto je snaha o energetickou samostatnost tak strategicky důležitá pro celou Evropu.

Související články
Jak vytvořit draka

Už několikrát jsme v našem časopise představili formule, které jsou dílem studentů českých technických univerzit. Mezi nimi rozhodně nesmí chybět ta, která spatřila světlo světa na VUT v Brně – dravý i elegantní Dragon 9.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Firmy oceňují studentskou mezioborovou spolupráci

Už po patnácté se na Západočeské univerzitě v Plzni uskutečnil ojedinělý výukový projekt DESING, v němž studenti z několika zdejších fakult pracují v multioborových týmech na tématech zadaných průmyslovými podniky. Vyvrcholením jeho, již 15. ročníku, byl jubilejní 10. mezinárodní workshop, který proběhl začátkem dubna ve Vědeckotechnickém parku Plzeň. Čtyři nejúspěšnější plzeňské a dva bavorské studentské týmy tu v anglicky vedených prezentacích představily návrhy svých technických produktů.

Výzkum, vývoj, simulace - z Čech až na konec světa

„Všeobecný přehled je vlastně to nejlepší, co styl vysokoškolského vzdělání v Česku mladým lidem dává. Ještě zlepšit jazyky a máme – s malou nadsázkou řečeno – celou Evropu v hrsti.“ To jsou slova Ing. Jakuba Jelínka, vedoucího Střediska virtuálních simulací v německé společnosti TÜV SÜD Czech, které se věnuje nejen zkušebnictví a testování.

Příklady táhnou:
Krásné, velké, chytré domy

Olympijský stadion v Londýně – London Stadium, West Ham United s kapacitou 45 000 diváků – byl po rozsáhlé transformaci slavnostně otevřen v září 2015. Od té doby se zde odehrály zápasy mistrovství světa v ragby a další sportovní i kulturní události, například koncert Rolling Stones. Zajímavou i nádhernou střechu stadionu navrhl český architekt, absolvent FA ČVUT, Vladimír Mašínský. Jeho životní vášní jsou však nejen sportovní stadiony, ale obecně velké, chytré budovy.

Revoluce udržitelnosti: Inovativní materiály zítřka

Ekologické alternativy technických materiálů dnes pronikají napříč nejrůznějšími odvětvími – od stavebnictví přes obaly a módu až po automobilový průmysl. Již dnes je například možné postavit dům z konopného betonu, zabalit elektroniku do myceliového obalu, obléct si oděv z „kůže“ vypěstované z podhoubí nebo jezdit autem, které obsahuje díly z rostlinných biopolymerů.

Výherci Zlaté medaile MSV 2024

Součástí 65. Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně se i letos stalo udělování cen Zlaté medaile. Tyto ceny byly předány za celkem šest veletržních exponátů, které komisi oslovily inovativním provedením, a v sedmém případě také za celoživotní přínos oboru. Tradice této soutěže sahá až do roku 1964.

Made in Česko: Bezpečné bezdrátové spojení pro všechny

Prognózy, které se týkají internetu věcí (IoT) a průmyslového internetu věcí (IIoT), se mění stejně rychle jako možnosti této technologie samy. Už v roce 2008 bylo na světě víc připojených zařízení než lidí a odborníci ze Světového ekonomického fóra (WEF) tvrdí, že do roku 2025 bude 41,6 miliardy zařízení zachycovat data o tom, jak žijeme, pracujeme, pohybujeme se, jak fungují naše zařízení, stroje.

Profesor Stanislav Hosnedl 80

V říjnu tohoto roku se prof. Stanislav Hosnedl dožívá významného životního jubilea 80 roků. V roce 1964 dokončil studia v oboru Konstrukce obráběcích strojů na VŠSE FST v Plzni. Roku 1984 získal vědecko-akademický titul CSc., který po revoluci, později v roce 1990, obhájil také na ČSAV Praha. V roce 1992 se habilitoval a konečně v roce 2002 byl jmenován profesorem pro obor Strojní inženýrství.

Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

25. mezinárodní konference Hydraulika a pneumatika

Novotného lávka v centru Prahy bude ve dnech 8.–9. června 2022 hostit již 25. mezinárodní konferenci Hydraulika a pneumatika, jejímž cílem je výměna odborných zkušeností a nových poznatků ve výzkumu a vývoji hydraulických a pneumatických prvků a systémů.

Stroje v pohybu – Autonomní studentská formule

Prostřednictvím našich článků už jsme vám na stránkách časopisu představili mezinárodní soutěž Formula Student a také několik týmů z českých technických univerzit, jež se do ní každoročně zapojují s vlastnoručně postavenými závodními auty. Tentokrát bude řeč o novince – prvním českém samořiditelném monopostu, s nímž se tým eForce z ČVUT účastní této soutěže v nové kategorii Driverless.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit