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.

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.

Válka technologií a myšlení v krabici

Strategické myšlení předchází strategickému řízení, které je jen nástrojem. Bez skvělého strategického myšlení (proč a kam jdeme) nemůže být skvělé strategické řízení. Poučíme se z minulosti i ze slabých signálů budoucích trendů?

Od vydavatelství po startupy

Jiří Hlavenka není pro mnoho lidí neznámou osobností. Jde o člověka, který stál u zrodu vydavatelství i nakladatelství Computer Press a později i u prvního interaktivního webu o počítačích a počítačových technologiích, kde se neznalci mnohdy dozvěděli i odpověď na svou otázku. Jiří Hlavenka se ale v současné době věnuje investování do projektů, které mají smysl, a tak jeho jméno figuruje především u webu Kiwi.com, který vám najde - třeba i na poslední chvíli - nejlepší a nejlevnější letecké spojení kamkoli. Někdy může let po více "mezidestinacích" sice trvat déle, ale vždy se můžete spolehnout na to, že doletíte tam, kam jste si vysnili nebo kam potřebujete dolétnout.

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