Témata
Zdroj: TOS Kuřim - OS

Projekt Národní centrum kompetence - Strojírenství dosáhl úspěšných výsledků

Projekt Národní centrum kompetence - STROJÍRENSTVÍ (NCKS) byl realizován od ledna 2019 do prosince 2022. V konsorciu bylo zapojeno celkem 26 účastníků, z toho 9 výzkumných organizací a 17 průmyslových partnerů.

Matěj Sulitka

Zástupce vedoucího pro rozvoj spolupráce Ústavu výrobních strojů a zařízení a Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (RCMT) na ČVUT v Praze, fakultě strojní. Vedoucí skupiny Modelování a simulace a odborný garant výzkumného tématu Digitální dvojčata strojů a procesů. Od svého nástupu do RCMT v roce 2005 se zaměřuje zejména na výpočetní modelování a optimalizaci stavby obráběcích strojů, dynamické chování strojů, simulace CNC obrábění a interakci stroj – proces. Je úspěšným řešitelem mnoha projektů spolupráce s průmyslem. Je také vyhledávaným designérem tuzemských výrobců obráběcích strojů

Jan Smolík

Je klíčovou osobou na Ústavu výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze. Společně s prof. Houšou zde spoluzakládal Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (RCMT). Následně zde vedl Centrum kompetence a nyní Národní centrum kompetence, jehož je ústav spoluřešitelem. Jeho specializací jsou obráběcí stroje, se zaměřením na nové konstrukce a byznys modely.

Reklama

Cílem konsorcia NCK Strojírenství bylo spojit nejlepší výzkumná pracoviště a infrastruktury strojírenského výzkumu s předními strojírenskými firmami v ČR a v rámci tohoto uskupení vytvořit společným výzkumem nové výsledky, které se stanou základem úspěšných komerčních produktů. NCK Strojírenství se zaměřilo na výzkum, vývoj a inovace nezbytné pro zvyšovaní konkurenceschopnosti českého strojírenského průmyslu v oblasti středního a lehkého strojírenství.

Témata projektu byla členěna do pěti hlavních oblastí:

– Měřicí metody strojů a technologií

–  Mechatronika a řízení

–  Virtuální modely strojů a technologií

–  Stavba stojů

–  Nové materiály a jejich zpracování

V rámci projektu vzniklo celkem 135 závazných výsledků: sedm užitných vzorů, 57 funkčních vzorků, 10 prototypů, jedna certifikovaná metodika, dva softwary, 30 ověřených technologií a 28 ostatních výsledků, přičemž větší část ostatních výsledků byla rovněž realizačních a aplikačních.

Projekt byl řešen v souladu se strategií RIS3. Posilován byl význam témat zaměřených zejména na spolehlivost strojů, zvyšování energetické účinnosti, snižování zátěže životního prostředí, problematiku bezpečného provozu strojů nebo interakci stroje s obsluhou. Patrný byl postupný nárůst kapacit věnovaný novým materiálům a jejich aplikacím.

Reklama
Reklama
Reklama

Zapojení RCMT FS ČVUT v Praze

ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav výrobních strojů a zařízení (RCMT) se stal jedním ze zakládajících členů konsorcia NCK Strojírenství a společně s VÚTS vedl tento projekt. RCMT byl odborným řešitelem několika dílčích projektů, které se věnovaly oblastem dlouhodobého strategického zaměření pracoviště:

  • Stroje pro inteligentní výrobu
  • Digitální dvojčata strojů a technologií
  • Efektivní výrobní procesy
  • Stroje pro obrábění a aditivní technologie
  • Aditivní výroba a opravy metodami WAAM a DED

Pozornost byla zaměřena zejména na zvyšování výkonu a přesnosti strojů a zařízení, snižování energetické náročnosti provozu strojů, automatizaci výrobních procesů, zkracování inovačních cyklů, nákladovou optimalizaci a vývoj řešení v souladu s principy Průmyslu 4.0.

Vybrané výsledky a výstupy spolupráce

Spolupráce RCMT s firmou TOS Varnsdorf
Pro firmu TOS Varnsdorf představuje vývoj a výzkum provedený v rámci projektu NCK Strojírenství klíčový pilíř vlastního vývoje, který se zaměřuje na efektivní výrobu přesných horizontálních strojů, digitalizaci a Průmysl 4.0. Kromě vývoje mechanických částí strojů se jedná velkou měrou také o témata v oblasti virtuálních modelů, řízení strojů a vývoje softwaru. Zde je jedním z hlavních výsledků nadstavbový systém TOS control, který představuje jednotné rozhraní nejen pro operátora, ale i pro další systémy a aplikace. Systém TOS control je tvořen aplikacemi rozšiřujícími základní funkcionalitu stroje a je určen pro řídicí systémy Siemens Sinumerik, Heidenhain a Fanuc. TOS control se stal výchozím rozhraním každého stroje TOS Varnsdorf.

Výzkum náročných aplikací 5osého obrábění na horizontálním centru TOS Varnsdorf WHT 130 stál v popředí zájmu projektu. (Zdroj: TOS Varnsdorf)

V rámci projektu NCK Strojírenství byly do systému vyvíjeny nové aplikace i rozšiřovány aplikace stávající. Jedná se např. o aplikace zobrazující tuhostní charakteristiky stroje v pracovním prostoru a na plánované dráze nástroje, aplikace umožňující sledování provozu stroje a jeho využívání, aplikace pro pokročilou správu nástrojového hospodářství, včetně automatického přenosu informací z přípravny nástrojů, přímé napojení stroje na ERP systém, technologického rádce napomáhajícího při volbě parametrů obrábění, aplikace pro monitorování stavu vřetene, aplikace pro kompenzace teplotní deformace stroje nebo aplikace pro kompenzace nepřesnosti výroby dílců využívající integrovaný metrologický software.

Projekt NCK Strojírenství umožnil firmě rozvoj v tradičních oblastech výzkumu a vývoje, ale také přinesl významný pokrok v oblasti vývoje softwaru, komunikace a digitalizace. Vyvinuté technologie rozšiřují aplikační možnosti strojů pro nejnáročnější technologie a zároveň zjednodušují jejich obsluhu.

Jednou z aplikací v rámci prostředí TOS control je měření přesnosti obrobků přímo na stroji. (Zdroj: TOS Varnsdorf)

Spolupráce RCMT s firmou TOSHULIN
Společnost TOSHULIN zaměřila pozornost výzkumu a vývoje do několika oblastí s významnou přidanou hodnotou. Tyto lze rozdělit na problematiku soustružení nekruhových profilů, monitoring procesu, eliminaci vibrací a kompenzace teplotních chyb. Vyvinut byl původní technologický cyklus, implementovaný do řídicího systému stroje, pro soustružení nerotačních dílců a produktivní a flexibilní výrobu složitých ploch s vícenásobnou excentricitou. Řešení eliminuje problémy standardní výroby těchto typů ploch, zejména náklady na speciální upínání (polohování) obrobků. Výrobní cyklus je doplněn o měřicí cyklus pro inspekci nekruhových profilů přímo na stroji, což představuje integrované řešení přispívající významně ke zvýšení produktivity a spolehlivosti výroby.

V oblasti monitoringu procesu byl vyvinut a ověřen vlastní systém pro dlouhodobý monitoring provozního chování stroje, který umožňuje sledovat a ukládat data vibrací za provozu stroje a další nezbytné informace. Jednou z aplikací je automatická aktivace variace otáček pro potlačení vzniku samobuzeného kmitání.

Systém pro provozní monitorování vibrací společnosti TOSHULIN pomáhá aktivovat variaci otáček pro eliminaci samobuzeného kmitání. (Zdroj: TOSHULIN)

Vyvinutý systém teplotních kompenzací geometrických chyb otočných stolů s přenositelností na různá provedení obráběcích strojů představuje zobecnitelné řešení teplotních kompenzací. Implementace systému prokázala až sedminásobné snížení chyby způsobené teplotní dilatací stolu.

Výsledky vzniklé v rámci projektu přispívají k naplňování strategických cílů technického rozvoje firmy TOSHULIN. Výsledky projektu rozšiřují aplikační využití strojů pro nejnáročnější technologie, a významně se tím posiluje konkurenceschopnost firmy na světových trzích.

Cyklus pro soustružení a inspekci nekruhových profilů na stroji zvyšuje konkurenční výhody strojů TOSHULIN. (Zdroj: TOSHULIN)

Spolupráce RCMT s firmou TOS Kuřim – OS
Projekt NCK Strojírenství umožnil navázat na dlouhodobé výzkumy z předchozího projektu CK-SVT a řešit významná témata technického rozvoje firmy. Pozornost firmy se zaměřovala zejména na dva hlavní okruhy zájmu. V první řadě se jedná o dlouhodobé téma zvyšování výkonnosti obrábění a technologického využití velkých strojů. K tomuto je přistupováno komplexně s uvažováním vzájemné součinnosti CNC řízení, řízení pohonů, dynamických vlastností stroje a strategie NC obrábění. Vyvinuty byly moderní optimalizační a simulační modely, které umožnily úspěšně řešit složité strategie obrábění velkých a poddaných dílců a současně významně zkrátit časy obrábění.

Nové strategie obrábění, připravené s podporou digitálního dvojčete stroje a obrobku, umožnily zvýšit produktivitu obrábění až o 30 %. (Zdroj: TOS Kuřim - OS)

Specifickou úlohou je zvyšování výkonnosti obrábění při velkých výsuvech vřeteníků. V rámci tohoto tématu byla navržena optimalizace uložení skupiny suportu a vřeteníku a s podporou pokročilých modelů dynamiky stroje byly řešeny optimalizace technologických parametrů obrábění.

Matematické modely přispěly ke zvýšení výkonnosti obrábění. (Zdroj: TOS Kuřim - OS)

Další okruh zájmu se zaměřuje na bezpečný provoz strojů. Ve spolupráci s VUT v Brně byl vyvinut funkční vzorek univerzálního diagnostického modulu pro zvýšení bezpečnosti pohonů. Cílem byl vývoj jednotky, která bude schopna detekovat stav a kondici „safety-related part of a control system“ (SRPCS) částí řídicího systému a nesprávné pracovní postupy operátora stroje.

Projekt umožnil firmě dosáhnout cenných výsledků, které přispěly ke zvýšení úrovně know-how a přinesly původní poznatky a řešení v oblastech zdokonaleného technologického využití strojů, technologické podpory zákazníka a bezpečného provozu strojů. To vše přispívá ke schopnosti nabízet zákaznická řešení s vyšší přidanou hodnotou.

Reklama

Výhled do budoucnosti

Konsorcium NCK Strojírenství dosáhlo v rámci řešení projektu významného množství realizačních výsledků s potenciálem aplikace a komercionalizace a stalo se základnou aplikovaného a orientovaného výzkumu v oblasti strojírenství v ČR. Konsorcium uspělo s vynikajícím výsledkem v navazující výzvě TA ČR a zahájilo řešení svého druhého projektu NCK Strojírenství II. pro období 2023–2028. Pro toto období byla formulována nová strategická výzkumná agenda s výraznějším zaměřením na oblasti digitalizace strojírenské výroby a výrobních zařízení, snižování zátěže životního prostředí, cirkulární ekonomiku, pokročilou automatizaci a robotiku a nové materiály. Tato témata názorně ilustrují postupující posun strojírenství ke stále většímu významu softwarových řešení, komunikace a práce s daty, modelování a sledování systémů vedle klasické strojařiny, která se věnuje zejména zdokonalování konstrukčních řešení.


Související články
Aktuální trendy v oboru obráběcích strojů

Obor obráběcích strojů prochází velkými změnami, které pravděpodobně nejsou na první pohled tak zřetelné. Požadavky na stroje se mění v důsledku postupných proměn světa okolo nás a výrobci strojů na to reagují, aby si zajistili potřebnou konkurenceschopnost.

Lesk a bída českých obráběcích strojů

Česká republika, resp. tehdejší Československo, mělo bohatou historii ve výrobě obráběcích strojů. Kde v období největší slávy byli ve svých inovačních počinech současní světoví lídři, když např. kovosviťácký konstruktér Ladislav Borkovec se již v roce 1977 začal zaobírat myšlenkou multifunkčního soustružnicko-frézovacího stroje? Přes dřevěný kinematický model, který si vytvořil doma v dílně, vedla dlouhá cesta až k prototypu prezentovanému  na EMO v Paříži v roce 1980. Po vyrobení 45 strojů řady MCSY, které nenazval nikdo jinak než „Boháro“, byla z ekonomických důvodů a nedostupnosti kvalitní řídicí elektroniky bohužel výroba v tehdejším Kovosvitu ukončena. Dva bývalé kovosviťáky, srdcem i duší, Jiřího Mindla a Vladislava Čítka, jsem díky jejich letitým zkušenostem celoživotního zasvěcení oboru obráběcích strojů požádal o rozpravu nad současným stavem tuzemského oboru výrobních strojů a nad tím, jaké jsou jeho případné perspektivy.

Vezměme rozum do hrsti a bojujme

Pavel Sobotka, zakladatel a ředitel firmy Frentech Aerospace. Základy technických a technologických schopností získal v Tesle Brno, kde pracoval 27 let. Již tehdy byl přesvědčen, že přesná mechanika bude stále atraktivním oborem, jelikož se podílí absolutně na všem, co používáme. Brýle, zdravotnická technika, auta, letadla, kosmické rakety, obranný průmysl, tiskařina, výroba mikročipů, počítačů a mnoho dalšího.

Související články
Na cestě ke zrození stroje: Závěrečné ohlasy

Série 10 článků konstruktéra Michala Roseckého během celého roku popisovala proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku se autor snažil čtenáře provázet tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Na cestě ke zrození stroje, část 5: Zakázka

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Soumrak strojírenských bohů

Až do nedávné doby, dalo by se říci před covidem, bylo jednání některých tradičních firem vyrábějících obráběcí stroje bez pokory, a někdy hraničilo až s arogancí. Jednání bez úcty nejen vůči zákazníkům (což zní přímo drze), ale také vůči partnerům dodávajícím subdodávky, vysokým školám a také spolupracujícím partnerům. Mají za sebou přeci tradici desítek let, kdo jim bude co radit, jak mají jednat a dělat. Nikdo přeci. A nyní? Padla kosa na kámen a otupila se, možná se i pokřivilo ostří.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Seminář o monitoringu obráběcích operací

Měli jsme možnost zúčastnit se celodenního semináře o monitoringu obráběcích operací, pořádaného 20. října Společností pro obráběcí stroje a Ústavem výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze (RCMT, FS, ČVUT).

Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

Pokud chceme změnit svět, musíme začít u sebe

Rozhovor Jána Košturiaka s Andrejem Bielikem, majitelem a šéfem společnosti BOST o kolaborativních robotech, jejich efektivitě nasazení v praxi, o budoucnosti moderní výroby, ale i o běžném životě podnikatele.

Krize jako cesta k žádoucí změně

Hlavním životním mottem Ing. Vlastislava Břízy, majitele a generálního ředitele společnosti Koh-i-noor, je tvrzení, že kdo je připraven, není zaskočen. Společný rozhovor probíhal v intencích této jeho celoživotní strategie.

CIMT a Čína v roce 2023

Počínaje Velikonočním pondělím se v Pekingu, téměř tradičně v tomto čase, po pět dnů konal další ročník veletrhu výrobních strojů CIMT 2023. Pro cizince byla poslední výstava jednoduše dostupná na jaře roku 2019. Od ledna 2020 se přestalo do Číny létat a události nabraly nečekaný spád. V tomto krátkém textu se podíváme na výstavu i před brány výstaviště.

Přínos vědců pro českou ekonomiku

Výzkumná a vědecká pracoviště jsou častými nositeli průlomových objevů a řešení. Jejich přínos pro konkurenceschopnost firem a národních ekonomik je neoddiskutovatelný. Jak si vede v této oblasti Akademie věd ČR, jak spolupracuje s průmyslovou sférou a kde vidí svou přidanou hodnotu? Na toto téma jsme diskutovali s předsedkyní AV ČR profesorkou Evou Zažímalovou.

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