Soutěžní projekt v rámci výuky

Společnost Visteon-Autopal je součástí nadnárodní společnosti Visteon, předního světového výrobce automobilových komponentů. Na soutěžním projektu spolupracovali odborníci z vývojového centra pro světelnou techniku se sídlem v Novém Jičíně.

Předmět počítačová podpora konstrukčních prací je na Fakultě strojní VŠB TU Ostrava vyučován již řadu let. Zahrnuje výuku 3D modelování a základů technických výpočtů prostřednictvím metody konečných prvků. Jako softwarový nástroj zde slouží CAD/CAM/CAE systém I-deas společnosti Siemens PLM Software, který mj. využívají i vývojáři ve společnosti Visteon-Autopal. Společnost Siemens PLM Software od roku 2001 realizuje plán přechodu stávajících uživatelů I-deas na systém NX. Plán se zaměřuje na strategické cíle zákazníků používajících I-deas tak, aby přechod z I-deas na NX byl nejen úspěšný, ale zachoval jejich investici a duševní vlastnictví obsažené v existujících I-deas datech.

Hardwarově posloužila pracovna s grafickými stanicemi SUN, vybavená výkonnými počítači se 2 procesory AMD Opteron 2,8 GHz a 4 GB RAM, kterou na univerzitě provozuje Centrum informačních technologií.

Soutěžní projekt

Sestavení soutěžního projektu pro studenty tak, aby byl smysluplný a přinesl očekávané výsledky, vyžaduje brát zřetel na mnoho specifických vstupních parametrů. Pro tento projekt byl tedy hledán předmět, který by splňoval zejména následující vlastnosti:

• rozsah a obtížnost pro studenty reálně zvládnutelná během jednoho semestru (cca 12 týdnů);
• co nejlépe hodnotitelné výstupy projektu podle předem daných a jasných kritérií;
• předmět z reálné praxe a pokud možno také zajímavý.

Zadání

Dominující aspekt takového projektu představuje řešení geometrie tvaru rámu tak, aby splňoval definované podmínky tuhosti a zároveň minimalizace objemu hmoty tohoto rámu. Hlavním důvodem minimalizace objemu je snaha o snižování výrobních nákladů úsporou množství použitého materiálu a také obecný tlak na snižování hmotnosti automobilových komponentů. Podmínky tuhosti zde definuje spodní hranice hodnoty 1. vlastní frekvence soustavy světelného modulu. To z důvodu rozkmitu světla při provozu světlometu a jeho vlivu na vnímání lidského oka.

Jelikož se jedná o řešení geometrického tvaru jediného dílu, úloha svým rozsahem může odpovídat rozsahu zvládnutelnému během jediného semestru. To však za podmínek, že vše ostatní je předem důkladně připraveno včetně detailního návodu na sestavení výpočtové MKP úlohy a dalších materiálů. Zadání vyžaduje exaktní definici veškerých důležitých vstupních parametrů:

• využití systému I-deas;
• vstupní geometrický tvar, základní rozměrové prvky, úchytné části, maximální objemová obálka;
• tloušťka vnějších stěn rámu, minimální a doporučená;
• tloušťka vnitřních stěn rámu (žebra), minimální a doporučená;
• obecný požadavek na tvar z hlediska vyrobitelnosti prostřednictvím dvoudílné formy s dělící rovinou;
• typ použitého prvku sítě rámu pro MKP výpočtový model;
• maximální velikost prvku sítě;
• definice sestavení výpočtového modelu a zejména okrajových podmínek;
• vlastnosti materiálu rámu;
• minimální hodnota 1. vlastní frekvence soustavy s rámem: 80 Hz při pokojové teplotě;
• termín odevzdání projektu.

Vyhlášení projektu

Samotný projekt s možností hodnocení podle předem daných kritérií by ale bez zajímavého vlastního předmětu nemusel přinést očekávané výsledky. Hlavní snahou zde bylo zvýšit aktivitu a zájem studentů ve výuce a tím získat sérii výsledků, jejichž úroveň přesahuje projekty v rámci běžného semestru bez přítomnosti soutěžního projektu. Řešení tvaru rámu světelného modulu je atraktivní tím, že se jedná o automobilový průmysl a úloha vychází ze zadání řešení rámu světelného modulu pro světlomet automobilu značky Lincoln. Za jeden z hlavních motivačních prvků je možné považovat vyhlášené ceny od společnosti Visteon-Autopal: 1. cena: 15 000 Kč, 2. cena: 10 000 Kč, 3. cena: 5 000 Kč. K uvedeným finančním částkám patřilo také ocenění nejlepších studentů formou diplomu, které si jistě umí najít své místo například v profesním životopise.

Soutěžní projekt oficiálně vyhlásili zástupci firmy Visteon-Autopal pro 38 studentů ze tří studijních skupin formou přednášky v rámci předmětu počítačová podpora konstrukčních prací, která se konala dne 18. 10. 2007 na půdě VŠB TU v Ostravě-Porubě. Harmonogram tohoto předmětu v zimním semestru zahrnoval tyto části:

• základy 3D modelování v modulu „Design“ systému I-deas;
• základy výpočtů MKP v modulu „Simulation“ systému I-deas;
• popis problematiky konstrukce rámu světelného modulu a sestavení výpočtového modelu simulujícího sestavu světelného modulu;
• samostatnou práci studentů na projektu.

Vyhodnocení

Poslední termín pro odevzdání soutěžního projektu byl stanoven na 18. 1. 2008 jako poslední den semestru. 20 ze 38 studentů odevzdalo projekt do termínu a ve stavu zařaditelném do hodnocení v rámci vyhlášené soutěže. Z těchto projektů byl sestaven žebříček seřazený podle dosažené hodnoty objemu rámu. Dále následovalo setkání na půdě vyhlašovatele soutěže – společnosti Visteon-Autopal v Novém Jičíně. Zde byli vybráni čtyři nejlepší studenti na základě výsledků jejich projektu a dále se rozhodlo, že boj o první tři místa proběhne formou závěrečných prezentací těchto čtyř studentů. Dále byli navrženi další čtyři studenti na mimořádné ocenění za specifické vlastnosti výsledků jejich projektů. Do termínu závěrečného vyhlášení výsledků byly dodány ještě další projekty; celkem se jich tedy sešlo 35. Z nich byl sestaven celkový žebříček zahrnující všechny odevzdané projekty.

Závěrečné vyhlášení výsledků soutěžního projektu proběhlo dne 20. 2. 2008 na VŠB – Technické univerzitě v Ostravě-Porubě za účasti děkana Fakulty strojní prof. Ing. Petra Horyla, CSc., proděkanky doc. Ing. Sylvy Drábkové, Ph.D., zástupkyně proděkana Dr. Ing. Anny Plchové, vedoucího katedry výrobních strojů a konstruování doc. Dr. Ing. Ladislava Kováře a dalších zástupců za univerzitu a společnost Visteon-Autopal. Hlavní ceny získali Jan Chrástek (1. místo), Josef Oleksik (2. místo) a Patrik Sniehotta (3. místo). Mimořádné ceny za realizaci projektu si zasloužili Radim Slanina, Michal Dvořáček, Jiří Poláček a Petra Richterová.

Zástupci společnosti Visteon-Autopal nechali podle čtyř nejlepších projektů vytvořit prostřednictvím technologie Rapid Prototyping fyzické modely rámů. Zejména pro autory z řad studentů to bylo zajímavé setkání s reálnými hmatatelnými prototypy jejich výtvorů, které dosud znali pouze z virtuálního prostředí CAD systému.

Propojení výuky a praxe

Myšlenka zařazení soutěžního projektu do výuky u mne vznikla již dávno. Realizace se však neobejde bez aktivní spolupráce ze strany praxe. Díky odhodlání a aktivnímu přístupu Ing. Veroniky Prudilové, Ing. Vladimíra Dobruše a Ing. Jaroslava Schwarze ze společnosti Visteon-Autopal se v roce 2007 vše mohlo odehrát. Projekt ve výuce navodil studentům při práci konkurenční atmosféru, která přispěla nejen ke zvýšení aktivity a zájmu, ale také hlavně k samostatnosti studentů při realizaci. Série všech výsledků projektu, ať už více nebo méně úspěšných, vypovídá o tom, že každý ze studentů do své práce vložil své osobité myšlení a kus dobré práce. Těm nejlepším studentům patří gratulace a všem zúčastněným poděkování za vynikající spolupráci.

Ing. Michal Kolesár

Katedra výrobních strojů a konstruování, Fakulta strojní, VŠB TU Ostrava

Obr.:

• Světelný modul
• Sestava světelného modulu
• Výpočtový model rámu
• Studenti při práci na projektu
• CAD modely studentských prací
• Fyzické modely nejlepších projektů vytvořené technologií Rapid Prototyping

VŠB TU Ostrava

www.fs.vsb.cz

mailto:lenka.chabicovska.ext@siemens.com