Ústav technologie obrábění, projektování a metrologie na ČVUT v Praze

Ústav navazuje na dlouholetou úspěšnou činnost realizovanou v uplynulých letech. Velký důraz je kladen na kvalitní výuku při jejím spojení s potřebami průmyslu i na široké oblasti výzkumu a spolupráce s průmyslovými podniky.

Na výuce se ústav podílí prakticky od prvního do posledního semestru studia. Naši studenti jsou detailně seznámeni s problematikou obrábění konvenčními i nekonvenčními technologiemi. Výuka je realizována s podporou špičkových CAD/CAM technologií, v metrologii získají přístup k nejnovějším CMM technologiím v oblasti kontroly kvality.

Odborníci z praxe jsou zapojováni do výuky, studenti absolvují celou řadu exkurzí do průmyslových podniků se všeobecným i ryze specializovaným zaměřením. Velmi důležitá je oblast řešení projektů s průmyslovými podniky se zapojením do výuky.

Každý rok je na ústavu zpracováno kolem padesáti bakalářských a diplomových prací. Mnohé z nich se v uplynulých letech výborně umístily v soutěžích o nejlepší práci.

Univerzálnost absolventů našeho zaměření je důvodem, proč podniky nabízejí studentům nejen možnosti praxe, témata bakalářských či diplomových prací, částečné pracovní úvazky, ale i podniková stipendia. Lze říci, že „kdo chce pracovat v oboru, bez problémů místo najde“.

Kromě úzké spolupráce v oblasti pedagogiky probíhá se školami, fakultami i ústavy dobrá spolupráce i na projektech. Velmi významná je i zahraniční spolupráce a výměna studentů a pracovníků vysokých škol v programu CEEPUS.

V oblasti výzkumu je řešen velmi široký výčet projektů. Výsledky byly bezprostředně aplikovány do výroby – projekt EUREKA (nositelem VÚK): Ekologické obrobitelné slitiny mědi se sníženým obsahem olova. Rovněž u dalších projektů je úzká vazba na praxi: Zvyšování životnosti a možnosti oprav lopatkových dílů kompresoru z Ti6A14V v turbovrtulových motorech, Vývoj konstrukce a technologie výroby mobilního trikaneru, Vývoj progresivní technologie silového broušení dynamicky namáhaných součástí pro energetiku a letecký průmysl, z těžkoobrobitelných super slitin s ohledem na integritu povrchu, Výzkum integrity povrchu pro zavedení nových progresivních technologií výroby na 4- a 5osých obráběcích centrech.

Na základě projektů i spolupráce s průmyslem byly pořízeny nové stroje a zařízení na špičkové úrovni. Lze uvést nové pracoviště CNC technologií s moderním soustružnickým a frézovacím centrem, CNC bruskami, moderně vybavené sdružené pracoviště s nejnovější měřicí technikou – souřadnicovým měřicím strojem Carl Zeiss Prismo s aktivním skenovacím systémem Vast Gold a multisenzorovým CMM O-INSPECT 322, dynamometry od firmy KISTLER v laboratoři obrábění, CAD/CAM technologie i programy pro navrhování a analýzu výrobních procesů a systémů průmyslových partnerů z hlediska technickoorganizačních podmínek.

Výzkumně-vývojová činnost je spojena s průmyslovými partnery v rámci projektů i specializovaných školení. Odborné činnosti zahrnují všechny technologie obrábění včetně návrhu vhodných nástrojů, vývoj speciálních nástrojů, optimalizaci řezných podmínek a způsobu upínání materiálu obrobku s využitím moderních CAD/CAM softwarů, dále zkoušky a testy řezných procesů.

Na základě spolupráce s oddělením průmyslové měřicí techniky společnosti Carl Zeiss jsou prováděna přesná měření strojírenských součástí podle výkresové dokumentace s využitím souřadnicové měřicí techniky, např. CMM, s následným zpracováním měřených dat a regulací výrobního procesu.

V rámci spolupráce s podniky leteckého průmyslu byla zdokonalena metoda kontinuálního měření zbytkových napětí od hloubky 5 µm až do cca 2 mm, což nabývá na významu vzhledem k zásadnímu vlivu zbytkových napětí na životnost dynamicky namáhaných součástí.

Oceněné práce, řešené projekty i rozvíjející se spolupráce s průmyslem jsou nejen úspěchem, ale i motivací do další práce.

Hlavním cílem je příprava kvalitních absolventů. To lze zajistit pouze úzkou spoluprací s průmyslovými podniky, propojením výuky a výzkumu s činností studentů a pořízením nové techniky do laboratoří.

Ústav strojírenské technologie na VUT v Brně

Vývoj ústavu za posledních deset let probíhal díky poctivé každodenní práci jeho zaměstnanců – to není fráze prakticky bez větších problémů. I přes pokles demografických křivek počet posluchačů narůstal, přibylo několik nových studijních programů a oborů. V uplynulých deseti letech zde byli jmenováni tři profesoři, tři docenti a bylo uděleno 32 vědecko-pedagogických titulů Ph.D. Každý rok se na ÚST obhajuje přibližně 250 diplomových a bakalářských prací.

Styl výuky se v průběhu let výrazně změnil – hodně materiálů je připraveno formou e-learningu, studenti mají řadu informací a pomůcek na internetu. Ústav je vybaven nejmodernějšími nástroji a materiály, se kterými se student může v praxi setkat, výuka probíhá na moderních strojích používaných v praxi. Stoupající počet zahraničních studentů pak umožňuje přirozenou formou srovnat jejich znalosti a schopnosti se studenty ze dvou desítek států Evropy.

Studenti mohou každoročně absolvovat několik exkurzí a stáží do nejlepších podniků u nás, ale i v Rakousku, Německu, Dánsku, Francii nebo třebas Norsku. Zapojení odborníků z praxe je samozřejmostí, veškeré studijní programy a materiály byly zpracovány s jejich podporou v rámci tří projektů OPVK, pravidelně si zveme přednášející ze Švédska, Německa nebo Japonska, přičemž řada přednášek se netlumočí.

Bc. Pavlína Trubačová Moderní metody výroby implantátů technologiemi Rapid Prototyping , nejlepší bakalářská práce na VUT v Brně (vítězka soutěže Nejlepší bakalářská práce VUT 2014, místo 2/1 200 všech studentů ENSAM ParisTech ve Francii) v roce 2013/14.

Ing. Zdenka Ryšavá, MSc., Ing. Marie Illeová, MSc. – 2012 –, obě diplomové práce a vynikající studium ohodnoceny stříbrnou medailí Duc de La Rochefoucauld ENSAM ParisTech.

Ing. Lukáš Pilný Vysokorychlostní vrtání plechů z hliníkových slitin ,Cena Siemens 2011, publikace práce v CIRPu.

Ing. Martin Madaj, Ph.D. Vývoj výkonných vrtacích nástrojů s využitím CAD/CAM a analýzy mechanismu tvorby třísky , 2013, publikace v CIRPu, probíhá mezinárodní patentové řízení.

Studenti a absolventi mají dlouhodobě jasno, kam se chtějí orientovat v profesionální nebo vědecké kariéře. Opět lze jmenovat několik prestižních zaměstnání v zahraničí – vrcholný management Airbus Hamburk, výrobní CNC technologie CERN ve Švýcarsku, LEGO Dánsko, BMW Styer (Rakousko), doktorské studium na DTU Lyngby v Dánsku (2 absolventi), TU Padova (Itálie), ale například i v brněnských podnicích Frentech Aerospace, HAM-FINAL, Emuge Franken, jihlavské společnosti Automotive Lighting, Bosch Diesel atd. Téměř u každé společnosti vyrábějící nebo dodávající zvláště řezné nástroje máme absolventa – Seco, Sandvik, Kennametal, Tyroline, Dormer &Pramet, atd.

Se středními školami spolupracujeme formou letních škol výrobních technologií a soutěží Nejlepší programátor CNC strojů. Prezentace a nejrůznější propagační akce na podporu technického vzdělávání a podpora různými projekty OPUS nebo Consulting Point jsou samozřejmostí. V rámci vysokého školství spolupracujeme s partnery s podobnými odbornými zájmy – ČVUT Praha, VŠB-TU Ostrava, ale i STU Bratislava, TU Žilina, TU Košice atd.

Za uplynulých 10 let se na našem ústavu řešilo 9 projektů GAČR, 11 projektů MPO, 2 projekty TAČR, 6 projektů FRVŠ, dále 12 projektů Specifického výzkumu VUT v Brně a dva projekty Eureka. Jsme řešiteli projektů Netme, Netme Plus a Excelence II, dále jsme zapojeni do výzkumných projektů v zahraničí formou projektů H2020. V rámci smluvního výzkumu, hospodářské spolupráce a profesionálních kurzů bylo řešeno téměř 1 000 projektů v objemu přibližně 100 milionů korun. Aplikace výsledků v praxi je zpravidla přímá, problémy z praxe jsou zcela reálné a potřebné řešení. Jako bezkonkurenční lze uvést licenci patentovaného nástroje pro chirurgii, který zakoupila italská firma Orthofix v Itálii.

Našim unikátním zařízením patří například elektrická vakuová pec CONSARC, ve které se odlévají speciální slitiny i drahé kovy, nebo pětiosé obráběcí centrum MCV 1210 s integrovaným vnitřním tlakovým chlazením a mikrofiltrací, svařovací šestiosý CNC robot, instrumentovaná Hopkinsonova tyč pro vysoké rychlosti tváření atd. Elektronová mikroskopie firmy TESCAN, Philips, FEI, nejrůznější přístroje pro měření sil (Kitler stacionární i rotační), analyzátory zrychlení a vibrací (Brüel & Kjær), termovizní kamery ThermaCAM SC2000, FLIR T440, vysokofrekvenční kamery i-Speed TR, Trouble Shooter 1000, mikroskop Alicona GF4 s kompletním vybavením pro měření struktury povrchů nebo geometrie nástrojů.

ÚST spolupracuje přibližně s 300 strojírenskými podniky u nás a v zahraničí, ale platí MacCormackovo pravidlo 80/20. S některými podniky nás váže více než třicetiletá spolupráce a máme u nich „otevřený účet“, takže neztrácíme čas byrokracií a čekáním na výsledky projektových přihlášek, ale řešíme operativně všechny potřebné úlohy.

Jsme členové CIRPu, máme členství v pěti redakčních radách odborných časopisů (MM Science, Kovárenství, Slévárenství, The Annals of the University Dunarea de Jos of Galati, The Acta Technologica of Opole University), dostali jsme řadu ocenění, zlatých medailí u nás i v zahraničí. Kromě tradičních konferencí, jako Form či Slévárenské dny, jsme ve spolupráci s předními evropskými univerzitami v roce 2007 založili konferenci NewTech, která je letos počtvrté organizována ve Wroclavi a je příležitostí k prezentaci znalostí na vysoké mezinárodní úrovni.

Z užšího pohledu připravujeme materiály pro akreditaci nového studijního oboru „Technologie výroby automobilových světel a technických svítidel“, v úzké spolupráci s AL Jihlava, HELLA CZ Mohelnice a Škoda Auto Mladá Boleslav a FEKT a FP VUT. Z širšího pohledu připravujeme – bude to znít jednoduše – výchovu mladé generace pro konkurenceschopné strojírenství. Výchovu k týmové práci, zodpovědnosti, slušnosti a pravdomluvnosti, ke svědomité a tvůrčí práci.

Katedra obrábění a montáže na FS TU v Liberci

V období posledních deseti let byly na katedře zásadně inovovány vyučované odborné předměty v souladu s novými studijními plány na Fakultě strojní (FS) TU v Liberci a také se významně změnila forma financování katedry, kdy se těžištěm příjmů pracoviště staly zdroje z vědecko-výzkumných projektů a evropských sociálních fondů. V roce 2012 získala katedra nové prostory v budově Centra pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace TU v Liberci. Do nových prostor byla postupně přestěhována jak laboratoř obrábění, tak laboratoř strojírenské metrologie.

Ve školním roce 2011/12 byla na FS TU v Liberci zahájena výuka v novém bakalářském studijním programu (BSP) a ve školním roce 2013/14 pak výuka v novém dvouletém navazujícím magisterském studijním programu (MSP). Převážnou většinu katedrových odborných předmětů bylo třeba koncipovat nově. Díky kvalifikačnímu potenciálu pracovníků katedry vznikly též nové předměty, které do výuky implementují nejaktuálnější poznatky v oblasti technologie obrábění a projektování a řízení výroby. Paralelně je prováděna modernizace výukových metod a digitalizace výukových materiálů. Výuka vybraných předmětů probíhá v anglickém jazyce.

Katedra různými formami spolupracuje s ostatními strojními fakultami v ČR i v zahraničí. Jedná se např. o výměnu studentů v BSP, MSP i doktorském studijním programu (DSP – Erasmus, IAESTE), o práci v komisích pro státní závěrečné zkoušky, o výměnu odborných i pedagogických zkušeností na konferencích, příp. o spolupráci při přípravě odborných publikací apod. Mezinárodní vazby má pracoviště vytvořené s TU Drážďany (Německo), s TU Gabrovo (Bulharsko) nebo s TU Trakya, Edirne (Turecko).

Katedra spolupracuje s několika desítkami podniků v České republice a nové poznatky získávané při spolupráci s těmito podniky při řešení vědecko-výzkumných projektů, zakázek doplňkové činnosti, příp. při řešení bakalářských, diplomových a doktorských prací jsou průběžně doplňovány do výuky. Pro studenty jsou velkým přínosem např. prezentace odborníků ze společnosti Škoda Auto při zajišťování přednášek v oblasti dokončovacích technologií obrábění a v oblasti projektování a řízení výroby. Všem zájemcům z průmyslových podniků, pracovníkům ze státní sféry a dalším, kteří mají zájem o zvýšení nebo rozšíření své kvalifikace, katedra nabízí řadu odborných seminářů a speciálních kurzů.

Při státních závěrečných zkouškách konaných na katedře získávají nejlepší diplomové a bakalářské práce Cenu Katedry obrábění a montáže TU v Liberci.

Zvláště významné ocenění získala diplomová práce Petra Šolce Využití signálu akustické emise pro monitorizaci procesu broušení. V kategorii „mladý výzkumník“ byla tato diplomová práce na Technické univerzitě v Drážďanech oceněna cenou Alfred-Richter-Preis 2008.

Uplatnění absolventů katedry je velmi široké. Někteří získali významné pracovní pozice ve společnostech s mezinárodní působností, řada absolventů úspěšně působí též v nevýrobních organizacích a ve státní správě.

V oblasti výzkumu katedra dlouhodobě spolupracuje s významnými firmami v oblasti obrábění (Škoda Auto, TOS Varnsdorf), v oblasti environmentálních technologií (Paramo) a strojírenské metrologie (Český metrologický institut, Ústav přístrojové techniky AV ČR). Katedra se podílí na významných projektech, např. Optimalizace vlastností strojů v interakci s pracovními procesy a člověkem nebo Aplikovaný multioborový výzkum a vývoj progresivních způsobů chlazení u technologických procesů.

Technické vybavení katedry je soustředěno do dvou nových laboratoří.

Laboratoř třískových technologií a procesů je odborně zaměřena na hodnocení technologických charakteristik a spolehlivosti řezných nástrojů, hodnocení technologických parametrů procesních kapalin, určování řezných podmínek a jejich optimalizaci z hlediska řezného nástroje a obráběného materiálu, hodnocení utváření třísky při obrábění nástroji s definovanou geometrií břitu, určování řezivosti brousicích kotoučů a obrobitelnosti broušením.

Laboratoř strojírenské metrologie je odborně zaměřena na hodnocení souboru výškových a délkových parametrů drsnosti povrchu a křivek materiálového podílu, nedestruktivní a rychlou kontrolu kvality povrchu a podpovrchových vad u feromagnetických strojních součástí, měření délkových rozměrů dotykovým i bezdotykovým způsobem s rozlišením až 0,001 mm, měření rovinných a prostorových úhlů dotykovým i bezdotykovým způsobem s rozlišením 1‘, v kooperaci s Českým metrologickým institutem v Liberci laboratoř zajišťuje kalibraci pracovních měřidel a etalonů v oboru délka.

Průmyslovým podnikům, které usilují o dosažení tzv. štíhlé výroby, je katedra schopna nabídnout zkušenosti, pomoc a spolupráci při zavádění „hodnot, zásad a principů štíhlé výroby“, které vyplývají z Výrobního systému Toyoty – TPS, a to při uplatnění „procesní koncepce řízení výroby“.

Plány katedry do budoucna se proto úzce vážou na součinnost s tuzemskými i zahraničními firmami jak v oblasti pedagogické, tak při řešení zakázek komerčního charakteru. Ve spolupráci s průmyslovými podniky se na katedře připravují nové výzkumné projekty.

Za uplynulých deset let jsou postupně rekonstruovány výukové prostory, rozšiřováno vybavení laboratoří a celkově členové katedry pracovali na svém odborném růstu. V současnosti má katedra jednoho profesora, tři docenty, jednoho emeritního docenta, pět odborných asistentů a tři THP pracovníky. Od září 2015 bude katedra rozšířena o další tři stálé pracovníky.

Výuka je realizována pro všechny tři stupně vzdělávání (bakalářského, navazujícího magisterského a doktorského studijního programu) v prezenční i kombinované formě studia. Výuka probíhá v Ostravě a také na detašovaných pracovištích Šumperk a Uherský Brod. Nově se připravuje akreditace těchto studijních programů v anglickém jazyce pro studenty ze zahraničí.

Výuka je doplňována o přednášky odborníků z praxe a exkurze do strojírenských podniků. Studenti i pedagogové jsou zapojeni do výroby unikátních dílů pro studentskou formuli SAE VŠB-TUO a mají tak možnost si své poznatky ověřit praktickou činností. Odborná činnost katedry se zaměřuje na tři specifické oblasti obrábění, strojírenskou metrologii a montáž.

V přímé návaznosti na výuku předmětů zajišťovaných katedrou se rozvijejí vědecko-výzkumné aktivity, které jsou navázány na řadu projektů GAČR, TAČR, OPVK, OP VaVpI, Horizont 2020, programy přeshraniční spolupráce aj. Dvěma hlavními směry těchto výzkumných aktivit jsou Výzkum a vývoj progresivních technologií obrábění konstrukčních materiálů a řezných nástrojů v souvislosti s hodnocením jejich vlivu na výslednou integritu povrchua Výzkum a vývoj metodiky měření odchylek tvaru a vzájemné polohy na 3D souřadnicových měřicích strojích.

Pro praktická cvičení a řešení technických zadání slouží laboratoře teorie a technologie obrábění, konvenčního obrábění, montáže, hodnocení integrity povrchu, 3D souřadnicového měření, strojírenské metrologie, CAD/CAM výuková laboratoř a laboratoř víceprofesního obrábění s CNC stroji.

Katedra disponuje soustružnicko-frézovacím centrem DMG MORI NLX 2500MC/700, diagnostickým systémem pro měření přesnosti obráběcích strojů Renishaw QC20-W Ball Bar, stacionárním dynamometrem Kistler 9129AA, drsnoměrem Mitutoyo Surftest SJ-400, kruhoměrem MAHR MMQ 100 Plus, gravírovacím laserem typu E4060, zařízením pro virtuální montáž, hlukoměry, pyrometry a  3D tiskárnami.

Dostupnými SW vyučovanými na katedře jsou MasterCAM, EdgeCAM, SolidCAM, SolidWorks, Kovoprog.

V rámci výukových i vědeckých činností katedra úzce spolupracuje se zahraničními univerzitami a podílí se na řadě výzkumných aktivit s přímou vazbou na průmysl. Těžiště spolupráce se zahraničními univerzitami je zaměřena zejména na Slovensko (Strojnická fakulta ŽU v Žilině a Fakulta výrobných technologií se sídlem v Prešově, TUKE Košice), Polsko (Kielce University of Technology a Poznan University of Technology), Chorvatsko (University of Rijeka), Maďarsko (University of Miskolc), Rumunsko (North Centre of Baia Mare TU Cluj Napoca) aj. Rozvíjí se také spolupráce s mnoha významnými univerzitami mimo region EU. Většina pedagogů se aktivně účastní přednášek na zahraničních univerzitách, a to v rámci projektů ERASMUS+ a CEEPUS.

Absolventi oboru najdou uplatnění ve výrobních provozech v různých odvětvích průmyslu, v útvarech přípravy a organizace výroby, v projekci a konstrukci technologických zařízení, nástrojů a přípravků, v projekci a konstrukci technologických provozů a v útvarech údržby.

Disertační práce – Zvyšování životnosti osových nástrojů pro moderní technologie obrábění - Ing. Václav Moravec – výherce Ceny Siemens 2006

Disertační práce – Možnosti suchého obrábění niklových slitin – Ing. Ryszard Konderla

Diplomová práce – Vliv řezných parametrů na kvalitu řezu po laserovém řezání – Ing. Tomáš Zlámal – výherce ceny na konferenci TEAM 2013,

Diplomová práce – Obrábění laserem materiálů s proměnlivou tloušťkou - Ing. Martin Grepl – vybrán pro trainee program společnosti Honeywell Aerospace Olomouc

Katedra aktivně rozvíjí spolupráci např. se společnostmi Vítkovice Heavy Machinery, Honeywell Aerospace Olomouc, Pars Komponenty, HMC engineering system, Brano Group aj.

Odborníci z katedry jsou držiteli několika patentů, užitných vzorů, funkčních vzorků a ověřených technologií. Konkrétně jsou například řešiteli projektu OP VaVpI Pre-Seed aktivity VŠB-TUO se zaměřením na vrtání hlubokých děr průměrů 2 mm až 6 mm délky až 500 mm. Bylo navrženo unikátní zařízení pro chlazení, mazání nástrojů s odsáváním a filtrací olejové mlhy. Vytvořená zařízení a adaptéry budou chráněny patenty národními i Evropskými.

Budoucnost katedry, zejména její odborné zaměření, je směrováno do oblasti progresivních metod obrábění včetně počítačové podpory výroby, obrábění těžkoobrobitelných speciálních slitin pro letecký průmysl, obrábění plazmaticky nanášených keramických nástřiků, rozvoj inovativních a aditivních technologií, souřadnicové měření tvarově složitých součástí. Nejnověji se katedra specializuje na výzkum inovativních a aditivních technologií s napojením na letecký průmysl.

Jan Petřík

jan.petrik@mmspektrum.com

On-line verzi časopisu MM Průmyslové spektrum si můžete zakoupit v digitální trafice PUBLERO.COM