Ústav konstruování a částí strojů na ČVUT v Praze

Ústav konstruování a částí strojů existuje od roku 2008. Úspěšně navazuje na tradici bývalých kateder základů strojnictví, částí a mechanismů strojů a transportní, stavební a zemědělské techniky. To je jeho odborné zaměření. Od svého vzniku má pevnou pozici při výuce konstrukčních předmětů v bakalářském studiu, v roce 2010 získal akreditaci navazujícího inženýrského oboru Transportní technika a v doktorském studiu je zakotven v oboru Konstrukční a procesní inženýrství. Na ústavu každoročně obhajuje svou práci asi 30 studentů bakalářského a 30 studentů magisterského studia. Ústav po dobu své existence řešil úspěšně celou řadu projektů s průmyslovými partnery.

Výuka ústavu je od prvního semestru orientována na praktické uplatnění absolventů. Z nastupujících středoškoláků se snažíme vychovat strojaře s potřebným rozhledem a schopností samostatné i týmové tvůrčí práce. Ústav zajišťuje teoretickou i praktickou výuku konstruování a částí strojů v bakalářském studiu pro celou fakultu. Cílem navazujícího inženýrského studia je výchova univerzálně vzdělaných konstruktérů podle požadavků praxe, kteří mají uplatnění v širokém spektru strojírenských firem. Podstatnou součástí výuky jsou individuální projekty, které umožňují studentům kontakt s reálnou praxí.

Opíráme se o tři základní pilíře: intenzivní vědecko-výzkumnou činnost s průmyslovými partnery, zadávání studentských projektů z praxe a zařazování přednášek odborníků z průmyslu. Všechny tři nám spolehlivě ukazují, co strojírenská praxe požaduje. Od třetího ročníku tvoří základní pilíř praktické výuky projektová činnost studentů úzce spjatá se spoluprací s řadou podniků. Touto cestou mají podniky možnost navázat se studenty intenzivní kontakt a podílet se efektivně na jejich přípravě pro zaměstnání. O kvalitě výsledků naší práce se studenty svědčí převis počtu poptávky firem po našich absolventech nad počty naší „produkce“ i opakované úspěchy našich studentů v řadě soutěží.

Práce již realizované v praxi: Ing. Jakub Chmelař – „Vývoj testovacího standu převodovek kolejových vozidel“ (vedl Ing. Karel Petr, Ph.D., 2013); Ing. Petr Hronek –„Hydraulický agregát pro zkušebnu hydraulických strojů“ (Ing. František Starý, 2014); Ing. Martin Kavka – „Konstrukční řešení kompaktního zařízení pro hloubkové vrty v tělese přehradní hráze“ (Ing. Jiří Mrázek, Ph.D., 2015). Před realizací: Ing. Jan Čejka – „Zařízení pro testování řetězů“ (Ing. František Lopot, Ph.D., 2015). Příkladem doktorské práce je „Příspěvek k rozvoji metod navrhování vysoce únosných zubů čelního soukolí“ autora Ing. Karla Petra, Ph.D. (2015).

Absolventi se uplatní v oblasti konstruování strojů, výpočtech a experimentálních činnostech ve strojírenství. V posledních letech se stává pravidlem, že studenti posledního ročníku inženýrského studia jsou již pevně zakotveni u svých prvních zaměstnavatelů.

Spolupracujeme nejen v rámci v rámci Fakulty a ČVUT, ale také s AV, UK FTVS, TU Liberec, VŠB TU Ostrava a ZČU v Plzni. V poslední době probíhá také příprava spolupráce s CERNem.

Spolupracovali jsme s přibližně stovkou průmyslových podniků. Byla vyřešena řada projektů spolupráce typu Tandem, TIP, TA ČR. V kategorii smluvního výzkumu probíhá 5 až 15 projektů ročně. Naše práce pravidelně směřuje k realizacím, například hydraulický zkušební agregát.Výzkumná činnost je podporována simulačními modely.

Na ústavu se nachází tenzometrická aparatura pro laboratorní i terénní měření na stacionárních i pohyblivých částech strojů. Pro výzkum převodů, spojek a brzd slouží laboratoř vybavená sadou senzorů momentu síly, frekvence otáčení a teplot. K dispozici jsou standy pro testování ozubení, vlastností brzd a spojek a laboratorní experimentální jeřáb a dopravník. Ústav rovněž disponuje licencemi CAD SW pro potřeby komerčních zakázek.

Vedle již uvedeného výzkumu a vývoje provádíme školení v oblasti technické dokumentace, GPS a dimenzování strojních zařízení.

První zásadní úspěch vidíme v uplatnění našich absolventů v průmyslové praxi. Druhý vidíme v každé úspěšné aplikaci. Třetí úspěch vidíme v tom, že jsme stále žádáni průmyslovými partnery o nové spolupráce.

Nestačí začít, je nutné vytrvat. To je plán. Cesta je verifikována praxí. Je třeba ji rozvíjet a doplňovat personální složení perspektivního kolektivu ústavu.

Ústav konstruování na VUT v Brně

Ústav konstruování v posledních několika letech směřuje k naplnění principů „výzkumné univerzity“. Vizí je být mezinárodně uznávanou výzkumnou institucí poskytující elitní magisterské a doktorské vzdělání v oblasti konstruování strojů a průmyslového designu. Ústav se organizačně člení do čtyř odborů: Tribologie, Technické diagnostiky, Reverzního inženýrství a aditivních technologií a Průmyslového designu.

Klasický přístup memorování teorie byl nahrazen projektovou výukou a řešením inženýrských problémů. V magisterském oboru Konstrukční inženýrství tvoří projektově orientovaná výuka základ celého studijního plánu. Na blokovou výuku teorie navazuje blok projektů, kde studenti řeší v týmu několik tematicky odlišných úkolů. Náročnost projektů v průběhu studia stoupá, přičemž jejich počet se snižuje. Studium je završeno samostatným projektem diplomové práce s výstupem ve formě funkčního vzorku nebo publikace. Průběžně jsou zaváděny nové předměty jako Reverzní inženýrství a optická digitalizace, Aditivní technologie nebo 3D tisk a SolidWorks, které reagují na rychle se rozvíjející technologie.

V řadě předmětů magisterského studia spolupracujeme s odborníky z firem formou zvaných přednášek nebo výukou částí kurzů. Při řešení diplomových prací kooperujeme s významnými podniky v regionu. Přibližně polovinu závěrečných prací tvoří témata z průmyslu.

Za posledních pět let získali absolventi řadu ocenění za nejlepší diplomové práce (např. Precioza Josefa Hlávky). Studenti průmyslového designu se pravidelně umísťují na předních příčkách designérských soutěží (např. Talent designu). Výsledky dizertačních prací jsou publikovány ve vědeckých časopisech nebo na prestižních konferencích. Jedna z nich získala např. cenu Maurice Godeta za nejlepší článek v oblasti tribologie.

O absolventy našich oborů je trvalý zájem. Vykazují nejnižší nezaměstnanost v porovnání s ostatními absolventy magisterských studijních programů na fakultě a výší nástupního platu se řadí na druhé místo. Někteří z nich také zakládají a úspěšně vedou vlastní firmy (např. One3D s.r.o., Istech s.r.o.) nebo se uplatňují v základním a aplikovaném výzkumu.

Ústav má společné výzkumné projekty s univerzitami ve Francii, Velké Británii, Japonsku, Koreji, Číně nebo USA. Díky tomu může realizovat nejen stáže výzkumných pracovníků a studentů v zahraničí, ale také hostování zahraničních profesorů na našem pracovišti.

Dlouhodobým cílem ústavu je realizovat špičkový výzkum a vývoj a přenášet nejnovější poznatky z výzkumu do studijních programů a praxe. Mezi hlavní oblasti výzkumu patří snižování energetické náročnosti strojů, vibroakustika, nedestruktivní testování, reverzní inženýrství a aditivní technologie. Výzkumná činnost je prováděna v synergii s Netme Centre a pokrývá základní, aplikovaný i smluvní výzkum. Na finančních prostředcích ústavu se výzkum podílí více jak 50 %.

Ústav disponuje rozsáhlým přístrojovým vybavením a progresivními technologiemi získanými v rámci Netme Centre a CEITEC, které vytvářejí podmínky pro dosažení fundamentálních výsledků. Výzkumná infrastruktura slouží rovněž pro řešení potřeb průmyslových partnerů.

Spolupráce je realizována především formou kolaborativního a smluvního výzkumu při řešení aktuálních potřeb průmyslových partnerů. V oblasti kolaborativního výzkumu jsme řešiteli např. projektů TA ČR, MPO, Eureka. Formou smluvního výzkumu je navázána dlouhodobá spolupráce s řadou společností např. s Koyo Bearings, Honeywell, Siemens, Bosch, Daido Metal. Smluvní výzkum se podílí na financování ústavu 11 %.

Za úspěchy lze považovat řešení dvou výzkumných projektů pro Evropskou vesmírnou agenturu (ESA). Dále návrh programu pro výpočet životnosti ložisek, který používá společnost Koyo Bearings po celém světě. V rámci řešení projektu Eureka byl navržen hydraulický pohon s rekuperací kinetické energie pro užitková vozidla. Do úspěchů spadá také výzkum s firmou TriboTec, jehož výsledkem byl vývoj adaptivního systému pro mazání okolků kolejových vozidel. V oblasti průmyslového designu jsme obdrželi ocenění Red Dot Design Award za design výpočetního tomografu.

Výuka orientovaná na výzkum se stane standardem zejména v magisterských studijních programech, rovněž tak i internacionalizace výuky. Nadále bude zvyšována kvalita doktorského studia a jeho provázanost s aktuálně řešenými vědeckými projekty. Ústav počítá s větším zapojením do mezinárodních projektů Horizont 2020, Evropských strukturálních fondů a smluvního výzkumu.

Katedra částí a mechanismů strojů na TU v Liberci

Činnost katedry konstruování se v posledních 10 letech podstatně mění. Každým rokem se snižuje procento výukové činnosti v bakalářském, magisterském a doktorandském studijním programu a zvyšuje se procento vědecko-výzkumné činnosti. Je to dáno zejména úbytkem studentů. Od roku 2009 katedra úzce spolupracuje s Ústavem pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace, kde je výzkumné centrum Technické univerzity v Liberci a kde má své společné laboratoře.

Výuka v bakalářském studijním programu probíhá frontálně, témata bakalářské práce jsou zadávány interně i externě. V navazujícím magisterském programu vzhledem k malému počtu studentů bývá styl výuky spíše individuální. Výuka v doktorandském studijním programu probíhá individuálním stylu.

Výuku jedné třetiny předmětů navazujícího magisterského studijního oboru zajišťují odborníci z praxe, kteří jsou na částečný úvazek zaměstnáni na katedře. V navazujícím magisterském programu v našem případě Inovační inženýrství jsou témata zadávána pouze z firem. Témata doktorských prací jsou spojena s řešením projektů s firmami.

Vejrych, D.: Výzkum uzlových prvků stroje na výrobu modifikované nanovlákenné vrstvy. Disertační práce, Liberec 2014. Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, 110 s.
Pechlát J.: Inovace zařízení pojistného prolisu linky předních dveří vozu Škoda Rapid. Diplomová práce, Liberec 2014. Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, 73 s.
Stloukal T.: Inovace malého pánvového agregátu pro tavení skloviny. Diplomová práce, Liberec 2014. Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, 72 s.

Vzhledem k výše uvedenému problému nízkého počtu studentů nemáme nezaměstnané a poptávka firem po volných místech několikrát překračuje naše možnosti. Nejsme schopni vyhovět jejich požadavkům.

Katedra spolupracuje s Výzkumným ústavem textilního strojírenství, s Výzkumným ústavem termomechaniky a zahraničními školami zejména Německa, Polska, Francie, Švédska a Anglie. Jako příklad uvádíme FH Zittau/Görlitz – spolupráce v oblasti šroubových spojů a dynamika strojů, FH Ansbach– v oblasti systematika konstruování, Hochschule Esslingen – spolupráce v oblasti dynamiky strojů a CAD konstruování. Jsou udržovány pracovní i osobní kontakty s Fachhochschule Albstadt – Sigmaringen (DE), Fachhochschule Esslingen, Hochschule für Technik (DE), Westsächsische Hochschule Zwickau (DE) a Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Zittau/Görlitz (DE) a též s Université Franche Comté Besancon (FR), Univerzsity Kristianstad (SE), Universitou Krakov (PL), Universitou Poznaň (PL) a univerzitami v Číně a Vietnamu.

Výzkum je orientován zejména na mechatronické systémy s aktivní regulací vyznačující se rychlou odezvou na změnu vstupního signálu, predikci a korekci kinematického stavu. Nedílnou součástí je výzkum pasivních a aktivních prvků a systémů se zaměřením na nové typy a konfigurace. Výzkumná činnost je dále směřována na vývoj konstrukčních systémů pro pružné ukládání strojů a zařízení, pro ochranu člověka, zařízení a budov zejména před účinky škodlivých vibrací. V těsné návaznosti s využitím vibrodiagnostiky je laboratoř zaměřena na řešení problematiky komfortu a bezpečnosti člověka při obsluze stabilních nebo mobilních strojů a zařízení. S tím souvisejí výzkumy komplexních vibroizolačních vlastností sedaček.

Z vybavení katedry lze jmenovat například nízkoodporové lineární hydraulické motory, plošinu se 6 stupni volnosti, klimatizační komoru s externími boxy pro mechanické zkoušky, měřicí systém Dewetron, vysokorychlostní kameru ARAMIS, 3D skener a prototypovou dílnu, která disponuje obráběcími stroji, CNC zařízením a svařováním.

Laboratoř je připravena na řešení smluvních výzkumů a projektů s průmyslem. Zejména jde o výzkum složitých komplexních problémů především z průmyslových odvětví a její technické vybavení je zaměřeno hlavně na mechanické zkoušky strojních částí, komponent a celých systémů, viz texty výše. Dále společně s průmyslem provádíme rozbor inovační situace a systematické formulování (dekompozice) problému, prognózování inovačního vývoje (Directed Evolution), hodnotovou analýzu (VA/VE) aplikace metod a nástrojů TRIZ+ pro dosažení silnějších technických řešení, analýzu konstrukce metodou DFA (Design for Assembly), vedení workshopů v oblasti generování konceptů, FMEA a 3P.

V posledních deseti letech jsme podali 8 patentů, dva realizované, 11 impaktovaných článků, 63 článků uznávaných databází RIV, 8 úspěšně vyřešených projektů MPO, MV, MŠMT.

Zvýšit počty absolventů, snažit se udržet krok s průmyslem. Podílet se na vědecko-výzkumné činnosti jak formou smluvního výzkumu, tak i řešením projektů.

Jan Petřík

jan.petrik@mmspektrum.com