Výzkum a vývoj na brněnské technice

Překvapením po bezprostředním vstupu do prostor je tzv. Laundry Lab. Co to znamená a čím dalším nás centrum ještě překvapí? Dostáváme vysvětlení od ředitelky NETME Centra Ing. Peregriny Štípové.

MM: Pani ředitelko, co tedy znamená Laundry Lab? Proč vzniklo NETME Centre a jaké má ambice? Potřebuje vůbec naše republika další betonové stavby pro podobná výzkumná centra?

Ing. Štípová: Laboratoř se zabývá problematikou optimalizace procesu profesní údržby prádla jako specifického představitele energeticky náročného procesu a má ambice navázat na úspěšnou tradici prádelenských výzkumných týmů, kterými v minulosti české země disponovaly. Vedle oboru procesního inženýrství je zde prostor pro konstrukční inženýrství, matematické inženýrství, energetiku, chemii, informatiku, automatizaci.

NETME Centre je koncipováno jako regionální výzkumné a vývojové centrum, založené na prověřených kvalitách vědecké, výzkumné a vývojové základny Fakulty strojního inženýrství Vysokého učení technického v Brně, která je dlouhodobě hodnocena jako nejlepší ze strojních fakult v České republice. I když má centrum v názvu „nové technologie pro strojírenství“, jeho činnost zasahuje do více oborů a průmyslových odvětví. NETME Centre vzniklo v rámci FSI VUT v Brně jako podpora především aplikovaného výzkumu s poměrně velkým rozsahem jak vědních oborů, tak svým geografickým rozsahem. Má ambice podporovat malé, střední i velké podniky v jejich rozvoji, při řešení výrobních problémů, ale také pomoci zvýšit jejich konkurenceschopnost.

Na druhou stranu Vysoké učení technické, především Fakulta strojního inženýrství, tak prohloubí kooperaci s těmito podniky, což povede především ke zkvalitňování a růstu nových odborníků na poli vědeckém i pedagogickém. Také studenti budou mít možnost zapojit se do praxe během studia a získat tak lepší postavení či zaměstnání v těchto podnicích, jakmile skončí svá studia.

MM: Jakými divizemi centrum disponuje a proč padla volba právě na tyto obory?

Ing. Štípová: Rozdělení centra na divize podle dlouhodobě úspěšné výzkumné činnosti a jejího charakteru bylo velmi pečlivě zváženo. Charakteristické činnosti jednotlivých divizí jsou patrné z následujícího přehledu (a detailně z webových stránek www.netme.cz):

Divize energetiky, procesů a ekologie (PPE)

• koncepční činnost v oblasti energetických systémů zaměřených jak na průmyslovou, tak na komunální sféru,
• komplexní studie a analýzy zaměřené na maximální využití obnovitelných zdrojů energie a energetické a materiálové využití odpadů,
• ekologické systémy kombinovaného získávání energie (kogenerace) v mikroregionech,
• model energeticky náročného spotřebitele (model profesní prádelny budoucnosti),
• výzkum a vývoj konkrétních technologií a zařízení pro úspory energie a redukci škodlivých emisí v procesním průmyslu a energetice,
• zlepšení tepelného komfortu v kabinách dopravních prostředků a interiérech budov s ohledem na energetické, ekologické a ekonomické aspekty,
• aplikace moderních tepelných procesů v metalurgii a strojírenství,
• nové technologické jednotky pro spalování a zplyňování biomasy.

Divize letecké a automobilní techniky (AAT)

• simulace CFD a FEM pro letecké i neletecké aplikace;
• zkoušky letadlové techniky;
• rozvoj know-how v oblasti kompozitních konstrukcí;
• vývoj moderních pohonných jednotek;
• simulační modelování vozidel;
• vývoj transportních prostředků pro dopravu materiálů a logistika dopravy.

Divize mechatroniky (M)

• tekutinové stroje;
• speciální elektrické stroje;
• adaptivní řízení;
• výrobní stroje a průmyslové manipulátory;
• management technických rizik;
• strojírenská technologie zahrnující aplikaci nových materiálů, výzkum a vývoj nových technologií, postupů a metalurgických procesů.

Divize virtuálního navrhování a zkušebnictví (VMDT)

• experimentální analýza kontaktní únavy užitím akustické emise;
• životnostní zkoušky a ověřování konstrukcí;
• snížení tření a opotřebení a zvýšení životnosti třecích povrchů strojních součástí;
• výzkum elastohydrodynamického a smíšeného mazání;
• CAE analýzy, měření, výroba prototypů, digitalizace, společné výzkumné projekty s účastí průmyslového sektoru.

Divize progresivních kovových materiálů (AMM)

• řízená příprava, resp. ovlivnění přípravy materiálů s cílem získat optimalizovanou strukturu a vybrané mechanické (užitné) vlastnosti kovových materiálů;
• zvyšování životnosti vysokoteplotních materiálů, zejména prostřednictvím povrchových úprav;
• příprava a odezva funkčně gradientních materiálů na mechanické zatěžování za různých podmínek blízkých aplikacím.

MM: Jaké nové projekty se zaměřením na strojírenství bude centrum řešit? Které z nich jsou nové a které jsou pokračováním těch, jež se na fakultě strojní již řešily?

Ing. Štípová: Ve vámi vymezené specifikaci bych mohla zmínit např. Ecodesign ve stavbě obráběcích strojů (program TIP, spoluřešitel projektu), dále pak Podpora vývoje způsobilých strojů (program TIP, řešitel projektu), Komplexní cenově dostupný řídicí systém leteckých motorů (program TA ČR, spoluřešitel), Centrum kompetence – Strojírenská výrobní technika (TA ČR, spoluřešitel). Dalším vzpomenutým je projekt zaměřený na vývoj nových protéz a ortéz pomoci 3D digitálních technologií ( víceoborový výzkum), dále pak MPO projekt v oblasti vývoje nových filtrů pro čistírny odpadních vod. Jako příklad mezinárodního projektu Eureka bych pak mohla uvést projekt ve spolupráci s firmou Bosch, zaměřený na rekuperaci energie u těžkých strojů.

Mezi projekty základního výzkumu, které byly získány z prostředků Grantové agentury ČR, patří projekty zabývající se predikcí lomového chování konstrukčních ocelí na základě kvantifikace lokální odezvy materiálu a také výzkumu v oblasti difuzních bariér na povrchu niklových superslitin. Poznatky z obou projektů jsou pak prohlubovány až do aplikovaného výzkumu. Divize progresivních kovových materiálů AMM v rámci svých projektů také rozvíjí zcela nové technologie, zejména technologii studeného kinetického nanášení, která umožňuje vytvářet na povrchu různých materiálů kovové vrstvy tloušťky několika desítek až stovek mikrometrů, lze však touto cestou připravovat i objemové materiály kompozity. Dále tato divize obdržela jedinečný grant nadace Dobeneck-Technologie-Stiftung. Z tohoto (investičního) grantu bude financováno dovybavení připravované ojedinělé laboratoře technologií elektronového paprsku. V rámci této podpory dojde k podstatnému rozšíření experimentálních možností zařízení, takže bude možné ucházet se o projekty výzkumu a vývoje nových postupů zpracování zejména v automobilovém a leteckém průmyslu.

MM: Neodebírají tyto projekty činnost a odborníky „běžným“ oborovým ústavům, jak jsme tomu byli například svědky během existence Výzkumných center 1M zadávaných MŠMT ČR?

Ing. Štípová: V případě NETME centra tomu tak není. Úvazky jednotlivých členů týmů divizí jsou vzájemně propojeny s Ústavy FSI VUT v Brně tak, aby byl plně zabezpečen chod ústavů, zejména z hlediska výukových i vědeckých kapacit. Výzkumná centra 1M byla zaměřena čistě na výzkum, což odvedlo pracovníky z pedagogiky. Tím, že i ekonomické fungování těchto center bylo odtrženo od běžného provozu kateder, docházelo k odčerpávání práce a personálií „běžným“ ústavům. Naše NETME Centre je koncipováno jinak a mezi podporované aktivity náleží i vzdělávání studentů. Vzhledem k zapojení většiny ústavů FSI do projektu NETME Centre, podpoře vedení FSI a Akademického senátu FSI je zabráněno jakémukoliv „doplácení“ původních ústavů na chod a vědecko-výzkumnou činnost našeho regionálního výzkumného centra.

MM: Toto vydání MM Průmyslového spektra je mj. zaměřeno na oblast ekodesignu. Jak se k této problematice staví výše zmíněný projekt, jehož jste spoluřešiteli?

Ing. Štípová: Problematika ekodesignu zasahuje v dnešní době většinu energetických spotřebičů, včetně výrobních strojů. Na ekodesign je však již nyní potřeba nahlížet rovněž z pohledu vytyčených cílů Evropské unie, a to jednak nákladově efektivním způsobem snížit plýtvání energií, které bylo v roce 2006 odhadováno jako nejméně 20% podíl celkově vyprodukované energie v EU a do roku 2020 se naučit tento 20% potenciál účinněji využívat. Dále potom vzít v úvahu další cíl EU, a to do roku 2050 dosáhnout nízkouhlíkové ekonomiky. Problém ekodesignu tedy nespočívá jen v úspoře elektrické energie, ale v úsporném a udržitelném využívání všech zdrojů, což lze vyjádřit formou úspory stovek Mtoe (megatun ropného ekvivalentu) a Mt (megatun) skleníkových plynů. V oblasti výrobních strojů se, jak již bylo řešeno, divize mechatroniky podílí na řešení projektu MPO TIP FR-TI3/655 „Ekodesign ve stavbě obráběcích strojů“, který je spolufinancován z prostředků státního rozpočtu.

MM: Na letošním MSV v Brně jste na stánku společnosti Toshulin prezentovali projekt virtuální reality. Prosím přibližte nám, o co konkrétního se jedná.

Ing. Štípová: V expozici tohoto výrobce karuselů byl instalován mobilní stereoskopický systém (tzv. PowerWall) vybavený optickým trackovacím systémem, který pracuje na principu pasivní stereoskopie a je doplněn softwarem VDP (Visual Decision Platform) německé firmy IC.IDO, člena nadnárodní společnosti ESI Group. PowerWall byl pořízen v rámci budování Centra virtuální reality v divizi mechatroniky našeho NETME Centra. Toto zařízení umožňuje využít technologie takzvané pohlcující virtuální reality (VR), která umožňuje zhotovené digitální modely jednak stereoskopicky prohlížet (obdobně jako ve 3D kině), ale také s těmito objekty v reálném čase interagovat – umožňuje například procházení stroje, provádění přitom řezů, dále ergonomické analýzy, animace, simulace, kontrolu kolizí apod. VR je tedy ideální vizualizační a komunikační platformou pro oborově se prolínající diskuzs expertů z jednotlivých odvětví od konstrukce přes technologii, plánování výroby a obsluhy až po zaškolování a marketing. Aktuální oblasti nasazení virtuální reality jsou zejména vizualizace a ověřování konstrukčních návrhů, virtuální uvádění strojů do provozu, virtuální plánování továren a výrobních hal, plánování montážních operací, ale také vizualizace na podporu marketingových aktivit. V oblastech zaškolování obsluhy a údržby vytvářejí virtuální scény ideální nástroj pro komplexní péči o zákazníka již před samotným náběhem výroby. Návštěvníci expozice Toshulin na MSV v Brně se tak mohli tímto, na české poměry originálním způsobem, seznámit s aktuálními výsledky našeho kooperačního výzkumu dosaženého v rámci řešení projektu MPO TIP FR-TI3/780 „Podpora vývoje způsobilých strojů“, který je spolufinancován z prostředků státního rozpočtu. Kromě výše zmíněného PowerWallu bude brzy dokončena instalace třístěnné virtuální cave, která s řádově vyšším výpočetním výkonem rozšíří možnosti simulací a verifikací v tomto imerzním virtuálním prostředí. Celková hodnota pořízení činila cca 24 mil. Kč. Zájem firem o prezentovanou technologii byl značný, což nás samozřejmě velice potěšilo.

MM: Bude NETME Centre finančně soběstačné po skončení veškerých subvencí ze strany státu? Jakou máte strategii?

Ing. Štípová: NETME Centre jako součást FSI VUT v Brně samozřejmě nespoléhá jen na Národní program udržitelnosti, který vychází ze závěrů, výzev a doporučení členským státům EU plynoucím ze sdělení Evropské komise „Europe 2020 Flagship Initiative – Innovation Union“, z 6. 10. 2010, a jeho cílem je plnění závazku ČR zajistit udržitelnost investic vložených do budování nových výzkumných kapacit vybudovaných za podpory z Evropského fondu regionálního rozvoje v letech 2007–2013/2015, a to symetricky na celém území ČR. Rozhodně si uvědomujeme, že finanční stabilita centra závisí na správně zvolené strategii. Tuto strategii v současné době máme rozpracovanou a neustále ji diskutujeme vzhledem k uvedenému v úvodu, vzhledem k inovačnímu potenciálu firem, lidským zdrojům-motivačním nástrojům, marketingu, politickému rozpoložení vně i uvnitř centra apod. Současný vývoj jednoznačně ukazuje spíše na útlum zájmu a nezájem o inovace, spolupráci s výzkumem apod. Pracovníci divizí aktivně spolupracují s řadou průmyslových podniků JM kraje, ale i dalšími regiony v ČR i mimo ČR. Budoucí aktivity vyjdou z těchto prověřených vazeb na průmysl.

Děkuji vám za rozhovor.

Roman Dvořák

roman.dvorak@mmspektrum.com