Výzkum

Strojní inženýrství musí reagovat na potřebu zpracování těžkoobrobitelných a obtížně tvářitelných materiálů a výroby těžkých a velkých strojů či technologických celků se zvýšenou přesností a plně automatickým provozem a řízením. Zvyšují se nároky na vysokou jakost a funkčnost finálních povrchů. Je vyžadována zvýšená spolehlivost a nároky na disponibilní čas strojů dosahují až 97 %. Dalším faktorem je požadavek na univerzálnost a multifunkčnost komponent, strojů a zařízení. Jsou vyžadovány nové technické prostředky pro zvýšení přesnosti, snižování výrobních nákladů, diagnostiku, prediktivní údržbu, maximální modularitu, sdružování výrobních operací, snižování energetické náročnosti, snižování nároků na obsluhu, a to při současném růstu spolehlivosti výroby.

Vývoj je nezbytný v oblasti vysoce výkonného zpracování lehkých slitin titanu a kompozitních materiálů, zvýšení přesnosti výroby poddajných dílů, automatizace hledání stabilních a výkonných oblastí technologických parametrů. U povrchů jsou nové požadavky v oblasti jakosti a integrity povrchů. Vývoj potřeb je spatřován rovněž ve zvyšování přesnosti výroby velmi rozměrných dílů, zvyšování výkonu a hospodárnosti zpracování konvenčních i nekonvenčních materiálů, zvyšování dlouhodobé pracovní přesnosti a vysokých požadavcích na maximální teplotní stabilitu.

Z hlediska provozu jsou klíčové vysoké požadavky na monitorování, diagnostiku a analýzu stavu komponent, strojů, zařízení či celého výrobního procesu. Zvyšují se také nároky na integrovanou automatizaci a bezpečnost provozu strojů pro obsluhu. Prudkým vývojem procházejí prostředky virtuálního prototypování, verifikované nástroje pro simulace a optimalizace provozu komponent, strojů, zařízení a procesů za účelem prediktivní údržby, předcházení poruch či „učení se“. Od relativně izolovaných procesů se postupně v různých odvětvích přechází k integrovaným řešením a propojením na cloudové aplikace. Propojování internetu věcí (IoT), služeb a lidí (IoP) vede ke značnému objemu generovaných dat, která jsou využitelná pro analýzu a optimalizaci strojních systémů. Z pohledu technologických výzev se jeví jako zásadní vývoj CPS, které umožní vyšší míru digitalizace a využití virtuálních dvojčat s potenciálem v oblasti autonomních metod, autodiagnostiky, autokonfigurace, strojového vnímání a podpory obsluhy.

Výzkumné programy

Klíčovou oblastí pro průmysl 21. století se jeví, zejména v podmínkách České republiky, rozvoj technologií umožňujících výrobu chytrých komponent a systémů, které budou základem nových generací strojů a zařízení. Jedná se o komplexní součásti kombinující nové materiály, virtuální navrhování a prototypování s mechatronikou a řízením, a to včetně softwarových nástrojů. Své uplatnění naleznou v technologicky nejnáročnějších strojírenských oborech, které spojují značné požadavky na přesnost výroby, jakost a parametry integrity povrchů, maximální nároky na výrobní výkon a produktivitu a dále nároky na spolehlivost a bezpečnost. Jedná se o obory „Machine Tools“ a „Precision Engineering“, jejichž produkty využívají pokročilé materiály, chytré technologie a integrovanou senzoriku, zpracování dat, komunikaci a řízení. Technologickou výzvou jsou mechatronické komponenty a systémy umožňující navrhování a vývoj jak samotných strojů, tak i technologických celků až po chytré továrny. Tyto prvky naleznou uplatnění nejenom ve výrobních, dopravních, leteckých či energetických systémech, ale také v dalších oblastech hospodářství, jako je zdravotnictví, logistika, lesnictví nebo zemědělství.

Pro inovační pokrok ve strojírenství je zásadní výzkum a vývoj komplexních chytrých komponent a systémů, které povedou ke zvyšování efektivnosti, přesnosti a jakosti výroby, výrobního výkonu, spolehlivosti, hospodárnosti a snižování negativních dopadů na životní prostředí. Společná výzkumná agenda centra je systematizována do třech výzkumných programů:

Pokročilé materiály

Pokročilé materiály

Materiály a materiálový výzkum jsou základním předpokladem pro strojírenství 21. století.

Více
Aditivní technologie

Aditivní technologie

Dynamický rozvoj aditivních technologií (AM) je v posledních deseti letech jedním z významných technologických témat zasahujících do celého spektra průmyslových odvětví.

Více
Latest Products Image

Mechatronika

Požadavek efektivní výroby a úspory přírodních zdrojů lze naplnit aplikovaným výzkumem a rozvojem nových technologií a jejich integrací do moderních strojů, zařízení a procesů.

Více

Technologické kompetence

Výzkumný program 1 – Pokročilé materiály
  • 1.1. Materiály pro aditivní inženýrství
  • 1.2. Studená kinetická depozice
  • 1.3. Využití elektronového paprsku při výrobě a úpravě komponent
  • 1.4. Vlastnosti nekovových materiálů pro specifické aplikace (plasty, keramiky)
  • 1.5 Biokompatibilní materiály a úpravy pro biotechnologické procesy
  • 1.6. Materiály pro kritické aplikace

Výzkumný program 2 – Aditivní technologie
  • 2.1. Strukturované komponenty pro elektromagnetické aplikace
  • 2.2. Multimateriály
  • 2.3. Topologická optimalizace a mikroprutové struktury
  • 2.4. Kovové díly s komplexní vnitřní geometrií
  • 2.5. Implantáty a materiály pro bioaplikace

Výzkumný program 3 – Mechatronika, chytré technologie a virtuální dvojčata
  • 3.1. Konstrukce výrobních strojů a výrobní procesy
  • 3.2. Pokročilé komponenty a zařízení
  • 3.3. Pohony (aktuace včetně řídicích algoritmů a elektroniky)
  • 3.4. Tribologické uzly a systémy
  • 3.5. Cyber-Physical Systems (CPS)
  • 3.6. Virtuální dvojče (výrobního stroje a výrobní procesy)
  • 3.7. Modulární a robotická pracoviště (integrace a provoz založený na virtuálním dvojčeti)

Příloha ke stažení: Výzkumné činnosti (PDF 1.7MB)

Spolupráce s centrem

Centrum předpokládá otevřenou spolupráci jak s výzkumnými organizacemi, tak dalšími technologicky orientovanými firmami. Obecně centrum nabízí spolupráci následujícími formami:

  • Komplementární výzkumné a vývojové projekty (partnerské projekty navazující na výzkumné zaměření centra)
  • Outsourcované služby ve prospěch externích subjektů z řad výzkumných organizací (výzkumné služby pro nehospodářské účely výzkumných organizací, výzkumných a technologických platforem, iniciativ a dalších center)
  • Smluvní (kontrahovaný) výzkum a vývoj ve prospěch podniků (výzkum na základě zadání a potřeb objednatelů z řad firem)
  • Transfer technologií/znalostí (uplatnění výsledků výzkumné činnosti, přístup k výsledků na základě licenčních ujednání či formou vyrovnávacích plateb a další formy uplatnění výzkumných výsledků)

Rozšíření centra ve smyslu přidruženého či plnohodnotného členství je možné v rámci rozvojových projektů.

Nahoru