All posts by netme

Profesor Jiří Klemeš s čínskými vědci

V NETME Centre zahajuje činnost špičkový mezinárodní vědecký tým

TISKOVÁ ZPRÁVA – Mezinárodní tým pod vedením profesora Jiřího Klemeše otevírá v NETME Centre nový projekt Laboratoře integrace procesů pro trvalou udržitelnost (SPIL). Jde o pětiletý projekt podpořený z Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání. Hlavním cílem vědeckého týmu bude dosáhnout unikátních a prakticky využitelných poznatků, které přispějí k řešení zvýšení účinnosti procesního a energetického průmyslu.

Nový výzkumný projekt se s ohledem na alarmující hodnoty skleníkových plynů orientuje na minimalizaci tzv. skleníkové, dusíkové, energetické a vodní stopy a na komplexní řešení v oblasti úspor energie. Výzkum v této oblasti bude profitovat z dlouholeté celosvětově úspěšné činnosti zahraničního vědeckého pracovníka Jiřího Klemeše.

Profesor Klemeš po desetiletí působí na zahraničních univerzitách, je hostem významných konferencí a více než dvacet let také každoročně pořádá prestižní konferenci zaměřenou právě na integraci procesů a trvalou udržitelnost PRES (Conference of Process Integration, Modelling and Optimisation for Energy Saving and Polution Reduction).

Za novým projektem se rozhodl přesunout do NETME Centre při Fakultě strojního inženýrství (FSI) VUT v Brně. Z nově vznikající Laboratoře integrace procesů pro trvalou udržitelnost (SPIL) chce profesor Klemeš vybudovat pracoviště, které bude schopné konkurovat i zahraničním laboratořím.

„Na závěr svojí vědecké kariéry jsem se rozhodl vrátit do Brna a využít svého jména pro to, abych s sebou přivedl špičkové zahraniční výzkumníky. Výzkum je trošku jako genetika a nová krev je vždy prospěšná, proto jsem rád, že výzkumný tým z Energetického ústavu a Ústavu procesního inženýrství FSI doplní vědci z Nového Zélandu, Bulharska, Slovinska, Malajsie nebo Číny,“ popsal vedoucí laboratoře Jiří Klemeš.

Díky projektu SPIL dojde navíc k rozvoji spolupráce se čtyřmi špičkovými zahraničními univerzitami, konkrétně s britskou The University of Manchester, slovinskou University of Maribor, malajskou Universiti Teknologi Malaysia v Johor Bahru a Hebei University of Technology v čínském Tianjinu. Vzájemné aktivity se protnou na poli společného

výzkumu, výměny vědeckých informací, společných publikací, mobilit nebo práce s doktorandy a přinesou také posílení mezinárodní dimenze výzkumu NETME Centra.

Hlavním přínosem projektu pro FSI a VUT bude nejen posílení mezinárodního rozměru a konkurenceschopnosti výzkumu, ale i růst zahraniční prestiže a s tím související možný příliv nových zahraničních doktorandů.

„PhD. studenti se při výběru univerzity nerozhodují jen podle žebříčku vysokých škol, ale také podle osobností, které tam působí. To, že chtějí studovat u konkrétního školitele, je stále častější i u inženýrů. Start vědecké kariéry je potom snazší,“ řekl profesor Klemeš a dodal: „Mladí výzkumníci představují nesmírný vklad, je potřeba vytvořit pro ně skvělé podmínky pro práci tak, aby mohli objevit něco nového. V NETME Centre se nám takové zázemí podařilo najít.“

Vědecký tým zahajují výzkum v projekt SPIL v únoru 2017, celkem potrvá více než pět let.

MEDIA KIT

Projekt SPIL (Sustainable Process Integration Laboratory/Laboratoř integrace procesů pro trvalou udržitelnost)

Projekt řešený mezinárodním vědeckým týmem pod vedením profesora Jiřího Klemeše v NETME Centre při FSI VUT v Brně. Projekt SPIL byl připravený v NETME Centre a je podpořen z prostředků Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání. Projekt byl zahájen 1. 2. 2017 a potrvá více než pět let. Cílem projektu je vybudovat mezinárodně konkurenceschopné výzkumné pracoviště a dosáhnout aplikovatelných poznatků, které přispějí k řešení zvýšení účinnosti procesního a energetického průmyslu, zejména k minimalizaci tzv. skleníkové, dusíkové, energetické a vodní stopy.Logolink_OP_VVV_hor_barva_cz

NETME Centre

NETME Centre je regionální výzkumné a vývojové centrum, které vychází z dlouhodobé úspěšné výzkumné činnosti Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně. Vzniklo v roce 2010 a rychle se etablovalo do moderního centra vědy a výzkumu. NETME Centre má jako technologický integrátor za cíl především inovovat strojírenství v České republice. Centrum pomáhá při rozvoji odborných znalostí tak, aby byl i do budoucna zajištěný růst a dlouhodobá udržitelnost strojírenských oborů

V NETME Centre jsou zastoupeny celkem 4 technické obory: letecký průmysl, automobilový průmysl, energetika a strojírenská technologie.

1655723_629701323764232_167893508_o

Vědecká centra VUT představí svoje aktivity firmám

NETME Centre se společně s dalšími vědeckými centry AdMas a CEITEC, která také působí na VUT, představí 1. března 2017 na workshopu pořádaném Regionální hospodářskou komorou Brno.  Cílem setkání je prezentovat vědecká centra VUT a především shrnout možnosti spolupráce jednotlivých pracovišť s průmyslovými podniky. NETME Centre jako největší centrum pro strojní inženýrství v České republice, jeho technologické možnosti a přístrojovou vybavenost představí vědecký ředitel centra Ing. Pavel Krečmer, Ph.D.

Prezentace se koná 1. března od 9.00 v pavilonu Regionální hospodářské komory Brno v areálu brněnského výstaviště. Prohlédněte si podrobný program a možnosti registrace pro účastníky setkání. Těšíme se na Vás!

NETME News 01/2017

První číslo NETME News

Začátek roku 2017 přinesl do NETME Centre řadu novinek. Rozhodli jsme se proto, že Vás o nich budeme pravidelně informovat v měsíčníku NETME News. V pilotním lednovém čísle se dočtete například o projektu FabLabNet nebo o úspěšné spolupráci vědeckého týmu dr. Pavlase s malešickou spalovnou, v rubrice Grantové výzvy pak najdete otevřené i plánované výzvy.

Vychutnejte si první číslo NETME News 01/2017.

 

 

 

image

Projektový tým NETME Centre vloni pomohl na svět 17 projektům

Tisková zpráva k průběhu druhé etapy projektu NETME Centra “Projektová kancelář podpory mezinárodních projektů pro strojní inženýrství” financovaného z programu MŠMT EUPRO II.

V roce 2016 projektový tým NETME Centre vyhotovil vnitřní audit vědeckého potenciálu fakulty, proběhly 3 informační semináře o programu H2020 a uskutečnilo se 39 individuálních konzultací k podávaným návrhům projektů. Bylo podáno 17 mezinárodních projektů. Zaměstnanci projektové kanceláře se zúčastnili 5 odborných zahraničních školení a 13 zahraničních cest určených k rozvoji spolupráce v oblasti VaV s předními výzkumnými organizacemi a dalšími zahraničními partnery.

white BG

Akce FabLab – inovační ekosystém

Tisková zpráva

Dne 1.12.2016 v 9:00 hodin se na Fakultě strojního inženýrství VUT v Brně uskuteční dvě partnerské akce FabLab – inovační ekosystém a Autodesk Academia Fórum 2016. Akce jsou pořádány FSI VUT v Brně, Ústavem konstruování a Computer Agency, o.p.s. Projektovým partnerem akce je Jihomoravské inovační centrum (JIC). Při představení projektu FabLab proběhnou přednášky na téma digitální výroby a inovace. Dále je plánován workshop 3D modelování Fusion 360 a návštěva pracoviště pro 3D tisk kovů (SLM) a průmyslového robota.

„Pokud existuje nástroj, jak v mladých lidech probudit chuť k výzkumu a vývoji, inovacím a podnikání, bylo by škoda jej nevyužít,“ říká docent David Paloušek, vedoucí projektu FabLabNet.

Své příspěvky představí společnosti DEPO2015, JIC, Happylab, Netme Centre a Y Soft. Každá společnost uskuteční krátkou přednášku, představí se účastníkům akce a seznámí je se svojí aktivitou.

Akce FabLab – inovační ekosystém se koná pod projektem FabLabNet financovaném z Evropského fondu pro regionální rozvoj (ERDF) v rámci programu Interreg Central Europe (ICE). Projekt přispěje nejen k lepšímu síťování jednotlivých FabLabů mezi sebou navzájem, ale také mezi regionálními účastníky inovačního procesu. Centrální evropská síť FabLabů, která bude vytvořena, povede k intenzivní obchodní výměně a novým prototypům vyrobených ve FabLabech.

Autodesk Academia Fórum 2016

Akce bude pokračovat šestnáctým ročníkem Autodesk Academia Fóra, které je každoročně pořádáno pro pedagogy učící technické předměty na středních a vysokých školách. Účastníci budou seznámeni s nejnovějším softwarem pro výuku studentů a díky případové studii se naučí, jak propojit teoretickou výuku s praktickými dovednostmi a jaké hardwarové vybavení je pro to vhodné.

V rámci fóra se účastnící také dozví, jak se vyučují CAD technologie ve Velké Británii a mohou se účastnit dvou odborných workshopů – Představení cloudového řešení společnosti Autodesk Fusion 360 a případové studii Propojení výuky CAD technologií s 3D tiskem, který zaštítí společnost Y Soft. Druhý den navštíví odborné laboratoře Univerzity obrany zabývající se leteckou technikou a aerodynamikou.

V Brně, dne 10.11.2016

Přihláška:

https://goo.gl/forms/GdGCn15ayFfbKOlz2

Kontaktní osoba:

David Paloušek                                                                                                                                                           Ústav konstruování                                                                                                                                                   Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií                                               palousek@fme.vutbr.cz                                                                                                                                          +420 54114 3261

interreg

ustav konstruovani

c agency

jic_online

NETME_zakladni_png

 

 

 

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Návštěva profesora Kozaburo Hayashi z Japonska

V říjnu 2016 hostoval na Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB) profesor Kozaburo Hayashi z Osaka University v Japonsku. Prof. Hayashi přijel na pracovní návštěvu v rámci mezinárodní spolupráce s týmem prof. Jiřího Burši z Odboru biomechaniky tkání a numerického modelování v lékařství. Dlouhodobá spolupráce v oblasti modelování mechanických zkoušek živých buněk běží již od roku 2003. „Využíváme vybrané experimenty prof. Hayashi pro validaci našich výpočtových modelů,“ říká Jiří Burša.

Během svého pobytu na FSI se prof. Hayashi věnoval také studentům. Pro studenty biomechaniky se specializací Inženýrská mechanika a biomechanika přednesl přednášku o mechanických vlastnostech šlach a vazů a pro doktorandy a vědecké pracovníky připravil přehledovou přednášku o své celoživotní vědecké práci v oblasti biomechaniky. Prof. Hayashi byl naopak seznámen s jednotlivými tématy řešenými ve skupině biomechaniky měkkých tkání na ÚMTMB. Společně s prof. Buršou se zapojil do mezinárodního kongresu „Neinvazívní metody v kardiologii 2016“ na Masarykově univerzitě, kde přednesl přednášku o neinvazívním měření tuhosti cév a diskutoval nové možnosti spolupráce.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Prof. Hayashi s doktorandy a vědeckými pracovníky ÚMTMB na FSI.

Laboratoře Odboru tribologie – výzkum využitelný v praxi

Laboratoře Odboru tribologie na Ústavu konstruování (ÚK) FSI VUT v Brně, vedené prof. Ivanem Křupkou, který je současně vedoucím sekce Tribologie na NETME Centre, pracují se špičkovými přístroji, provádí jedinečné výzkumné aktivity s vysokým potenciálem využití pro praxi a spolupracují se společnostmi z celého světa. „Zejména hrdí jsme na dvě nedávno vyrobená experimentální zařízení, která v současné době využívá jedna z předních japonských automobilek,“ uvádí prof. Křupka.

Výzkumné aktivity tribologie souvisí například s problematikou kontaktu kola a kolejnice. Předmětem zájmu výzkumníků je zejména cílená modifikace tření v kontaktu kola a kolejnice, redukce hluku a opotřebení. Výsledky předešlých projektů ve spolupráci s průmyslovými partnery vedly k vývoji inteligentního mazacího a pískovacího systému, který je v současnosti využíván na vybraných tramvajových linkách v Brně.

Část výzkumníků se zabývá biotribologií, tedy analýzou procesů tření, opotřebení a mazání ve vztahu k lidskému tělu. V posledních letech se tak díky aplikaci pokročilých experimentálních metod podařilo velmi komplexně popsat chování mazacího filmu v náhradách kyčelního kloubu. Další studie byla zaměřena na analýzu opotřebení jamek u implantátů pacientů, kterým byly vyjmuty z důvodu selhání náhrady.

Třetí sekcí, rovněž s vysokým aplikačním potenciálem výzkumu, je elastohydrodynamika zaměřená na výzkum problematiky mazání ložisek, vlivu nerovností povrchů na mazací film nebo vlivu rázů a vibrací na procesy mazání ve strojních součástech.

 

Laboratorní simulátor kyčelního kloubu na principu kyvadla.

Laboratorní tribometr využívaný pro studium kontaktu za podmínek hladovění nedostatečného zásobování mazivem.

Testování systému pro cílenou modifikaci tření v kontaktu kola a kolejnice.

int_logo_groesser

Projekt FabLabNet úspěšně zahájen

(středa, 5. října 2016 – Trento, Itálie)

Tříčlenný tým VUT z Ústavu konstruování a NETME Centra Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně se zúčastnil kick-off meetingu  projektu FabLabNet, který je financován z Evropského fondu pro regionální rozvoj (ERDF) v rámci programu Interreg Central Europe (ICE).

Na kick-off meetingu se v italském Trento sešli projektoví partneři z osmi evropských zemí a také zástupce Společného sekretariátu z Vídně, který zajišťuje podporu programu ICE. Jednotliví partneři představili aktivity, které budou v rámci projektu zajišťovat a dohodli podrobnosti efektivní spolupráce na projektu.

Digitální výrobní laboratoře (FabLabs) se stávají novým fenoménem dnešní doby a souvisejí s příchodem tzv. čtvrté průmyslové revoluce (Industry 4.0). Tyto laboratoře poskytují prostředí a základní i pokročilé materiály a technologie k rychlé a levné realizaci tvůrčích nápadů. Mezi základní vybavení laboratoří se řadí  3D tiskárny a laserové nebo vinylové řezačky. Projekt FabLabNet představuje významnou motivaci pro místní podnikání a zároveň integruje FabLabs do místních inovačních ekosystémů a přináší přímé výhody pro účastníky inovačního procesu a společnost jako celek.

Projekt přispěje nejen k lepšímu síťování jednotlivých FabLabs mezi sebou navzájem, ale také mezi regionálními účastníky inovačního procesu. Centrální evropská síť FabLabs, která bude vytvořena, povede k intenzivní obchodní výměně a novým prototypům vyrobených ve FabLabs.

IMG_6800
Prohlídka vědeckého muzea v rámci kick-off meetingu.

int_logo_groesser

klee-941597_1920

LNG je smart palivo

Tým výzkumníků centra AdMaS ve spolupráci se sesterským výzkumným NETME Centre Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně úspěšně dokončil další významný projekt spolupráce s komerční sférou.

Na konci června byla předána zástupcům energetické skupiny E.ON komplexní studie mapující potenciál uplatnění zkapalněného zemního plynu (LNG) v České republice.
Studie potvrdila, že existuje potenciál uplatnění tohoto paliva v ČR v oblasti dopravy a v oblasti vytápění sídelních celků. Jedná se při tom jednoznačně o řešení vhodně zapadající do aktivit Smart City. Využití LNG sebou přináší ekonomické přínosy. Zejména je ale důležitý pozitivní vliv na čistotu ovzduší.
Studie prověřila technologické možnosti využití LNG na vytápění/chlazení budov a provedla porovnání s tradičními palivy. Na základě predikce poptávky dopravců byla provedena simulace dopravních proudů a byly vytipovány lokality vhodné pro umístění veřejných čerpacích stanic. S ohledem na absenci českých bezpečnostních norem pro budovy byla navržena bezpečnostní opatření pro stavby budov, kde budou umístěny nádrže na toto palivo. Na základě výsledků studie, která byla projednána společně se zástupci Ministerstva dopravy ČR, bude energetická skupina E.ON toto téma dále rozpracovávat již do podoby konkrétních obchodních případů.

VUT_FSI_A1-Technicka2_otevreni_2016-06-20_001

Slavnostní otevření budovy fakulty

Po rozsáhlé rekonstrukci byla v pondělí 20. června 2016 slavnostně otevřena výšková budova A1. Budova A1 tvoři přibližně polovinu výukových a kancelářských prostor Fakulty strojního inženýrství. Život na FSI se tak po několika letech vrací do standardního režimu.

VUT_FSI_A1-Technicka2_otevreni_2016-06-20_001

Přestřihnutím pásky budovu otevřeli rektor VUT prof. Štěpánek, děkan FSI doc. Katolický, dr. Prudíková z MŠMT, náměstek hejtmana Jihomoravského kraje ing. Celý a zástupci firem, které se na rekonstrukci podílely.

VUT_FSI_A1-Technicka2_otevreni_2016-06-20_001

Pozvání k slavnostnímu otevření přijalo více než 130 významných hostů, pro které byl po úvodních proslovech a přestřihnutí pásky připraven další program. Návštěvníci si mohli prohlédnout reprezentativní prostory děkanátu fakulty i specializované laboratoře umístěné ve výškové budově A1. Hostům bylo zpřístupněno i nejvyšší patro budovy nabízející jedinečný výhled na Brno i jeho široké okolí. Program obsahoval také prezentace jednotlivých ústavů fakulty, studentských týmů a NETME Centre. Zajištěny byly prohlídky specializovaných pracovišť fakulty, které se nacházejí v areálu fakulty mimo výškovou budovy A1.

Kompletní tisková zpráva zde

nahledovy

Skupina technologie vozidel a pohonných jednotek

Vědecko-výzkumné činnosti skupiny reagují na aktuální i předpokládané budoucí potřeby automobilního průmyslu v České republice i Evropské unii.

Vědecko-výzkumná činnost skupiny je zaměřena především na výpočtové simulace a technické experimenty s výrazným dopadem na aplikaci výsledků v konstrukcích vozidel. Hlavní oblasti výzkumu zahrnují vibrace a hluk motorových vozidel, pohonných jednotek a dílčích komponent, tribologii komponent pohonných jednotek, životnost dílů vozidel, elektroniku vozidel, rapid prototyping a reversní inženýrství, navrhování nosných konstrukcí stavebních a transportních strojů aj.

Tým tribologie, vibrací a hluku pohonných jednotek

Vědecko-výzkumná činnost skupiny je zaměřena na tribologii komponent pohonných jednotek (písty, pístní kroužky, ložiska, řetězy, řemeny a další), vibrace a hluk vozidel obsahující pohonné jednotky (spalovací motory, převodovky, čerpadla, kompresory a další) nebo na problematiku životnosti komponent pohonných jednotek. Tým má k dispozici unikátní technické vybavení jako například plně bezdozvuková komora s aktivním brzdovým stanovištěm doplněnou vzduchotechniku. Lze rovněž využít sadu vybavení pro analýzu vibrací a hluku jako jsou akustická kamera, pole intenzitních sond, laserové vibrometry nebo snímače vibrací.

Skupina intenzivně spolupracuje jak s průmyslovými firmami, ať už jde o ZETOR TRACTORS, Škoda Auto, HONEYWELL, FEV, RICARDO, BUZULUK a další, tak i s výzkumnými pracovišti a universitami v ČR (ČVUT v Praze, TU v Liberci, VŠB-TU V Ostravě, Universita obrany a další) i v zahraničí (RWTH Aachen, ROME TRE, TU Graz a další). Výsledky výzkumu jsou aplikovány prostřednictvím finálních výrobků průmyslových firem nebo v rámci software.

Tým mechatroniky hnacích traktů vozidel

Vědecko-výzkumná činnost skupiny je zaměřena na řešení problematiky dynamiky hnacích traktu s využitím elektronických prvků umožňujících aktivní řízení toku krouticího momentu. K těmto účelů je vybavena jak výpočtovými nástroji, tak i odpovídající experimentální technikou jako jsou laserové vibrometry pro bezkontaktní snímání rotujících objektů. K dispozici je rovněž široká škála zkušebních stavů umožňující brždění hnacích traktů osobních nebo nákladních vozidel. Vybavení rovněž zahrnuje vozidlový brzdové stanoviště umožňující brždění vozidel s dvěma poháněnými nápravami.

Tým aktivně spolupracuje s průmyslovými firmami, ať už jde o Škoda Auto, TATRA TRUCKS, Visteon-Autopal a další.

Tým dynamiky a komfortu vozidel

Výzkumné činnosti zahrnují problematiku tepelného a vibračního komfortu pasažérů vozidel, návrhy a ověření konstrukčních variant částí podvozkových skupin vozidel, aktivní řízení vozidel s využitím elektronických systémů nebo aerodynamiku vozidel. Tým úzce spolupracuje s předními výrobci automobilů v EU, jako jsou Škoda Auto nebo Volkswagen a dosahuje uplatnění výsledků v praxi.

Studentská formule

Pod skupinou funguje také studentský projekt Formule Student, který umožňuje studentům university v rámci týmu TU Brno Racing využít jejich schopnosti a kreativitu jak při návrhu a stavbě závodního monopostu, tak i při provozu závodního týmu a jeho marketingu, včetně účasti na vybraných světových závodech.
Více zde

Kontaktní osoba

doc. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.
novotny@fme.vutbr.cz

DSC07511

Energy Harvesting

Výzkumný tým se zabývá vývojem Energy Harvesting systémů pro potřeby moderních bezdrátových aplikací – Internet of things, bezdrátové senzory a přepínače pro SMART technologie, biomedicínské senzory, atd.
Technologie energy harvesting jsou založeny na generování elektrické energie z okolí přímo v umístění napájené aplikace. V případě spotřeby energie v řádech mW a nižší lze těmito technologiemi zajistit energeticky nezávislý provoz moderní elektroniky. V okolí téměř každé takové SMART aplikace se vyskytuje několik typů „nepotřebné“ energie (záření – solární/RF, tepelná, mechanická – vibrace/rázy), které lze efektivně přeměnit na elektrickou energii a napájet tak moderní elektroniku bez potřeby připojení k rozvodu energie či použití baterií.

Výzkumný tým se zaměřuje na získávání elektrické energie z vibrací a teplotního gradientu, tedy jevů obvyklých ve strojírenské praxi. Především vibrační energy harvesting generátory se na pracovišti vyvíjejí již přes 10 let v rámci dvou mezinárodních projektů (WISE, ESPOSA). Vibrační energy harvesting generátor je mechatronická soustava, která využívá vlastností mechanických resonátorů a pomocí fyzikálních principů elektromechanické přeměny (např. elektromagnetický a piezoelektrický jev) získává užitečnou elektrickou energii v místě spotřeby.

Okrajově se výzkumný tým zabývá i termoelektrickým jevem, kdy v daném místě s tepelným gradientem lze energii tepelného spádu přeměnit na elektřinu. Takto vytvořený záložní zdroj elektrické energie byl vytvořen v rámci projektu TAČR – CAAE.

V poslední době skupina úzce spolupracuje i na smluvním výzkumu v oblasti energy harvesting z lidského pohybu, kde se očekává autonomní napájení biomedicínských senzorů či jiné nositelné elektroniky, tzv. wearable electronics.

Celý vývoj těchto aplikací je založený na multidisciplinárních simulačních výpočtech a tzv. virtuálním prototypování těchto zařízení, kdy ve fázi simulačního vývoje lze efektivně navrhnout elektromechanické parametry energy harvesting generátoru pro danou aplikaci. Výsledný produkt je poté testován na reálné aplikaci.

Výsledky výzkumu v oblasti energy harvesting se pravidelně publikují v řadě odborných periodik a jsou prezentovány na mezinárodních vědeckých konferencích.

Kontaktní osoba
doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.
hadas@fme.vutbr.cz

Výzkum probíhá na Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

2

Tepelné procesy

Silný výzkumný tým tepelných procesů vychází z dlouholeté úspěšné činnosti laboratoře tepla a proudění pod vedením prof. Jaroslava Horského. Ta se zabývá výzkumnou a vývojovou činností zaměřenou na přenos tepla, inverzní úlohy a chlazení, nejčastěji s využitím vodních a vodovzdušných trysek. Další oblastí výzkumu je hydraulický ostřik okují. Výzkumná skupina má zkušenosti s určováním okrajových podmínek přenosu tepla při chlazení horkých povrchů s aplikacemi pro kontinuálním lití, válcování za tepla a s tepelném zpracování.

V posledních letech má výzkumný tým úspěchy na poli výzkumu a vývoje tepelných výměníků z polypropylenových dutých vláken.
Polypropylenová dutá vlákna, s ohledem na jejich nízké výrobní náklady, malou hmotnost a vysokou korozní odolnost, jsou ideální pro výrobu specifických tepelných výměníků pro různorodé použití (především v automobilních systémech).
Tyto kompaktní jednotky mají variabilní využití v průmyslových oborech jako průmyslová chemie, biotechnika, automotiv a další. Jejich nízká hmotnost a kompaktní design umožňují jednoduchý transport a instalaci.

Více o tepelných výměnících zde

Výzkumný tým se dlouhodobě podílí na řešení národních i nadnárodních projektů. Průmyslové projekty jsou v převážné míře založeny na experimentálním výzkumu s následným využitím získaných poznatků do matematických modelů popisujících sledované procesy.

Kontaktní osoba
prof. Ing. Jaroslav Horský, CSc.
horsky@fme.vutbr.cz

Činnosti výzkumného týmu a představení laboratoře

Elektronovy paprsek

Elektronový paprsek

Soustředěný elektronový svazek o velkém výkonu patří k moderním a efektivním nástrojům povrchového ohřevu. Je možno jej využít např. pro svařování, gravírování obrábění a zejména pro povrchové tepelné či chemicko-tepelné úpravy. Z hlediska začlenění do současné strojírenské praxe se jedná o technologii, která umožňuje velmi přesnou lokalizaci a kvantifikaci přísunu energie na určené místo a dovoluje tak zpracování určité přesně ohraničené plochy či tvarového detailu s minimálním přebytkem energie a tedy i minimálním tepelným ovlivněním, deformacemi apod.

 

indukcaky

Laboratoř energeticky náročných procesů

Infrastruktura, kterou je laboratoř vybavena, umožňuje připojit a testovat široké spektrum domácích a průmyslových spotřebičů – kromě praček, sušičů, žehličů a jiné prádelenské techniky, na kterou se laboratoř specializuje, to mohou být např. reaktory, myčky, sterilizátory, chladničky, mrazničky – a dále různá sekundární zařízení – úpravny vody, automatické dávkovače, výměníky tepla, zásobníky tepla, tepelná čerpadla, kogenerační jednotky a podobně. Moderní měřicí technika umožnuje centralizovaný sběr dat z měření nejrůznějších fyzikálních veličin – od měření teplot, tlaků a průtoků přes vlastnosti elektrické sítě po tenzometrické měření deformací konstrukce strojů.

Infrastruktura laboratoře má následující možnosti připojení:

  • topná pára – 7 přípojek STL/VTL (max. DN 40), 7 přípojek NTL (max. DN 65) – k dispozici dvě samostatně regulovatelné větve – STL/VTL: 3–13 bar g, NTL: 0,3–3 bar g (zdroj: parní kotel – jmenovitý výkon 1000 kg/h syté páry @ 13 bar g + akumulátor páry),
  • kondenzát topné páry – 2 přípojky pro STL/VTL (max. DN 25), 2 přípojky pro NTL (max. DN 25),
  • elektrická energie – 18 přípojek @ 230/400 V (max. 3×125 A) – celková kapacita cca 150 kW,
  • zemní plyn – 18 přípojek @ 2 kPa (max. DN 25), 1 přípojka @ 3 kPa (DN 50) – celková kapacita cca 50 m3/h,
  • pitná voda – 18 přípojek @ 3,8 bar g typ. (max. DN 40) – rezervovaná spotřeba cca 5,5 m3/h,
  • upravená voda – 18 přípojek @ 3,6 bar g typ. (max. DN 40) – kapacita duplexní úpravny vody (katex) až 7,5 m3/h ,
  • recirkulovaná voda – 18 přípojek @ 5 bar g typ. (max. DN 40) – nízká sběrná nádrž 0,5 m3 + zásobník 1 m3,
  • tlakový vzduch – 18 přípojek @ 10 bar g typ. (max. DN 20), odtahy (vlhkého) vzduchu – 3–4 přípojky (max. DN 300),
  • odtahy spalin – 3–4 přípojky (max. DN 300),
  • kanalizace – 3 hlavní přípojky DN 100 dále větveny.

Model průmyslové prádelny

Integrací uceleného souboru prádelenské techniky a provozního příslušenství do infrastruktury vznikl plně funkční model průmyslové prádelny s instalovanou kapacitou až 500 kg prádla za směnu s nadstandardním výzkumným zázemím jako model energeticky náročného procesu (ENP).

Hlavní komponenty modelu jsou:

  • 5 průmyslových odpružených praček s kombinovaným parním a elektrickým ohřevem s kapacitou 2× 24 kg, 2× 18 kg, 1× 8 kg,
  • 3 průmyslové bubnové sušiče s plynovým, parním a elektrickým ohřevem s kapacitami 24 kg, 24 kg a 16 kg v daném pořadí,
  • 2 průmyslové válcové žehliče pracovní šíře 2 m a průměrem válce 320 mm s plynovým a elektrickým ohřevem,
  • provozní příslušenství (žehlicí lis, manipulační technika apod.)

Kogenerační jednotka – plynová mikroturbína

Laboratoř je vybavena plynovou mikroturbínou Capstone C30, která při spalování zemního plynu generuje až 30 kW elektrického výkonu a ve spalinách (o teplotě okolo 300 °C) až 90 kW tepelného výkonu (cca 60 kW efektivně). Pořízení této kogenerační jednotky bylo motivováno především výzkumem její integrace do provozu průmyslových prádelen a další energeticky náročných procesů.

Klima komora

Klimatická komora

Klimatická komora slouží ke zkoušení kompletních vozů nebo pouze kabin dopravních prostředků za uvedených klimatických podmínek.

Prováděné zkoušky:

  1. ŽIVOTNOSTNÍ ZKOUŠKY
  • automobilů
  • automobilových dílů
  • fotovoltaických panelů
  • solárních kolektorů
  • zařízení vystavených venkovnímu prostředí
  • chladicích boxů
  • tepelných čerpadel
  1. ZKOUŠKY DLE NOREM
  • ČSN ISO 10263
  • DIN 75220, IEC 68, US-SFTP, MIL-STD 810
  1. TESTOVÁNÍ FUNKČNOSTI
  • klimatizací
  • vytápění
  • chadicích boxů
  1. TESTOVÁNÍ KOMFORTU
  2. POROVNÁNÍ DVOU ZAŘÍZENÍ PŘI STEJNÝCH KLIMATICKÝCH PODMÍNKÁCH


Základní technické parametry

Termodynamické parametry

Teplotní rozsah (se solární simulací)

Teplotní rozsah (bez solární simulace)

Rychlost teplotní změny (IEC 60068-35-5)

Vlhkostní rozsah (se solární simulací)

Vlhkostní rozsah (bez solární simulace)

Stabilita udržování vlhkosti

Rosný bod

Solární simulace

-10° – 50 °C

-40° – 85 °C

+- 1 °C

30 – 60 %RH

30 – 95 %RH

+- 5 RH

5° – 49 °C

10 kW /1000 W/m2

Rozměry komory 

Vnitřní objem                  152m3

Rozměry
– šířka  5 m
– délka 8,85 m
– výška 3,8 m

Dveře pro vozidlo          2,4 x2,2 m

Výměna vzduchu

Vyvětrání                       3000 m3/h
Provoz                             300 m3/h

Měřicí systém

V případě testování v komoře je možné sledovat měřicím systémem postaveným na komponentách NationaI Instrument tyto veličiny:

  • 60 míst měřeno termočlánky typu T
  • 4 míst měřeno přesnými teploměry třídy A Pt100
  • 15 míst relativní vlhkost 5-95 % RH
  • 3 místa solární zaření pyrometrem
  • hluk
  • vibrace

Bližší informace o měřícím systému jsou v samostatném článku.

Více o laboratoři

GameBird GB1 / G-IGBI

Letecký výzkum

Výzkum v oblasti leteckého průmyslu na Fakultě strojního inženýrství začal již v r. 1937 a patří tak dlouhodobě mezi tradiční součást VaV na fakultě. Letecký ústav nabízí širokou škálu služeb v oblasti aerodynamiky, designu, pevnosti a spolehlivosti komplexních leteckých systémů nebo leteckého provozu.

Výzkum probíhá zejména v následujících oblastech:

Aerodynamika
V rámci této skupiny se tým zaměřuje na koncepční návrhy letadel a jejich částí, numerické simulace proudění, mechaniku letu, měření v aerodynamických tunelech či letová měření.

Pevnost
Činnost skupiny se zabývá pevnostními analýzami letounů nebo jejich částí, a to včetně certifikací letounů podle předpisu CS-22, CS-23 (statické analýzy, simulace šíření únavových trhlin, hodnocení životnosti, dynamické analýzy).

Činnost se zaměřuje také na vývoj draků malých letounů z kovových a kompozitních materiálů – od návrhu konstrukcí přes pevnostní analýzu a návrh technologie výroby až po stavbu prototypu.
Skupina disponuje bohatými zkušenostmi z vývoje řady letadel.

Soustavy a spolehlivost
Skupina se zaměřuje na podporu vývoje nových soustav letadel a na perspektivní technologie zvyšující bezpečnost a redukující náklady v letectví.
Provádí analýzy bezpečnosti a spolehlivosti nově navrhovaných soustav letadel podle požadavků leteckých předpisů EASA CS a FAA FAR, resp. požadavků ESA pro kosmická zařízení. V rámci diagnostiky provádí návrh a optimalizaci diagnostických systémů pro použití v letectví. Zabývá se také zkouškami odolnosti vybavení pro použití v letectví.

Letecký provoz
Skupina se zabývá většinou aspektů letového provozu – od analýz bezpečnosti civilní letecké dopravy, přes zpracování marketingových analýz až po sledování národní a mezinárodní legislativy EASA a ICAO včetně pomoci při zavádění nových směrnic ve společnostech zabývajících se leteckým výcvikem a obchodní leteckou dopravou.

Výzkumné týmy se dlouhodobě věnují řešení náročných výzkumných úkolů jak v rámci grantových projektů, tak i smluvního výzkumu pro průmyslové partnery. Mezi ty patří např. AERO Vodochody, Honeywell či Evektor.


Kontaktní osoba
doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph. D.
juracka@fme.vutbr.cz

Výzkum probíhá na Leteckém ústavu

Optický tribometr

Tribologie

Výzkum je veden prof. Ing. Ivanem Křupkou, Ph.D., mezinárodně uznávaným odborníkem v oboru tribologie.
Činnost výzkumného týmu vedla již v 90. letech k vývoji nové měřicí metody pro studium velmi tenkých mazacích filmů – kolorimetrické interferometrie, která zásadním způsobem ovlivnila další směřování výzkumu. Umožnila totiž získat detailní informace o chování mazacího filmu přímo v mazaném kontaktu třecích těles.
Výzkumný tým se v roce 2011 rozdělil na tři skupiny:

Skupina Elastohydrodynamického mazání se zabývá chováním velmi zatěžovaných strojních součástí (valivých ložisek, ozubených soukolí ad.). Jde zejména o studium chování mazacího filmu prostřednictvím měření nejen jeho tloušťky a teploty, ale i tření a opotřebení s ohledem na provozní podmínky mazaného kontaktu. Výzkum pokrývá různé typy kontaktů (bodové, eliptické i liniové) vyskytující se v praktických aplikacích.

Skupina dlouhodobě spolupracuje s řadou průmyslových firem, například Inna Schaeffler (DE), Koyo Bearings, Daido Metal Czech.

Skupina Biotribologie je týmem, který svoji činnost zaměřil na výzkum v oblasti kloubních náhrad. V souvislosti s vývojem medicíny je toto téma vysoce aktuální a výsledky výzkumu mohou pomoci navrhnout a vyrobit moderní kloubní náhrady, které splňují všechny požadavky na jejich bezpečnost, odolnost, životnost a celkovou funkčnost.
Dlouhodobě spolupracuje například s Fakultní nemocnicí Olomouc.

Skupina Kolejové dopravy se zaměřila zejména na interakci kola a kolejnice v kolejové dopravě. Aplikací vhodných modifikátorů tření lze snížit hlukovou emisi, optimalizací procesu pískování zase snížit prašnost. Výzkumem lze významně přispět k optimalizaci provozu kolejových vozidel, a tím zajistit efektivní a environmentálně šetrnou kolejovou dopravu.
Tým dlouhodobě spolupracuje například s firmou TriboTec, dodavatelem mazacích a pískovacích systémů.

Výsledky všech výzkumných skupin jsou publikovány v prestižních odborných časopisech (Tribology transactions, Journal of biomedical materials research, Tribology International aj.)

Kontaktní osoba
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D
krupka@fme.vutbr.cz

Tribologický výzkum probíhá na Ústavu konstruování

VIDEO SPOT

image

3D laboratoř

Více o 3D laboratoři

V následujících oblastech disponuje 3D laboratoř tímto přístrojovým vybavením:

RAPID PROTOTYPING

SLM – kovový 3D tisk

SLM 280 HL – Selective Laser Melting
Parametry zařízení

Velikost pracovního prostoru: 280 x280 x 350 mm

Tiskové materiály: Nerezová ocel (1.4404, 1.4410), Nástrojová ocel (1.2344, 1.2709), Kobalt -chrom (2.4723 / ASTM F75), Niklové slitiny (Inconel 625, Inconel 718), Titanové slitiny (TiAl6Nb7, TiAl6V4), Hliníkové slitiny (AlSi12, AlSi10)

Tloušťka vrstvy: 20 μm – 100 μm
Výkon laseru: 400W, YLR-Faser-Laser
Rychlost stavby: 35 ccm/h
Min. tloušťka stěny: 180 μm
Podpůrné struktury: ANO
Post-processing: otryskání

Data pro tisk je vhodné dodat ve formátu: STL, STEP, SAT, X_T, X_B

Technologie Selective Laser Melting (SLM) umožňuje výrobu unikátních dílů, prototypů a testovacích vzorků s komplikovanou geometrií nebo vnitřní strukturou, jenž jsou obtížně vyrobitelné konvenčními technologiemi. Díl je vytvářen postupným nanášením tenkých vrstev práškového kovu, které jsou spékány laserovým paprskem. Proces produkuje homogenní kovové díly přímo na základě 3D CAD dat. Stavba dílu probíhá v inertní atmosféře N2, díky které je možné deklarovat čistotu zpracovávaného materiálu.

3D tisk plastů

Dimension sst 1200es
Parametry zařízení

Velikost pracovního prostoru: 250 x 250 x 300 mm
Materiál: ABS+
Tloušťka vrstvy: 0,25 mm a 0,33mm
Podpůrné struktury: ANO
Post-processing: není nutný, barvení, otryskávaní
Cena dílu závisí na velikosti modelu – tj. spotřebovaném materiálu a následných úpravách
Cena stavěcího materiálu: 17 Kč s DPH/ cm3
Cena podpůrného materiálu: 17 Kč s DPH/ cm3
Data pro tisk je vhodné dodat ve formátu: STL, STEP, SAT, X_T, X_B

Přenesení nápadu z CAD systému přímo do Vašich rukou je nejúčinnější způsob, jak analyzovat navrhovaný design. Koncepční modely Vám pomohou učinit zásadní rozhodnutí v počáteční fázi vývoje produktu, kde ušetříte čas i peníze na pozdějších změnách ve výrobě. Na 3D tiskárně Dimension jsme pro Vás schopni vyrobit pevné 3D modely z ABS plastu, které jsou dostatečně odolné pro použití jako provozní či testovací díly. Dimension 3D modely se nekroutí, nezmenšují a neabsorbují vlhkost, protože jsou vyrobeny ze stejného ABS materiálu, který se dnes používá k výrobě většiny spotřebitelských produktů.

Celobarevný 3D tisk

ZPrinter 650
Parametry zařízení

Velikost pracovního prostoru: 254 x 381 x 203 mm
Materiál: Sádro-kompozitní prášek
Tloušťka vrstvy: 0,089 – 0,102 mm
Podpůrné struktury: Nejsou nutné
Post-processing: solný roztok, nízko-viskózní vosk, originální Zbond (kyanoakrylát)

Cena dílu závisí na velikosti modelu – tj. spotřebovaném materiálu a následných úpravách

Cena stavěcího materiálu: 20 Kč s DPH/ cm3

Data pro tisk je vhodné dodat ve formátu: STL, STEP, SAT, X_T, X_B, VRML (barevný 3D tisk)

Zařízení ZPrinter® 650 je jedinečná 3D tiskárna schopná tisknout jakékoliv 3D objekty bez tvarového omezení současně v plných, živých barvách. ZPrinter® 650 obsahuje pět tiskových hlav, které umožňují 24 bitový tisk (390 tis. barev) v rozlišení 600 x 540 dpi. Model je vytvářen postupným nanášením tenkých vrstev sádrokompozitního prášku a tiskem speciálních barevných lepidel dle geometrie a textury dílu.

3D DIGITALIZACE

3D optická digitalizace

ATOS TripleScan 8M
Parametry zařízení

Rozlišení CCD čipu: 2×8 000 000
Plocha měření mm2:  38×29 – 2000×1500
Hustota bodů: 0.04 -0.1mm

Umožňuje:
Rekonstrukci a kontrolu geometrie skenovaného objektu
Porovnání výrobku s primárními CAD daty
Tvorbu primitiv na skenovaných datech a měření geometrie
Optimalizaci polygonální sítě
3D skenování včetně textury a barvy povrchu
Vyhodnocování geometrických tolerancí

Počítačová tomografie

GE v|tome|x L 240
Parametry zařízení

– 240 kV / 320 W otevřená mikrofocusační X-ray trubice
– 180 kV / 15 W nanofocusační trubice
– segmentace částí objektu podle rozdílné hustoty, statistická analýza pórů a inkluzí
– extrakce povrchu (export do CAD, porovnání geometrie s výkresem)
– metrologie (měření rozměrů a polohy i složitých a nepřístupných částí
– měření tloušťky stěny
– velikost objektů od desetin mm až po stovky mm
– maximální velikost vzorku – ø 500×800 mm (rozhodující je velikost opsaného válce),
– hmotnost 50 kg
– rozlišení typicky 1/1000 průměru vzorku

Mikrofokusační systém pro počítačovou tomografii s vysokým rozlišením (micro ct) pro 3D počítačovou tomografii a 2D nedestruktivní kontrolu pomocí rentgenového záření (např. odlitků, svarů, elektronických přístrojů aj.)
Trojrozměrný obraz vzniká numerickou rekonstrukcí (výpočtem) z rentgenových snímků nasnímaných během otáčením objektu kolem jedné osy otáčení. Obraz je interpretován jako série řezů nebo trojrozměrný objekt.

OBRÁBĚNÍ

Robotooling

Robot KUKA 60HA
Parametry zařízení

– přesnost lineárního posuvu: ± 0,16mm
– max. nosnost: 60kg
– max. dosah: 203cm
– velikost pevného upínacího stolu: 200 x 120cm
– rotační stůl KPF-V500 variante3: průměr 85cm, max. výška obrobku 120cm

Průmyslové roboty konstrukční řady HA jsou koncipovány pro vysoce precizní požadavky. S přesností lineárního posuvu ± 0,16mm a dosahem přes dva metry, bývají používány i pro frézovací aplikace, na které je zaměřena zejména naše laboratoř.

Obrábění

Charly 2U
Parametry zařízení

Velikost pracovního prostoru: X 600 mm; Y 420 mm; Z 280 mm
Max. průměr nástroje 15mm.
Otáčky vřetene: 10 000 – 24 000 rpm
Výkon vřetene: 1,1kW

Jsme schopni realizovat 3-osé obrábění dílů ze dřeva a plastů. Využíváme CNC frézku Charly robot 2U pro obrábění dílů s vyšší přesností, např. formy pro vakuové formování plastů, master modely pro odlévání do silikonových forem apod.

Více o 3D laboratoři

Optický tribometr

Laboratoř tribologie

Laboratoř tribologie disponuje tímto přístrojovým vybavením:

  • Optický tribometr
  • 3D optický profilometr Bruker ContourGT-X8′
  • Tribometr Mini Traction Machine
  • Nanoindentor (TriboIndenter) Hysitron TI 950
  • Univerzální tribometr Bruker UMT Tribolab
  • Multifunkční tribometr R-TEC
  • Vysokorychlostní kamera Phantom v710
  • Infračervená termovizní kamera FLIR SC5500-M
  • Rotační viskozimetr Haake Rotovisco 1
  • Simulátor kontaktu kola a kolejnice s reálnou geometrií
  • Dvoudiskové experimentální zařízení
  • Stanice R-mat
  • Univerzální zařízení pro trvanlivostní zkoušky ložisek
  • Simulátor kyčelního kloubu v kombinaci s optickou interferometrií

Specifikace přístrojů:

Optický tribometr
Tribologický simulátor, ve kterém je tenký mazací film vytvářen ve styku mezi rotujícím skleněným (safírovým) kotoučem a otáčející se ocelovou kuličkou. Oba třecí povrchy mohou být nezávisle poháněny servomotory, které jsou řízeny programovatelnými měniči frekvence. To umožňuje experimentální modelování provozních podmínek vyskytujících se ve strojních uzlech. Tribometr je dostupný v konfiguraci kulička-disk s optickou interferometrií, fluorescenční mikroskopií a infračervenou termovizní kamerou.

Parametry:
* Zatížení do 50 N,
* rychlost třecích povrchů až 4 ms-1,
* kontaktní tlak (Hertz) až 1,5 GPa pro bodový kontakt,
* rozsah měření tloušťky mazacího filmu 1 až 1000 nm,
* teplotní rozsah měření do 70 °C.

Využití zařízení:
* Studium chování mazaných kontaktů provozovaných za podmínek elastohydrodynamického, smíšeného a mezného mazání, popřípadě nedostatečného zásobování kontaktu mazivem,
* simulace chování mazaného kontaktu s proměnnými parametry (rychlost, zatížení),
* posouzení vlivu mazivostních přísad a topografie třecích povrchů na utváření mazacího filmu.

3D optický profilometr Bruker ContourGT-X8′
Optický profilometr s vysokou rychlostí, přesností a rozsahem pro bezkontaktní 3D měření inženýrských povrchů (polovodičových součástek, přesných mechanických součástí) včetně ovládacího software. Profilometr ContourGT-X8 je jeden z nejpokročilejších optických interferometrických profilometrů dostupný v současnosti na trhu.

Parametry:
* Zvětšení od 0,5× po 200×,
* rozlišení 0,01 nm,
* skenovací rozsah v ose „z“ 0,1 nm – 10 mm,
* skenovací rychlost 92.5 μm/s,
* opakovatelnost

Využití zařízení:
* Stanovení 3D topografie povrchů strojních částí,
* schopnost měření s vysokým vertikálním rozlišením v širokém zorném poli,
* automatizovaná měření pro metrologie a kontrolu kvality.

Tribometr Mini Traction Machine
Tribometr pro měření třecích charakteristik mazaných a nemazaných kontaktů v širokém rozsahu otáček a skluzů. Jednou z hlavních aplikací, při kterých se MTM využívá je mapování trakce maziv za podmínek, které se běžně vyskytují u spalovacích motorů. Software umožňuje nadefinovat testovací profil obsahující sekvenci teplot, zatížení a rychlostí, doplňkové funkce obsahují měření opotřebení tvrdých vrstev, popřípadě měkkých kontaktů.

Parametry:
* Zatížení 0 – 75 N,
* kontaktní tlak až 1,25 GPa,
* rychlost do 4 ms-1,
* možnost prokluzu 0 – 100 %,
* měřicí teplota až 150 °C,
* objem testovaného vzorku 35 ml (volitelně 10 ml).

Využití zařízení:
* Analýza mazacích filmů v náhradách velkých kloubů člověka,
* měření Stribeckovy křivky – analýza tření a trakce,
* měření měkkých kontaktů (těsnění), tření pístů a různá měření opotřebení.

Nanoindentor (TriboIndenter) Hysitron TI 950
Automatizované, vysoce výkonné zařízení na podporu moderních nanomechenických technik charakterizace povrchů. Možnost nanovrypové zkoušky s vysokým rozlišením jak u aplikované síly v průběhu experimentu, tak u velmi přesného umístění a provedení vrypů. Komplexní analýzu mechanických a tribologických vlastností tenkých vrstev, povlaků a plazmaticky ošetřených povrchů od nano až po mikroúrovně.

Parametry:
* Rozsah XY posuvu: 250 mm × 150 mm,
* rozlišení posuvu: 500 nm,
* bitové rozlišení při měření síly:   * šum pro zátěž: * minimální kontaktní síla: ≤70 nN,
* rozlišení ve stanoveném posuvu: <0,02 nM
* šum pro posuv: <0,2 nm,
* teplotní drift: <0,05 nm/sec

Využití zařízení:
* Zjištění topografické informace o měřeném povrchu,
* sledování a kvantifikování celkového nanoopotřebení užitím in-situ zobrazování,
* měření Youngova modulu, tvrdosti, pevnosti a dalších mechanických vlastností pomocí nanoindentace.

Univerzální tribometr Bruker UMT Tribolab
Univerzální počítačem řízený tribometr sloužící pro charakterizaci tribologických procesů (opotřebení, vliv maziv na třecí povrchy, mikro-tvrdost, adheze) s možností simulace různých tribologických podmínek (vysoké teploty, zatížení).

Parametry:
* Vysokofrekvenční reciproční modul s rozsahem posuvu 0,2-30 mm, frekvence v rozsahu 0,3-50 Hz,
* teplotní komora s rozsahem do 400°C,
* 2-osý senzor síly s rozsahem od 0,2 N do 20 N,
* 2-osý senzor síly s rozsahem od 10N do 1000N,
* vertikální rozsah posuvu do 150 mm, rozlišení polohy 0,25 um, rychlost v rozsahu od 0,002 do 10 mm.s-1

Využití zařízení:
* Měření mikrotvrdosti dle Rockwella, Knoopa, Vickerse, Shore A, D,
* testování materiálů za vysokých teplot,
* testy maziv,
* měření velmi malých třecích sil.

Multifunkční tribometr R-TEC
Zařízení slouží pro standardní tribologické a mechanické zkoušky v rámci jednoho zařízení. Měřicí procesy jsou plně automatizovány a kontrolovány pomocí software.

Parametry:
* Zatížení od jednotek nN až do 2000 N,
* vysoký rozsah teplot pro tribologické testy, až 1000 °C pro Pin-on-Disc,
* konfigurace Ball-on-Disc, Pin-on-Disc, Block on Ring,
* lineární reciproční pohyb do max. 60 Hz,
* různé ASTM/DIN/ISO tribologické testy.

Využití zařízení:
* studium tření, opotřebení a mazání,
* materiálový výzkum (kovy, keramika, polymery, biomateriály),
* tribologické testy povlaků a vrstev (scratch test).

Vysokorychlostní kamera Phantom v710
Vysokorychlostní kamera s rozlišením až 1280 x 720 (720p) pro zachycení velmi rychlých tribologických procesů a změn v tloušťce mazacího filmu umožňuje záznam až 8360 (při rozlišení 720p) snímků za sekundu. Kamera umožňuje laboratorní a venkovní použití při výzkumu a vývoji strojů, zařízení a jejich částí s možností plné dokumentace probíhajících dějů.

Parametry:
* Záznam při rozlišení 1280 x 720 (720p) až 8360 snímků za sekundu,
* při rozlišení 128 x 32 až 685 800 snímků za sekundu,
* minimální expozice 1 µs (volitelně 300 ns),
* propustnost až 7 Gpx/s,
* velikost pixelu 20 µm.

Využití zařízení:
* Pevnostní a dynamické zkoušky materiálů,
* prototypové zkoušky strojů a zařízení,
* crash testy, lomové zkoušky materiálů, reakce chemických sloučenin,
* testování rychlosti a účinnosti bezpečnostních prvků,
* měření tenkých mazacích filmů za nestacionárních provozních podmínek.

Infračervená termovizní kamera FLIR SC5500-M
Pro studium termálních stacionárních i nestacionárních dějů a efektů probíhajících v kontaktu třetích těles. Kamera umožňuje analýzu rozložení teplotního pole na povrchu tělesa bezkontaktním způsobem.

Parametry:
* Rozlišení 320 x 256 pixelů,
* velikost pixelu na snímacím senzoru 30 x 30 μm,
* spektrální rozsah kamery od 2,5 do 5,0 μm,
* nejkratší expoziční čas 50 μs,
* snímková frekvence při plném rozlišení 200 Hz,
* bitová hloubka IR výstupního signálu 14 bitů,
* teplotní kalibrace pro minimální rozsah teplot 20 až 300 °C.

Využití zařízení:
* Monitorování změn v infračerveném spektru vyzařovaném mazacím filmem pro studium vlivu provozních podmínek na rozložení teploty v mazacím filmu,
* výzkum v oblasti tribologie povrchových úprav a extrémních provozních podmínek.

Rotační viskozimetr Haake Rotovisco 1
Viskozimetr pro studium viskoelastických vlastností kapalin. Mimo širokorozsahové měření viskozity kapalin (rozsah 1 až 105 mPas) a její časové závislosti lze měřit jejich tokové chování, studovat tixotropii, deformační chování látek a stanovovat bod tečení vysoce viskózních materiálů.

Parametry:
* Točivý moment: 0,1 – 50 mNm,
* otáčky: 0,0125 – 1000 min-1,
* úhlové rozlišení: 5 μrad,
* rozsah měření viskozity kapalin: 1 až 105 mPas,
* rozsah teplot: -20 až +200 °C.

Využití zařízení:
* Studium viskozity a jejího nelineárního chování (např. tixotropie) v širokém rozsahu viskozity, od vody po vysokou viskozitu gelů, olejů, past, asfaltů atd.,
* tokové chování, deformační chování látek, stanovení bodu tečení vysoce viskózních materiálů.

Simulátor kontaktu kola a kolejnice s reálnou geometrií
Simulátor kola a kolejnice v plném měřítku (s reálnou geometrií kontaktu) umožňuje studovat kontakt třecích těles při plném skluzu pro různá maziva a modifikátory tření.

Parametry:
* Maximální rychlost skluzu 1 ms-1,
* kontaktní tlak (Hertz) až 0,5 GPa (UIC-ORE vs. UIC60),
* geometrické měřítko 1:1.

Využití zařízení:
* Studium tření, opotřebení a mazání v oblasti kolejové dopravy,
* možnost optického pozorování kontaktní oblasti.

Dvoudiskové experimentální zařízení
Dvoudiskové zařízení s možností přesné kontroly skluzu pro stanovení adhezivních křivek. Zařízení umožňuje studium vlivu různých kontaminantů (voda, mazivo, listí, písek) ve třecím kontaktu a v laboratorním měřítku s možností sklonu disku.

Parametry:
* Maximální rychlost valení 6 ms-1,
* kontaktní tlak (Hertz) až 1 GPa (liniový kontakt),
* geometrické měřítko 1:12 (1:3).

Využití zařízení:
* Studium tření a opotřebení v oblasti kolejové dopravy,
* možnost optického pozorování kontaktní oblasti.

Stanice R-mat
Sledování rozvoje kontaktního poškození kovových a keramických materiálů na radiálních zkušebních strojích (příp. s vlivem rozdílných mazacích podmínek), zjišťování životnosti ložisek apod. Měřeným vzorkem je váleček, po jehož povrchu se odvalují dva kotouče s přesně definovaným tvarem, přitlačované stanovenou silou. V průběhu zkoušky se na povrchu vzorku postupně vytváří „stopa“ a při dostatečném zatížení vznikají i bodové poruchy – pitting.

Parametry:
* Průměr vzorku max. 10 mm,
* přítlačná síla 930 N,
* kontaktní tlak 5 000 MPa.

Využití zařízení:
* Stanovení vlivu velikosti defektu na třecích površích na únavovou životnost,
* simulace vlivu defektů na rozložení tlaku v mazaném kontaktu,
* stanovení vlivu povrchových úprav a maziv na kontaktní únavu.

Univerzální zařízení pro trvanlivostní zkoušky ložisek
Provoz testovacích stanic je řízen pomocí software, který umožňuje online diagnostiku, záznam měření a registraci důležitých charakteristik ložiska. Mezi sledované parametry patří doba chodu zkoušeného ložiska, teplota vnějšího a vnitřního kroužku a vibrace. Zařízení rovněž automaticky zastaví stanici při vzniku únavového poškození ložiska (pittingu), případně při zvýšení teploty nad stanovený limit. Vibrace jsou snímány piezoelektricky, kombinovaným snímačem teploty a vibrací z vnějšího kroužku.

Parametry:
* Velikost ložisek do ø 100 mm,
* zatížení do 15 kN,
* rychlost do 3 000 ot/min,
* možnost testovat až 4 ložiska na jednom zařízení současně.

Využití zařízení:
* Stanovení trvanlivosti ložisek,
* stanovení vlivu materiálů, maziv a tepelného zpracování na kontaktní únavu.

Simulátor kyčelního kloubu v kombinaci s optickou interferometrií

Zařízení slouží k simulaci artikulace kyčelního kloubu v lidském těle. Umožňuje testování reálných kyčelních endoprotéz z hlediska součinitele tření, opotřebení a pozorování vývoje mazacího filmu v kontaktní oblasti. Toho je docíleno použitím skleněné kloubní jamky, přes kterou je možné kontakt pozorovat pomocí mikroskopu a vysokorychlostní kamery. Simulátor umožňuje pohyb v rovině flexe-extenze, dále aplikovat různá zatížení a temperovat kloubní komponenty na teplotu 37 °C (teplota lidského těla).

Parametry:
* Rozsah zatížení kloubu 250 – 2000 N,
* flexe-extenze kloubu ± 16° s frekvencí 0,5 Hz,
* temperace kloubních komponent na 37 °C,
* lineární elektromotor pro vyvozování kontinuálního pohybu.

Využití zařízení:
* Pozorování vývoje tloušťky mazacího filmu v kontaktu hlavice a jamky kyčelního kloubu,
* kvantifikace opotřebení kyčelní endoprotézy,
* stanovení součinitele tření mezi hlavicí a jamkou.

Aerospace group

Zkušebna letecké techniky

Zkušebna letecké techniky se zabývá těmito činnostmi:

  • Průkazné ověřovací zkoušky leteckých konstrukcí – zkušebna je oprávněna Úřadem pro civilní letectví č. L-3-040/9 k provádění průkazných a ověřovacích zkoušek konstrukce draku letounů podle předpisů CS a FAR.
  • Únavové zkoušky – návrh a provádění únavových zkoušek vzorků a konstrukčních celků (křídlo, drak letounu atp.).
  • Zkoušky materiálů – materiálové zkoušky vzorků, zkoušky kompozitních materiálů s vlivem prostředí (teplo, vlhko).
  • Měření mechanických veličin – měření mechanických veličin elektrickou cestou až do počtu 172 kanálů a vzorkovací frekvenci až 250000 vzorků za sekundu s možností synchronního záznamu rychlo-kamerou.
  • Deformační a napěťová analýza – napěťová nebo deformační analýza mechanických celků nebo vzorků s použitím bezkontaktního optického systému Pontos a Aramis.
  • Zkoušky za letu – zkoušky letadel za letu s možností využití systému pro bezdrátový přenos dat, nárazové zkoušky; základní frekvenční analýza.
Dynamometer

Speciální elektrické stroje

Výzkumný tým speciálních elektrických strojů je veden doc. Ing. Čestmírem Ondrůškem, CSc., renomovaným expertem v oblasti silnoproudé elektrotechniky, elektrických strojů a pohonů. Skupina se zaměřuje především na speciální aplikace elektrických strojů a pohonů vyžadujících inovativní a nekonvenční přístupy k jejich výzkumu a vývoji. Šíří odborného záběru se jedná o skupinu interdisciplinárního charakteru díky výzkumu zahrnujícímu elektromagnetismus, termodynamiku, mechaniku těles, výkonovou elektroniku a řízení.

Kompetence skupiny zahrnují především:

  • Vyhodnocení koncové aplikace a odvození specifikace na úrovni systému i dílčích komponent
  • Systémový návrh elektrických strojů a pohonů
  • Analytický a numerický návrh elektrických strojů rozmanitých topologií a funkčních principů, jako např. strojů radiálních, axiálních a transversálních z hlediska orientace magnetického toku, či strojů asynchronních, synchronních (buzených elektromagneticky, permanentními magnety) nebo stejnosměrných z hlediska provozního principu
  • Optimalizace elektrických strojů výše jmenovaných topologií na základě kritických parametrů
  • Stavba prototypů a příprava zkušebních přípravků
  • Měření elektrických strojů, pohonů a výkonové elektroniky ve špičkově vybavených laboratořích, včetně interpretace výsledků
  • Podpora průmyslových partnerů při vývoji produktů

Skupina pokrývá svými aktivitami široké spektrum aplikací. Mimo jiné bylo vyvinuto spektrum trakčních pohonů pro automobilní aplikace, včetně synchronních strojů s permanentními magnety v provedení s axiálním i radiálním tokem, či synchronních reluktančních strojů. Dedikovaný výzkum je věnován vysokorychlostním asynchronním strojům s využitím např. v elektrifikovaných turbodmychadlech.

Vícero variant synchronních generátorů je zkoumáno pro využití v energetice, včetně speciálního stroje s permanentními magnety v axiálním uspořádáním pro vodní turbíny. Generátory pro konvenčnější aplikace jsou především optimalizovány za účelem zlepšení provozních parametrů.

Aktivity výzkumníků zahrnují i speciální průmyslové aplikace, jako jsou například vysokorychlostní pumpy s využitím v jaderných elektrárnách.

Skupina reflektuje ve svém výzkumném zaměření náměty pocházející od průmyslových partnerů a je velmi otevřená navazování spolupráce na projektové bázi.

Kontaktní osoby
Doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc.
ondrusek@feec.vutbr.cz

 Ing. Erik Odvářka, Ph.D.
odvarka@fme.vutbr.cz

3352

Laboratoř sprejů

Pracoviště má 15leté zkušenosti ve výzkumu rozprašovacích trysek. Pro tuto činnost provozuje v ČR unikátní laboratoř trysek s vybavením, které je srovnatelné s jinými špičkovými evropskými pracovišti. Typické využití je výzkum a diagnostika atomizačních trysek pro automobilový průmysl, spalovací komory turbomotorů, odsiřovací zařízení, chlazení v ocelářském průmyslu, spalování odpadních paliv, farmaceutický průmysl, vlhčení vzduchu atd.

Vybavení laboratoře umožňuje zkoušení trysek ve velkém rozsahu provozních tlaků, průtoků a provozních kapalin na studeném zkušebním zařízení s komplexním měřením jejich vlastností: průtočné charakteristiky, vnitřní proudění, časově/frekvenčně a prostorově rozlišené charakteristiky velikosti, rychlosti a koncentrace kapek ve spreji, hmotnostní toky kapaliny, geometrie spreje.

Možnosti zkušebny

  • zkoušení tlakových, dvou- a tří-médiových pneumatických trysek
  • tlak kapaliny do 3 MPa, průtok do 2000 l/hod, teplotní stabilizace 15 – 50 °C
  • provoz s uhlovodíkovými palivy (oleje, kerosin), vodou a suspenzemi
  • tlak vzduchu do 1,5 MPa
  • počítačově řízené 3D traverzovací zařízení
  • zařízení pro přípravu a rozstřik suspenzí
  • měření tlaku, teploty, průtoku provozních médií, sběr dat systémem NI CompactDAQ
  • měření sprejů moderními laserovými diagnostickými metodami: fázová Dopplerovská anemometrie, Particle Image Velocimetry, optická paternace (Planar Laser-Induced Fluorescence)

Prováděné činnosti

  • výzkum, vývoj a zkoušení různých typů rozprašovacích trysek, injektorů a nebulizérů
  • návrh tlakových a dvoumédiových trysek typu effervescent s pomocí vlastních metodik, návrh trysek pro vysoce viskozní kapaliny, odpadní paliva a suspenze s pevnými částicemi
  • měření vlastností sprejů s využitím moderních laserových diagnostických metod jako vstupní data pro počítačové (CFD) modely
  • vizualizace vnitřního proudění v tryskách a výzkum dvoufázového toku
  • výpočet dvoufázového výtoku – kapalina-plyn s vlastním softwarem
  • hodnocení stability sprejů pomocí publikovaných i vlastních metod

Používaná technika

2

Laboratoř aerosolů

Na pracovišti je systematicky a na současné úrovni techniky budováno zázemí pro experimentální studium transportu a depozice aerosolů. Laboratoř aerosolů je vybavena moderními přístroji pro přípravu a experimentální studium kapalných i pevných částic. Výzkumné činnosti zde jsou aktuálně zaměřeny např. na objasnění transportu různých typů částic a hodnocení účinnosti jejich depozice při inhalaci do lidských plic. Základem laboratoře je zkušební trať pro přípravu aerosolu, jeho směšování se vzduchem a měření provozních parametrů proudění.

Připravovat lze kapalné a pevné aerosoly o velikosti 0,1 ÷ 10 µm a koncentracích až 106 cm-3, provádět měření pohybu, velikosti částic a koncentrace částic a jejich morfologie. Pracoviště má vlastní know-how s patentovou ochranou pro výrobu složitých, např. biologických modelů.

Vybavení laboratoře

Nabízíme

  • příprava kapalných i pevných kulových, porézních a vláknitých aerosolů
  • měření velikosti a koncentrace aerosolů různými metodami
  • hodnocení morfologie částic pomocí optické mikroskopie
  • studium proudění dvoufázové směsi vzduch-aerosol ve volném prostoru i ve složitých modelech pomocí moderních optických metod, možnost generovat oscilační proudění
  • měření depozice aerosolu na modelech pomocí různých metod
Dragon6

Studentská formule

Konstrukční tým TU Brno Racing je tvořen převážně studenty Ústavu automobilního a dopravního inženýrství na Fakultě strojního inženýrství VUT v Brně.
Zázemí pro práci poskytlo NETME Centre ve svých prostorách.

Konstrukční tým spolupracuje s odborníky z dalších skupin a subjektů (ÚMVI, 3D laboratoř) i dalšími partnery (Bosch, Honeywell, ŠKODA Auto aj.) a dlouhodobě se mu daří obsazovat přední příčky na závodech v České republice i mimo ni.

V roce 2015 se například s formulí Dragon 5 umístil na 2. místě na závodě FSAE v Itálii.

Na jaře roku 2016 představil tým nový model studentské závodní formula s názvem Dragon 6.
Je historicky nejlehčím vozem z dílny TU Brno Racing a z nuly na sto se dostane za 3,6 sekundy.

Více o studentské formuli se dočtete zde. 

lab_oficial

Energeticky náročné procesy

Výzkumný tým se zabývá efektivním využíváním zdrojů (energie, vody, surovin a lidské práce) v průmyslových procesech. Pomocí různých organizačních opatření, zvýšené automatizace procesů nebo konkrétních úsporných opatření se snaží zvýšit účinnost procesu a snížit provozní náklady. Návrh řešení je vždy prováděn na míru konkrétnímu provozu. Základem je vždy komplexní analýza výchozího stavu provozu vč. energetického auditu. Výsledkem je promyšlená optimalizace procesu založená na reálných provozních datech a dlouholeté zkušenosti výzkumného týmu.

Výzkumný tým využívá pro praktické ověřování svých návrhů moderní laboratoř. Infrastruktura, kterou je laboratoř vybavena, umožňuje testování široké škály spotřebičů za účelem určení jejich účinnosti a dalších provozních charakteristik. Může jít o pračky, sušiče, myčky, odparky, různé reaktory apod. včetně jejich domácího provedení. Pozornost je věnována také sekundárním zařízením, jako jsou úpravny vody, automatické dávkovače, výměníky a zásobníky tepla aj.

V současné době je v laboratoři nainstalován ucelený soubor prádelenské techniky a provozního příslušenství. Tím vznikl plně funkční model průmyslové prádelny s instalovanou kapacitou až 500 kg prádla za směnu s nadstandardním výzkumným zázemím. Využíván je k výzkumu jako modelový příklad energeticky náročného procesu (ENP).

Vedoucí výzkumu pravidelně publikují v řadě odborných periodik a jsou spoluřešiteli národních i mezinárodních projektů.

Kontaktní osoba
Ing. Vítězslav Máša, Ph.D.
masa@fme.vutbr.cz

Výzkum probíhá na Ústavu procesního inženýrství

Fracture_SEM

Lomová mechanika a mikromechanika kompozitů

Ve skupině/odboru lomové mechaniky působí jeden profesor a dva docenti na plný úvazek a jeden docent na částečný úvazek, tři odborní asistenti a 2 doktorandi. Oficiálně vznikla tato skupina v roce 2015, nicméně neoficiálně existuje již přes 8 let, kdy byla součástí velkého odboru inženýrské mechaniky. Skupina se soustřeďuje na teoreticko-výpočtové aspekty lomové mechaniky heterogenních materiálů a kompozitů. Díky velmi úzké spolupráci se skupinou křehkého lomu na Ústavu fyziky materiálů AVČR, primárně zaměřené na experimentální výzkum, má naše skupina rovněž velmi flexibilní přístup ke všem potřebným experimentálním datům.

HLAVNÍ AKTIVITY SKUPINY

  • Analyticko/numerické simulace porušování materiálů
  • Lomová mechanika obecných koncentrátorů napětí
  • Predikce šíření trhliny v oblasti materiálových rozhraní
  • Lomová mechanika anizotropních a nehomogenních materiálů
  • Modelování vícevrstvých struktur a analýza jejich odezvy na různé provozní podmínky
  • Modelování odezvy keramických pěn na mechanické zatížení
  • Optimalizace designu a struktury kompozitních materiálů s cílem zvýšit jejich odolnost vůči lomu
  • Teplotní a mechanická deformačně-napěťová analýza obecných struktur
  • Výpočtová podpora pro výrobu materiálů (součástí) bez počátečních trhlin
  • Aplikace kontinua vyššího řádu (gradientní pružnost) pro zachycení mikrostrukturální škály materiálů

POUŽÍVANÉ NÁSTROJE, TECHNIKY A MODELY

Materiálové modely

  • Lineární/nelineární
  • Izotropní/ortotropní
  • Homogenní a nehomogenní materiály
  • Creepové a piezoelektrické modely
  • Modely gradientní pružnosti

Matematické pozadí modelování materiálů

  • MKP, technika integrálních rovnic, komplexních potenciálů a váhových funkcí
  • Kombinace MKP a analytického přístupu pro posouzení obecných koncentrátorů napětí
  • Technika spojitě rozložených dislokací
  • Technika sdružených asymptotických rozvojů

Homogenizační techniky

  • Náhrada složitých struktur (kompozitních) materiálů efektivním kontinuálním modelem
  • Modelování složitých materiálových struktur pomocí kontinua vyššího řádu

Simulace kompozitních materiálů a vícevrstvých struktur

  • Lomová mechanika izotropních a anizotropních kompozitních materiálů
  • Lomová mechanika vícevrstvých struktur na keramické bázi s vysokými residuálními napětími a optimalizace jejich odolnosti vůči lomu
  • Modelování elektronických komponent na keramicko-kovové bázi a posouzení jejich lomově-mechanické odezvy za různých provozních podmínek
  • Modelování porušení vláknových kompozitů

Modelování pěnových materiálů

  • Tvorba složitých 3D MKP modelů (s využitím mikro-CT technologie)
  • Analýza geometrických charakteristik pěnových materiálů
  • Víceúrovňové modelování pěnových struktur založené na MKP analýze (realistické, zjednodušené a homogenizační modely)
  • MKP analýzy odezvy pěnové struktury na různé zatížení

 Lomově-mechanická odezva tepelných ochranných vrstev (TBC)

  • Numerická analýza rozložení zbytkových napětí
  • Lomově-mechanické posouzení ochranných vrstev a predikce jejich porušení
  • Optimalizace složení a kompozice ochranných vrstev

Kontaktní osoba
Prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc.
kotoul@fme.vutbr.cz

Biomechanika2

Biomechanika

Biomechanika je jedním z mezních oborů ve strojírenství – s využitím poznatků inženýrské mechaniky řeší biologické a medicínské problémy, jejichž součástí jsou i podproblémy mechanického charakteru.

Těchto problémů je celá řada, zejména se řeší problémy v oblasti srdečně – cévní (aneurysma aorty, popis mechanického chování její tkáně), kosterně-svalové (problémy s pohyblivostí kloubů ─ kloubní endoprotézy, osteoporóza, zubní implantáty, fixátory páteře, zlomenin aj.).

Biomechanika srdečně-cévní soustavy

Výzkumný tým se v této oblasti zaměřil na analýzu a hodnocení rizika výdutě břišní aorty.

Kombinací náročných experimentů, inženýrských výpočtů a histologických a obrazových analýz je schopen získávat údaje o mechanických vlastnostech měkkých tkání – konkrétně břišní aorty. To pak umožňuje vytvořit individuální výpočtové modely pacientů ve spolupráci s FN U Svaté Anny Brno, která poskytuje snímky z CT pacientů i tkáně odebírané při operacích pro mechanické testování a další analýzy. Vytvořené modely umožňují  lepší predikci prasknutí výdutě břišní aorty u pacientů.

Výzkumný tým pod vedením prof. Burši se v současnosti zaměřuje především na základní výzkum, ale v oboru vidí i velký aplikační potenciál. Vzhledem k tomu, že se výduť břišní aorty vyskytuje u 5-7% osob starších 60let (u mužů 4x častěji než u žen), může aplikovaný výzkum významně přispět ke snížení rizika úmrtnosti postižených pacientů.

Biomechanika kosterně-svalové soustavy

Aktuálně se výzkumní pracovníci věnují mnoha biomechanickým problémům ve spolupráci s lékaři.

Mezi oblasti, kterými se výzkumný tým zabývá, patří například degenerativní onemocnění velkých kloubů, páteře či použití zubních implantátů.

S rozvojem medicíny se pro řešení těchto problémů často používají endoprotézy, zevní či vnitřní fixátory – úkolem výzkumných pracovníků je na základě výpočtových modelů posoudit vhodnost jejich použití pro dané individuální podmínky. Pro výpočtové modelování je třeba co nejlépe popsat  mechanické vlastnosti nejen použitých fixátorů, ale i živé tkáně.

Do této oblasti spadá také biomechanika velkých kloubů.

Kontaktní osoba
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D.
bursa@fme.vutbr.cz

2

Výzkum sprejů a aerosolů

Výzkumný tým pod vedením doc. Jana Jedelského se v oblasti experimentální mechaniky tekutin zaměřil zejména na výzkum, vývoj a zkoušení různých typů rozprašovacích trysek.

Typické využití výzkumu je v návrhu a diagnostice atomizačních trysek pro automobilový průmysl, spalovací komory turbomotorů, spalování odpadních paliv, ale také pro farmaceutický průmysl (nebulizéry, inhalátory) či v problematice proudění vzduchu.

Mezi činnosti týmu patří zejména:

  • výzkum, vývoj a zkoušení různých typů rozprašovacích trysek, injektorů a nebulizérů
  • návrh tlakových a dvoumédiových trysek typu effervescent s pomocí vlastních metodik, návrh trysek pro vysoce viskozní kapaliny, odpadní paliva a suspenze s pevnými částicemi
  • měření vlastností sprejů s využitím moderních laserových diagnostických metod jako vstupní data pro počítačové (CFD) modely
  • vizualizace vnitřního proudění v tryskách a výzkum dvoufázového toku
  • výpočet dvoufázového výtoku – kapalina-plyn s vlastním softwarem
  • hodnocení stability sprejů pomocí publikovaných i vlastních metod

Těžiště výzkumu je v experimentální činnosti, s využitím optických metod a výpočtovou podporou. Díky špičkovému přístrojovému vybavení laboratoře lze měřit širokou škálu vlastností rozprašovaných kapalin. Výzkumný tým vyvinul také několik unikátních programů a softwarů, které nyní používají výzkumníci z jiných institucí.
Výsledky výzkumu umožňují návrh a konstrukci takových rozprašovacích trysek, které splňují náročné požadavky průmyslu i koncových uživatelů na efektivitu, specifické požadavky i šetrnost k životnímu prostředí.

Výzkumný tým se v rámci jednoho z projektů zaměřuje na modifikace trysek pro alternativní paliva ve spalovacích turbínách. Dále se například věnuje rozprašování odpadních látek, např. použitého fritovacího oleje.

V oblasti výzkumu aerosolů se tým věnuje experimentálnímu studiu jejich transportu a depozice. Výzkumné činnosti jsou aktuálně zaměřeny např. na objasnění transportu různých typů částic a hodnocení účinnosti jejich usazování při inhalaci do lidských plic. K tomu slouží unikátní realistický model části dýchacího traktu člověka, který byl vyvinut výzkumným týmem v roce 2014. Pomocí experimentálního výzkumu lze pomocí tohoto nového modelu získat unikátní poznatky o transportu a depozici částic v jednotlivých segmentech plic. Vyvinutý model má velký potenciál pro využití v různorodých oblastech aplikační sféry, zejména ve zdravotnickém průmyslu a vzdělávání.

Poslední oblastí, které se výzkumný tým věnuje, jsou větrací systémy. Činnost týmu se zaměřuje na široké spektrum problémů souvisejících s prouděním vzduchu, ať už v místnostech, či v kabinách dopravních prostředků. Pro studium je i v tomto případě využito pokročilých optických diagnostických metod, k vizualizaci a zpracování výsledků slouží řada programů, z nichž některé byly vyvinuty přímo výzkumným týmem.

Výzkumní pracovníci ve všech oblastech dlouhodobě spolupracují s předními českými průmyslovými firmami, ať už je to Škoda Auto, PBS, Honeywell či Evektor.

Kontaktní osoba
doc. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
jedelsky@fme.vutbr.cz

Výzkum probíhá na Energetickém ústavu 

Aerospace group

Letecký průmysl

Globalizace planety neustále zvyšuje požadavky na letecký průmysl.
Výzkumné týmy v oblasti leteckého průmyslu pracují na řešení problémů aerodynamiky, konstrukce a pevnosti při návrhu či testování letounů.

Výzkumníci se věnují moderním technologiím, které zvyšují efektivitu a  bezpečnost a současně snižují negativní dopad na životní prostředí.

Díky bohatým zkušenostem v leteckém výzkumu stojí NETME Centre v čele v zavádění pokročilých technik v letectví.

Vysoký standard výzkumu dokazuje rozsáhlá účast v projektech financovaných z EU, ale také úspěšně dokončené desítky projektů pro automobilový průmysl pro české i zahraniční firmy.

energy-707208_960_720

Waste to energy

Činnost výzkumného týmu se zaměřuje zejména na problematiku využití energie z odpadů v širším kontextu odpadového hospodářství.

S využitím unikátních výpočtových nástrojů je tým schopen komplexních analýz založených na zpracování statistických či provozních dat. Na základě těchto analýz sestavuje konkrétní modely současného stavu a predikce budoucího vývoje v dané oblasti (množství a skladba odpadů, optimální logistika svozu, efektivní a k životnímu prostředí šetrné využití aj.)

Díky těmto konkrétním přínosům jsou výsledky výzkumu vysoce relevantní pro soukromé i státní firmy působící v oblasti nakládání s odpady nebo energetice, což dokládájí nedávno úspěšně dokončené projekty

Dalšími uživateli výsledků je státní správa. Historicky se výzkumníci stali řešiteli či spoluřešiteli několika projektů pro Ministerstvo životního prostředí či  Ministerstvo průmyslu a obchodu.
Detaily projektů a jejich plné znění dostupné zde resp. je lze získat na vyžádání.

Výzkumný tým je schopen formulovat konkrétní doporučení, která povedou k optimalizaci dílčích procesů recyklace a výroby energie tak, aby nakládání s odpady bylo efektivní, ekonomické a minimalizovaly se dopady na životní prostředí. Problematika je aktuální zejména v situaci, kdy ČR bude muset během několika let přejít na účinnější formy využití odpadů, než je dnes dominantní skládkování.

Výborných výsledků výzkum dosahuje zejména kvůli vývoji a následnému použití unikátních výpočtových nástrojů:

–         W2E (Waste-to-Energy) – nástroj pro modelování a simulaci technologických procesů

–         NERUDA Regio – komplexní nástroj pro podporu klíčových rozhodnutí v odpadovém hospodářství založený na aplikaci síťové optimalizační úlohy

–         NERUDA Street – software pro hodnocení efektivity a optimalizaci svozu odpadů na úrovni jednotlivých ulic

–         JUSTYNA – nástroj pro prognózování produkce odpadů a jejich dílčích hmotnostních toků, popř. složení na různém detailu územních celků (ČR, kraje, obce)

Vedoucí výzkumu se pravidelně jako přednášející účastní mezinárodních a národních konferencí o problematice Waste-to-Energy.

Kontaktní osoba
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.
ředitel ústavu
stehlik@fme.vutbr.cz

Ing. Martin Pavlas, Ph.D.
koordinátor výzkumného týmu
pavlas@fme.vutbr.cz

Výzkum probíhá na: Ústav procesního inženýrství

lan2

Aditivní technologie

Tým aditivní výroby je dobře zaveden v NETME Centre. Mimojiné zajišťuje podporu v oblasti optické digitalizace, reverzním inženýrství, rapid prototyping (kovových i polymerních materiálů). Hlavním průmyslovým zaměřením je zdravotnictví (protetika), strojní díly a typologicky optimalizované konstrukce pro letecký průmysl.
Stěžejním zaměřením pro laboratoř je free-form tisk polymerních materiálů pomocí robotické hlavy, TI a AL slitin.

Tým poskytuje podporu pro průmyslový design od konstrukce návrhů až po realizaci funkčních prototypů.

Jako jedna z mála laboratoří v České republice je schopna pracovat s různými kovovými materiály, jako je nerezová ocel, hliník, měď a slitiny TI za použití technologie elektronového paprsku.

Kontaktní osoba
doc. Ing. David Paloušek, Ph.D.
palousek@fme.vutbr.cz

Výzkum probíhá na Ústavu konstruování

nahledovy

Inženýrské analýzy

Skupina Inženýrských analýz se zaměřuje na experimentální, výpočtovou a konzultační činnost v oblastech posouzení spolehlivosti a případné optimalizaci strojních zařízení dle požadavků zákazníka, výzkumu a vývoji podmínek tvárného porušování materiálu a jejich implementaci do MKP kódů a posuzováním zbytkových napětí.

Externím zájemcům může nabídnout následující služby:

  • výpočtovou analýzu napětí a deformací, posouzení bezpečnosti, spolehlivosti a případnou optimalizaci konstrukcí,
  • numerickou simulaci vybraných technologických operací,
  • analýzu dynamiky rotorových soustav,
  • výpočtovou a experimentální analýzu hluku, vibrací a modálních vlastností strojních konstrukcí,
  • experimentální analýzu napětí s využitím odporové tenzometrie a optických metod při statickém a dynamickém zatížení strojních dílů a soustav, včetně stanovení zbytkové napjatosti,
  • výzkum a vývoj mechatronických systémů.

Výzkumné týmy

Skupina Tvárného porušování se zaměřuje na predikci tvárného lomu polykrystalických kovových materiálů při monotónním zatěžování. Jde o popis rozvoje poškození v daném tělese buď pomocí jednoduchých fenomenologických kritérií, nebo pomocí mechaniky poškození kontinua. Výzkum zahrnuje vývoj modelů tvárného porušování, návrh kalibračních vzorků a postupů, vlastní kalibraci modelů i jejich použití pro predikci trhlin.

Aktivita skupiny Simulací tvářecích operací  navazuje na předchozí tematiku tvárného porušování, kterou rozšiřuje do oblasti modelů cyklické plasticity kovů, a to zejména pro (extrémně) nízko-cyklové namáhání. Tyto modely jsou zejména využitelné pro simulace technologických operací, jako je stříhání, protlačování, tvarování, obrábění kovových polotovarů nebo rovnání dlouhých polotovarů.

Skupina Zbytkové napjatosti se zabývá teoretickými aspekty i praktickou realizací měření zbytkové napjatosti odvrtávací metodou, a to zvláště v situacích, které jsou z různých důvodů stále problematické. Jedná se zejména o správné určení chyb vyhodnocených zbytkových napětí při plastizaci materiálu v okolí vrtaného otvoru, při excentrické poloze otvoru vzhledem ke středu tenzometrické růžice, případně v důsledku nepřesné znalosti materiálových charakteristik.

Kontaktní osoby

prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc.
petruska@fme.vutbr.cz

doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.
navrat@fme.vutbr.cz

Ing. Lubomír Houfek, Ph.D.
houfek@fme.vutbr.cz

Klima komora

Automobilový průmysl

Výzkum v oblasti automobilového průmyslu stojí dlouhodobě v popředí aktivit NETME Centre. Tyto aktivity pokrývají širokou škálu automobilového průmyslu, od bezpečnosti a účinnosti až po zvýšení jeho udržitelnosti s ohledem na současné trendy.

Výzkumné týmy NETME pracují v mnoha oblastech – alternativní pohonné jednotky, HVAC, komfort řidiče, průmyslový design a simulace, tribologie a mnoho dalších.
Vzhledem k dlouhé historii výzkumu a zkušeným výzkumníkům ve všech inženýrských oborech jsme schopni zajistit multidisciplinární výzkum na míru. Dlouhodobě řešíme komplexní problémy, plány a hypotézy.

lab_shora

Energetika

Důležitou součástí dlouhodobě udržitelné planety je je efektivní a cenově dostupná energie, její vývoj, distribuce a způsoby skladování.

Energetika je podstatnou částí výzkumných činností centra. Výzkumné týmy pracují na komplexní problematice řetězce výroby, distribuce, skladování a spotřeby energie – analýza a zpracování zdrojů energie, waste to energy, efektivní metody uskladnění atd.

NETME Centre má bohaté zkušenosti v analýze, návrhu a optimalizaci energetické sítě na systémové úrovni. Kombinuje dovednosti v oblasti termodynamiky, přenosu tepla a proudění, mechanický design a další.
Také tímto výzkumem se NETME snaží čelit výzvám, kterým je průmysl vystaven.