Master's Thesis

Optimization of Mattern's production line section for valve sealing element

Final Thesis 8.23 MB

Author of thesis: Ing. Adam Petrskovský

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Reviewer: Ing. Aleš Prokop, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with the optimization of a section of the Mattern production line intended to produce the sealing element of the SV90 valve, known as a magnetanker. To address this issue, research focused on pneumatic systems, their basic components, and their use in transport vehicles was carried out. Attention was also paid to the SV90 valve, its design, function, and the importance of the sealing element in its operation. Subsequently, an analysis of the selected section of the Mattern production line was performed, in which problematic areas causing failures and reducing production efficiency were identified. Due to the absence of current technical documentation, the current state of the line was completely documented, disassembled, and converted into a 3D model. Based on operational monitoring and structural analysis, modifications to the problematic sections of the line were proposed. The selected design variants were then assessed using numerical simulations in ANSYS for static structural analysis and in LS-DYNA for dynamic analysis verifying the effect of the proposed modifications on the failure rate and key sections of the line. Technical documentation was subsequently prepared for the proposed variants and their manufacture was arranged. Due to the production and delivery deadlines of the components, the benefits of the proposed solutions are evaluated primarily based on the design concept, simulation results, and the expected effect on increasing the stability of magnetanker transport.

Keywords:

Mattern production line, magnetanker, pneumatic systems, SV90 valve, dynamics simulation, static structural analysis

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděl otázky oponenta: 1. Jaké parametry výrobního procesu by bylo vhodné sledovat po implementaci navržených úprav pro objektivní vyhodnocení jejich přínosu? 2. V práci uvádíte, že v důsledku vychýlení magnetankeru v hřebenu dochází k zastavení linky, v rámci dynamické analýzy, kde je jen spád, je evidentní přínos navržených konstrukčních úprav. Prosím o zhodnocení konstrukční úpravy hřebenu, když není součástí dynamické simulace. 3. Prosím o analýzu pohybu magnetankeru ve spádu, jak se změní charakter pohybu při novém konstrukčním řešení. Dále odpovídal na otázky členů komise: 1. Je vhodné uvádět tři desetinná místa pro úhlové veličiny ve vaší práci? (Zodpovězeno) 2. Jaká by byla maximální akceptovatelná odchylka po provedení úprav? (Zodpovězeno) 3. Zabýval jste se opotřebením použitých materiálů a jak byste toto opotřebení případně řešil? (Zodpovězeno) 4. Uvažoval jste i použití zcela jiného mechanismu oproti současnému stavu? (Zodpovězeno) 5. Jaká byla změna průměru otvoru? (Zodpovězeno) 6. Jaké úpravy byly provedeny při tvorbě výpočetního modelu? (Zodpovězeno) 7. Prováděl jste citlivostní analýzy vytvořeného simulačního modelu? (Zodpovězeno) 8. Jak by variabilita rozměrů součástí v rozmezí výrobních tolerancí změnila výsledky vaší práce? (Částečně zodpovězeno) 9. Jaká byla hodnoticí kritéria vašeho návrhu? (Zodpovězeno) 10. Nezamýšlel jste se nad další optimalizací vašeho návrhu? (Zodpovězeno)

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Kučera, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Guillaume Hébert (člen)
Ing. Jiří Bazala, Ph.D. (člen)
RNDr. Dr. Jiří Kalčík (člen)

Supervisor’s report
Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Diplomová práce pana Petrskovského se zabývá analýzou a následně návrhem konstrukčních úprav výrobní linky. Student ke zpracování práce přistupoval zodpovědně a práci si vhodně rozplánoval, pravidelně se účastnil konzultací, na které byl vždy připraven. Z důvodu absence výkresové dokumentace bylo nutné nejprve vyhotovit novou 3D dokumentaci a na základě poskytnutých informací analyzovat komponenty vhodné ke modifikaci. Navržené úpravy byly diskutovány i průmyslovým partnerem, tak aby bylo možné změny realizovat. Na základě podkladů z numerických simulací, které potvrdili trend zlepšení bylo v závěru práce přistoupeno k tvorbě výkresové dokumentace a výrobě, avšak ne k samotnému fyzickému ověření efektu konstrukčních úprav. Práce představuje ucelený přístup k řešení problému v průmyslové praxi, při kterém student prokázal schopnost aplikovat nabyté poznatky ze studia. Práce je zpracována na velmi dobré úrovni, a proto práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Aleš Prokop, Ph.D.

Diplomová práce pana Petrskovského se zabývá optimalizací části výrobní linky Mattern určené pro výrobu těsnicího prvku ventilu SV90 (tzv. magnetankeru) a je zpracována v kooperaci s průmyslovým partnerem, společností IMI. Práce je rozdělena na část rešeršní (22 stran), jež je zaměřena na pneumatické systémy. Vzhledem k zaměření práce na daný ventil a optimalizaci výrobní linky shledávám některé kapitoly i přes jejich dobré zpracování jako více obsáhlé, než by bylo nutné. Praktická část nejprve zpracovává využití ventilu SV90, včetně jeho konstrukce a tvoří podklad pro další kapitoly. Zde bych vytknul nevhodně volený obrázek 36, kdy se nejedná o výfukovou brzdu. Následně je dostatečně popsána výrobní linka, přičemž některé obrázky by bylo přínosné doplnit o detailní pohled, viz např. obr. 71 - 73. Jako klíčové pro další činnosti shledávám kapitoly 3 a 4, kdy student provedl podrobnou analýzu výrobní linky, včetně identifikace problematických sekcí. Student vytvořil aktuální 3D dokumentaci zařízení a následně navrhl několik konstrukčních úprav kritických míst transportního mechanismu a spádové části linky. Pozitivně hodnotím systematický postup při identifikaci problémů i skutečnost, že navržená řešení byla ověřována jak prostřednictvím deformačně-napěťových analýz v prostředí ANSYS, tak pomocí dynamických simulací v programu LS-DYNA.
Použité metody považuji za vhodně zvolené a odpovídající charakteru řešené úlohy. Pozitivně hodnotím kombinaci provozního pozorování a numerického ověřování jednotlivých variant. Určité rezervy spatřuji v hlubší kvantifikaci očekávaných přínosů navržených úprav z hlediska zvýšení produktivity a snížení poruchovosti. Navržené řešení je v současné době ve fázi výroby a bude následně podrobeno provoznímu ověření, což podporuje praktický přínos této DP.
Po technické stránce je práce zpracována na velmi dobré úrovni. Obsahuje velké množství vlastních obrázků, konstrukčních návrhů a výsledků simulací. Text je převážně srozumitelný a logicky strukturovaný. V práci se vyskytují pouze drobné stylistické a formální nedostatky. Množství a relevanci zdrojů považuji za vhodnou, přičemž je dostatečně popsán i způsob využití AI. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality C
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. V práci uvádíte, že v důsledku vychýlení magnetankeru v hřebenu dochází k zastavení linky, v rámci dynamické analýzy, kde je jen spád, je evidentní přínos navržených konstrukčních úprav. Prosím o zhodnocení konstrukční úpravy hřebenu, když není součástí dynamické simulace.
  2. Jaké parametry výrobního procesu by bylo vhodné sledovat po implementaci navržených úprav pro objektivní vyhodnocení jejich přínosu?
  3. Prosím o analýzu pohybu magnetankeru ve spádu, jak se změní charakter pohybu při novém konstrukčním řešení.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová