Ve studiu strojírenské technologie je možné se specializovat na oblast technologie obrábění a její optimalizaci, technologiei tváření a svařování, a slévárenství , řízení výroby, aplikace modelování na strojích a počítačové simulace.

prof. Ing. Ladislav Zemčík, CSc.

1. Analýza měrných řezných sil pro nové obráběné materiály a CNC technologie

   Zaměřením a hlavním cílem této vědecké práce bude v první etapě studium základních fyzikálních vlastností velmi tvrdých povlaků, charakterizujících jejich odolnost proti slože-nému namáhání při obrábění. Ve druhé etapě bude vypracován metodou konečných prvků model, který bude odrážet měření a testování takovýchto materiálů / řezných nástrojů s cílem predikce intenzity opotřebení řezného břitu a jeho průvodních jevů. Ve třetí etapě bude verifi-kován model, zohledňující druh substrátu, jeho geometrii a rozměry, stav mezifázového roz-hraní, druh povlaku, jeho rozměry a další kvalitativní parametry za účelem zvýšené řezivosti nástrojů. Vzhledem k častému využívání povlakování ve výrobní praxi, možnosti snížení spo-třeby procesních kapalin, atd. by předpokládaná řešení mohla mít využití v optimalizaci vý-robních režimů povlaků a jejich vhodných aplikací.

   Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

2. Analýza řezivosti moderních pásových pil

   Téma se zabývá návrhem metodiky testování řezivosti pásových pil, zejména vysoce produktivních, u kterých jsou řezné klíny tvořeny segmenty ze slinutých karbidů. Tyto slinuté karbidy se mohou dále povlakovat PVD povlaky (Ti,Al,)N/C obloukovým způsobem, čímže se zvyšuje jejich povrchová tvrdost a řezivost. Nicméně může dojít i k ovlivnění podpovrchových vrstev, zhoršení drsnosti nanášených povrchů, případně k delaminaci povlaků. Tato studie by pomohla k optimalizaci povlakovacích režimů a zvýšení řezivosti řezných pásů. Další průvodní jevy budou taktéž studovány a analyzovány standardnimi statistickými metodami.

   Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

3. Analýza řezného procesu pomocí explicitní MKP

   Dlouhodobé trendy v teorii obrábění využívají explicitní MKP pro simulaci řezných procesů z celé řady důvodů - analýza tvorby třísky, studium integrity obrobeného povrchu i predikce katastrofického opotřebení nástroje, resp. nalezení jeho napěťových koncentrátorů. Po řadě velmi úspěšných původních vědeckých publikací (CIRP), které byly zaměřeny na ortogonální soustružení a čelní frézování bude tato práce zaměřena na další technologie - zejména vrtání a vystružování, které jsou v praxi často využívány a studovány na ÚST.

   Školitel: Zouhar Jan, Ing., Ph.D.

4. Frézování obecných tvarových ploch prostřednictvím CNC strojů

   Neustálý tlak na snižování výrobních nákladů a cen výrobků i celosvětové ekologické trendy vedou k rozvoji moderních technologií třískového obrábění, kam je možno zařadit i tzv. HSC (High Speed Cutting), HFC (High Feed Cutting) a HPC (High Performance Cutting). Pochopení a aplikace těchto technologií bez procesních (řezných) kapalin může podpořit trvale udržitelný rozvoj při šetření přírodních zdrojů a zachování životního prostředí. Předmětem výzkumu bude studium silového a teplotního zatížení řezných nástrojů, obrobků i strojních dílů, se zahrnutím analýz vlivu těchto technologií na mechanismy opotřebení nástrojů, integrity obrobeného povrchu a teplotních deformací strojních dílů.

   Školitel: Polzer Aleš, Ing., Ph.D.

5. Hodnocení technologické tvářitelnosti povrchově upravených plechů

   Povrchové úpravy tenkých plechů vytvářejí svým působením v konkrétním tvářecím procesu limitní meze tvářitelnosti a řadu technologických omezení jejich zpracovatelnosti. Současně mají zásadní dopad na výběr technologických metod a kladou rovněž zcela specifické požadavky nejen na materiálové charakteristiky, ale i technologické podmínky zpracování. Práce má za úkol provést rozbor jednotlivých druhů omezení, souvisejících s povrchovou úpravou plechů, definovat mezní hodnoty technologické tvářitelnosti, navrhnout metody jejich prověřování a zkoušení a specifikovat vhodnost konkrétních technologických metod a podmínek při zpracování plechů s různými druhy a typy povrchových úprav.

   Školitel: Rumíšek Pavel, doc. Ing., CSc.

6. Komplexní technologický projekt a jeho simulační verifikace

   Téma se týká řešení komplexního technologického projektu a jeho simulační verifikací. Složité technologické projekty strojírenské výroby vyžadují často i časovou analýzu výroby a zpracování operativního plánu, jehož účelem je především koordinace vnitropodnikových činností - zvláště využití výrobních kapacit strojů a dělníků. Optimalizace správného řešení komplexního technologického projektu může však v limitních podmínkách vycházet jak z maximálních, tak i minimálních hodnot. Uvedený rozsah možností, poskytující podklady pro správnou optimalizaci, však není možno u komplexních projektů řešit bez možnosti využití simulačních programů a verifikace reálného návrhu projektu modelováním jednotlivých variant a alternativ. K verifikaci reálného projektu je možno využít různé simulační programy, které jsou však pro využití v rámci doktorské práce cenově i aplikačně těžko dostupné. Proto bude k verifikace řešení využito diskrétní simulace pomocí programu Witness, který vlastní PF-VUT. Vzhledem k tomu, že uvedený program má již implementovány všechny moderní metody řízení a obsahuje možnosti detailní analýzy materiálových toků s identifikací kritických míst, splňuje ve všech směrech požadavky, kladené na komplexní řešení technologických projektů všech typů strojírenských výrob.

   Školitel: Rumíšek Pavel, doc. Ing., CSc.

7. Mezní deformace uhlíkových ocelí při objemovém tváření za studena.

   Na vybraných nízkouhlíkových ocelích, které jsou používány pro objemové tváření spojovacích dílců a strojních součástí, posoudit jejich plastictu a strukturní změny při vysokých a mezních deformacích s vlivem rychlostí deformace. Vytvořit konstitutivní rovnice pro křivky napětí-deformace s omezením podmínkami limitních deformací.

   Školitel: Forejt Milan, prof. Ing., CSc.

8. Nové frézovací nástroje z rychlořezných ocelí pro hrubovací operace

   I přes řadu prognóz na konci minulého století o nahrazení rychlořezných ocelí jinými řeznými materiály patří tyto materiály i nadále ke standardním a poměrně často využívaným v technologii obrábění. Jejich vývojové tendence zahrnují zejména aplikace práškové metalurgie, PVD povlakování a redukci drahých legur (W, V). Vzhledem k velmi dobré obrusitelnosti (ve srovnání se slinutými karbidy, cermety nebo keramikou) se i nadále vytváří nové geometrie nástrojů se speciálním přerušovaným ostří pro dělenou třísku a lepší silový rozklad na hlavních a vedlejších ostřích. Tato vědecká práce se zabývá výzkumem těchto oblastí a optimalizací řezné geometrie a zejména povlakovacího procesu pro hrubovací technologie, často používaných pro obrábění litých a tvářených polotovarů, ale i titanových a niklových slitin, kde nelze dosáhnout uspokojivé výsledky produktivního obrábění HSC technologiemi.

   Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

9. Optimalizace technologického procesu hlubokého tažení

   Práce je zaměřena na měření a hodnocení spolehlivosti parametrů, používaných jako vstupní data do počítačového modelování v simulaci hlubokého tažení. Další část je zaměřena na zjišťování vlivu změn zkoumaných vstupních parametrů na výsledky simulace. Srovnáním výsledků experimentů a simulací vyplynou v závěru práce praktická doporučení pro využití vstupních dat, zadávaných při simulaci hlubokého tažení, včetně hodnocení míry jejich spolehlivosti.

   Školitel: Rumíšek Pavel, doc. Ing., CSc.

10. Optimalizace technologie inserce kostních implantátů

    V současné době se v odborném tisku (práce WASSENAAR, E.B., FRANSSEN, B.B.G.M., VAN EGMOND, D. B SCHUURMAN, F. a KON, M.) rozvíjí bohatá diskuze na téma inserce Kirschnerových drátů zatloukáním namísto vrtání. Přestože naše pracoviště má řadu pozitivních zkušeností s klasickým vrtáním, které má řadu předností (vysoká přesnost zacílení, kruhovitost a válcovitost díry jako opěrné plochy, absence radiálních trhlin, nebyla v tomto směru myšlenka zatloukání experimentálně zpracována a vyhodnocena. Vzhledem k častému používání těchto K-drátů v chirurgii a ortopedii je tato práce velmi aktuální.

    Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

11. Progresivní technologie čtyřosého obrábění na dvouvřetenových CNC obráběcích centrech

    Moderní technologie čtyřosého souvislého obrábění jsou velmi častými a žádanými operacemi na moderních dvouvřeteníkových CNC strojích. Tato operace patří k nejsložitějším z hlediska struktury programu, výběru nástojů i měření kvality opracování. 4-osé obrábění se používá ve strojírenském průmyslu řadu let, ale v posledních letech nabývá jeho význam pro výrobu rotačních součástí na hotovo. Hlavní výhodou 4-osého obrábění je schopnost šetřit výrobní čas obráběním komplexních tvarů na jedno ustavení obrobku s automatickým přepnutím. Další výhodou je použití naháněných nástrojů (vrtáků, fréz, brousicích nástrojů), které umožňují výkonné obrábění ,vysokou kvalitu obrobeného povrchu a nové metody obrábění - např. soustružení s využitím frézování.

    Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

12. Studium vlivu rychlostních a teplotních parametrů na tvařitelnost tepelně zpevňujících dvoufázových ocelí.

    Na vybraných dvoufázových tepelně zpevňujících ocelích používaných při výrobě dílců pro automobily posoudit nerovnoměrnost rozložení deformací a strukturních změn a posoudit vliv zvýšených teplot a rychlostí deformace na jejich tvařitelnost. Vytvořit konstitutivní rovnice pro křivky napětí-deformace jako materiálové modely vhodné do výpočtových modelů současných programů.

    Školitel: Forejt Milan, prof. Ing., CSc.

13. Studium vlivu rychlostních a teplotních parametrů na tvařitelnost hlinikových slitin.

    Na vybraných slitinách Al používaných při výrobě dílců pro letecký a automobilní průmysl posoudit nerovnoměrnost rozložení deformací a strukturních změn a posoudit vliv zvýšených teplot a rychlostí deformace na jejich tvařitelnost. Vytvořit konstitutivní rovnice pro křivky napětí-deformace jako materiálové modely vhodné do výpočtových modelů současných programů.

    Školitel: Forejt Milan, prof. Ing., CSc.

14. Tvarování dílců z tenkostěnných trubek

    Tenkostěnné trubky různého profilového tvaru, zvláště pak trubky nekruhového průřezu, jsou stále více využívány v tzv."lehčených" konstrukcích. Příkladem jsou vzrůstající aplikace v automobilovém průmyslu a stavbě letadel. Trubky poskytují vysoký poměr pevnosti ku hmotnosti, přesnost tvaru a tuhost. Nosnou technologií jejich tvarování je ohyb, který je často doprovázen výskytem defektů ve formě zvlnění vnitřních poloměrů, deformace průřezů či nepřípustného ztenčování stěny. Nově jsou zkoumány technologické cesty k predikci či potlačení jejich vzniku. Cílem disertace je definice kritických parametrů ohybu tenkostěnných trubek kruhového a nekruhového průřezu při zohlednění tvařitelnosti výchozího materiálu. Předpokládá se provedení experimentů a jejich následné porovnání s teoretickými poznatky.

    Školitel: Samek Radko, prof. Ing., CSc.

15. Využití moderních technologií pro výrobu tvarově složitých ploch

    Výzkum a vývoj návrhu technologie výroby speciálních skořepinových komponent, které by mohly být využitelné jako kostní náhrady. Cílem výzkumu je návrh technologie výroby prototypů s podporou reverzního inženýrství, rapid prototyping a CAD/CAM, potenciálně aplikovaná v ortopedii a chirurgii pro speciální operace a zranění. Význačným přínosem tohoto výzkumu může být dosažení nižšího zásahu do těla pacienta, redukce řezu kostí, výrazné zachování vlastní kostní hmoty pacienta, zkrácení operace i finančních nákladů.

    Školitel: Sedlák Josef, doc. Ing., Ph.D.

16. Využití technologie RP a přesného lití pro odlitky v oblasti lékařství

    Pro náhradu kolenních a kyčelních kloubů lze užít technologií RP a přesného lití. Významným faktorem je zde možnost jejich rychlého zhotovení tzv. "na míru", tj. s přesně požadovanými rozměry. Jako technologii RP lze užít např. technologii FDM, která je na ÚST FSI k dispozici. Hlavním cílem doktorandské práce by měla být optimalizace parametrů zhotovení především voskového modelu příslušného kloubu.

    Školitel: Horáček Milan, prof. Ing., CSc.

17. Zvyšování kvality odlitků odlévaných metodou vytavitelného modelu

    Kvalita konečných odlitků vyráběných metodou vytavitelného vosku je závislá především na volbě optimálních technologií spojených jednak s přípravou tekutého kovu ale také vlastní keramické formy do které se kov odlévá. Prioritní význam má u této technologie zhotovení dokonalého voskového modelu a následně keramické skořepiny. Hlavním cílem doktorandského studia a konečné práce by měla být optimalizace jednotlivých fází technologie vytavitelného modelu s výslednou minimální neshodností konečných odlitků.

    Školitel: Horáček Milan, prof. Ing., CSc.