Brozura_RTI_cz - Regionální technologický institut

REGIONÁLNÍ TECHNOLOGICKÝ INSTITUT
Výzkumné centrum Fakulty strojní
Západočeská univerzita v Plzni
www.rti.zcu.cz
Výzkumné programy centra RTI
VP1 - Výzkum a vývoj moderních konstrukcí vozidel včetně jejich pohonných systémů
Virtuální prototyping moderních konstrukcí vozidel, testování vozidel a jejich částí, výzkum vlastností
a chování mechanických částí pohonných systémů.
VP2 - Výzkum a vývoj výrobních strojů včetně jejich modernizací
Virtuální prototyping výrobních strojů, výzkum aplikací nekonvenčních materiálů a technologií do konstrukcí
výrobních strojů.
VP3 - Výzkum a vývoj tvářecích technologií
Analýza chování materiálu při tvářecích technologických procesech, vytváření nových technologických
řetězců, optimalizace technologických parametrů výrobních procesů.
VP4 - Výzkum a vývoj obráběcích technologií
Obrábění tvarově složitých ploch, virtuální technologická příprava výroby, úpravy geometrie řezných nástrojů,
návrhy obráběcích strategií, kontaktní a bezkontaktní 3D scanning.
Laboratoře centra RTI
 Laboratoř dílenské metrologie
str. 4 - 5
 Laboratoř experimentálního obrábění
str. 6 - 7
 Laboratoř experimentálního tváření
str. 8 - 9
 Laboratoř strojírenských experimentálních metod
str. 10 - 11
 Laboratoř technologie obrábění
str. 12 - 13
 Metalografická laboratoř
str. 14 - 15
 Mechanická zkušebna
str. 16 - 17
 Laboratoř technologického plánování výroby
str. 18 - 19
 Laboratoř pro virtuální prototyping
str. 20 - 21
 Zkušebna komponent dopravních prostředků
str. 22 - 23
 Zkušebna provozní pevnosti a únavové životnosti
str. 24 - 25
2
REGIONÁLNÍ TECHNOLOGICKÝ INSTITUT
Regionální technologický institut (RTI) je moderní strojírenské a technologické výzkumné centrum Fakulty
strojní Západočeské univerzity v Plzni, které bylo vybudováno díky finančním prostředkům
z Evropského fondu pro regionální rozvoj – z prioritní osy 2: „Regionální VaV centra“ Operačního programu
Výzkum a vývoj pro inovace.
Budování centra započalo v první polovině roku 2011 a 1. července 2015 pak projekt Regionální technologický
institut - RTI přešel do své provozní fáze. Ve vybudovaných laboratořích, zkušebnách
a pracovištích je v současnosti zaměstnáno téměř 100 výzkumných pracovníků, kteří zde mají k dispozici
nejmodernější experimentální, softwarovou a výpočetní techniku.
Aktivity výzkumného centra RTI jsou realizovány ve čtyřech výzkumných programech, které se specializují na
výzkum a vývoj moderních konstrukcí vozidel včetně jejich pohonných systémů, výzkum
a vývoj výrobních strojů včetně jejich modernizací, výzkum a vývoj tvářecích technologií a technologií
obrábění.
3
LABORATOŘ DÍLENSKÉ METROLOGIE
Laboratoř dílenské metrologie se zaměřuje na vysoce progresivní metrologickou analýzu tvarově složitých
a přesných komponent, návrhy strategií kontroly, evaluace systémů měření, kontaktní i bezkontaktní 3D scanning,
digitalizaci za účelem zpětné tvorby modelů a mnohé další.
Návrhy měřicích strategií
Jednou z hlavních činností jsou návrhy měřicích strategií
s využitím progresivních technologií a softwarů. Kromě
navržených strategií, které jsou otestovány v laboratoři, jsou
v elektronické podobě vypracovány simulace provedené
v prostředí progresivního SW Calypso.
Kontaktní a bezkontaktní 3D scaning
Navržené strategie jsou podrobeny testování v laboratoři
na univerzálních strojích s využitím standardních i speciálních
měřidel a přístupů. Testováno je několik variant, z nichž je
vybrána ta optimální vzhledem k zadání.
Digitalizace za účelem zpětné tvorby modelu
Složité
prototypové
díly
popřípadě
součásti,
u kterých není možné z různých důvodů zajistit 3D model,
je možno velice produktivně nasnímat a tento model pak
zpětně vytvořit včetně kompatibility se SW CATIA/SOLID.
4
Hlavní vybavení laboratoře
CMM Carl Zeiss Prismo 7 Navigator
PRISMO navigator firmy ZEISS je na celém světě synonymem
pro vysokorychlostní skenování a maximální přesnost ve výrobním prostředí.
ZEISS PRISMO ultra s maximální dovolenou chybou při měření délky pouze
0,9+L/350 mikrometru je ideální pro splnění nejvyšších požadavků
na přesnost.
Vysoce přesný kruhoměr Taylor Hobson Talyrond 585 Lt
Zařízení pro měření úchylek tvaru a polohy, jakož i pro měření
lineární a obvodové drsnosti. Umožňuje též 3D měření válcovitých
dílů a jejich analýzu v systému Talymap. Jedná se o stroj nejvyšší
možné kvality s odchylkou od LSCI 0,015+0,00025 µm/mm.
Vysoce přesný profiloměr / drsnoměr Hommel Etamic T8000
Systém HOMMEL-ETAMIC T8000 RC je flexibilním řešením
pro měření geometrických tvarů, drsnosti a vlnitosti povrchu
jednotlivých součástek. Systém T8000 má stavebnicový design,
který umožňuje vzájemné propojení různých posuvových
jednotek, typů snímačů, sloupů a granitových desek.
Další vybavení
• Délkové etalony pro kalibraci absolutních a komparačních měřidel
• Ruční měřidla absolutní i komparační s přesností 1μm
• Fixační sady pro upevnění a polohování tvarově složitých dílů
Vedoucí laboratoře
Ing. Martin Melichar, Ph.D.
 +420 377 638 534
 [email protected]
5
LABORATOŘ EXPERIMENTÁLNÍHO OBRÁBĚNÍ
Laboratoř experimentálního obrábění se zaměřuje na moderní konstrukci a výrobu řezných nástrojů vč. úpravy
mikrogeometrie a detailního měření, broušení tvarově složitých ploch, leštění povrchu, analýzu tvaru drážky
a návrh tvaru kotouče, 3D tisk kovových součástí, konstrukci podpor pro 3D tisk a optimalizaci parametrů 3D tisku.
Návrh a výroba řezných nástrojů
Hlavní činností je především konstrukce řezných nástrojů
monolitních, s VBD a speciálních (Taylor made). Pro tuto činnost
je využito nejmodernějších SW podporujících např. přesný
výpočet tvaru drážek a tvaru brusných kotoučů, napěťovou
analýzu, simulaci řezného procesu nebo simulaci proudění
kapaliny či jiných médií.
Úprava mikrogeometrie a leštění povrchu
Žádný produktivní nástroj se již dnes neobejde bez úpravy řezné
hrany. Proto je na našem pracovišti této problematice věnována
velká pozornost a dlouhodobě jsou analyzovány procesy a jejich vliv
na trvanlivost nástroje a kvalitu obrobeného povrchu. Dále se nyní
ukazuje jako velmi potřebná úprava leštění povrchu drážky, která
zvyšuje užitné vlastnosti nástroje. Technologii leštění lze aplikovat
i na obecné tvary, kde získaná drsnost povrchu je např. Ra nižší než
0,02 μm.
Měření plošné drsnosti a mikrogeometrie břitu
V mnoha případech již není dostačující povrch hodnotit pouze profilovou
drsností, která nedokáže zhodnotit povrch komplexně. Naše pracoviště
se problematikou hodnocení parametrů povrchu dlouhodobě zabývá
a jsme schopni měřit a vyhodnocovat plošnou drsnost, která pracuje
s objemovými parametry povrchu. Dále se pracoviště zabývá
hodnocením mikrogeometrie nástroje, a to především poloměru zaoblení
ostří, K faktoru, drsnosti plochy čela a hřbetu v oblasti budoucí plochy
opotřebení.
Stavba prototypových dílů a podpůrných konstrukcí
Věnujeme se návrhu a stavbě kovových dílů pomocí 3D technologie
pracující na principu DMLS. Proto, aby tisk proběhl v požadované
kvalitě, je nezbytné součást správně podepřít pomocí podpůrných
konstrukcí. V mnoha případech je nutné navrhnout podpory vnější
i vnitřní a ty pak dotvarovat podle potřeby tak, aby tisknutá součást
neměla tendenci se bortit, nevykazovala zvýšené pnutí a zhoršenou
drsnost povrchu.
6
Hlavní vybavení laboratoře
Nástrojařská bruska ANCA MX7
Zařízení je určeno pro broušení monolitních nástrojů od pr. 0,5 mm.
Proto je vybaveno vřeteny se zvýšenou přesností a dalším
příslušenstvím umožňujícím broušení těchto průměrů v předepsaných
tolerancích. Dále je možné brousit VBD a volné profily z různých
obráběných materiálů vč. Al a Ti slitin. K tomu pracoviště disponuje
i potřebným SW vybavením a zařízením pro kontrolu výroby.
3D tiskárna EOS M290
Zařízení pracuje na principu technologie DMLS. Pro stavbu kovových
dílů se na pracovišti používá nástrojová ocel, Inconel 718 a nerezová
ocel. Díky tomu, že součást je stavěna po malých vrstvách, dochází
k postupnému spékání součásti, a tím je možné vytvořit libovolné vnější
a především vnitřní tvary, které není možné vyrobit konvenčním
způsobem.
Opticko-skenovací mikroskop IFM G4
Přístroj IFM G4 umožňuje zachytit topografii povrchu, včetně její
skutečné barevné informace. Hlavní předností přístroje je
integrované měření tvaru a drsnosti jak ve 2D, tak i ve 3D, čímž je
skloubena funkcionalita několika podobných měřicích zařízení.
Výstupem z měření jsou přehledné a názorné protokoly.
Zařízení pro úpravu povrchu OTEC DF 3
Toto zařízení pro úpravu povrchu a řezných hran nástrojů vč. leštění
drážky ve šroubovici využívá technologii vlečného omílání. Nástroj nebo
obrobek je upnut v rotační hlavě, která se postupně noří do média, které
vytváří tlak na povrch a tím dochází k požadované úpravě. Výhodou
tohoto zařízení je i možnost vyklonění hlavy díky čemu je možné leštit
zmíněné drážky nástrojů.
Vedoucí laboratoře
Ing. Miroslav Zetek, Ph.D.
 +420 377 638 787
 [email protected]
7
LABORATOŘ EXPERIMENTÁLNÍHO TVÁŘENÍ
Laboratoř experimentálního tváření je zaměřena na testování nových myšlenek v materiálově technologické
oblasti a postupné optimalizace a propojení procesů, které vedou k dosažení mimořádných materiálových
vlastností nebo efektivních nekonvenčních technologií termomechanického zpracování.
Nekonvenční termomechanické zpracování ocelí a slitin
Jednou z hlavních činností laboratoře je vývoj nových postupů
a technologií termomechanického zpracování nízkolegovaných ocelí
a slitin za účelem dosažení unikátních a jedinečných high-end
mechanických vlastností. Výsledkem činnosti je dosažení
sofistikovaných strukturních stavů pomocí nekonvenčních
technologických postupů zpracování zaručujících vynikající pevnostní
a deformační vlastnosti.
Komplexní modelování termomechanických procesů s extrémními
změnami gradientů
S návrhem obráběcích strategií samozřejmě úzce souvisí i samotné
ověřování technologií. Navržené technologie obrábění jsou podrobeny
testování v laboratoři na univerzálních strojích s využitím standardních
i speciálních nástrojů. Testováno je několik variant, z nichž je vybrána ta
nejoptimálnější vzhledem k zadání.
Návrh nekonvenčních a neobvyklých mikrostruktur
Jedná se o činnost zaměřenou na vytvoření nových technologických
procesů zaměřených na vytvoření neobvyklých strukturních stavů u
běžně používaných materiálů. Výsledkem jsou zlepšené vlastnosti,
jako je odolnost vůči otěru, korozi, tečení či zlepšené únavové
vlastnosti. Vytvořené postupy mohou být poté zavedeny do běžné
výrobní praxe.
Příklad nových myšlenek
Jedním z možných příkladů takové kombinace může být spojení tváření
vnitřním přetlakem plynu, hot-stamping procesu a Q&P zpracování. Právě
spojení těchto tří přístupů bylo použito pro výrobu tenkostěnných dutých
produktů. Po postupné optimalizaci technologických parametrů byly
získány produkty s převážně martenzitickou strukturou a malým podílem
bainitu. U testovaného produktu bylo dosaženo meze pevnosti přesahující
1950 MPa při tažnosti dosahující 15%.
8
Hlavní vybavení laboratoře
Zařízení pro vývoj inkrementálního tváření
Zařízení je určeno pro redukci průměru kulatého tyčového výchozího
materiálu kosým válcováním. Díky technologické možnosti zařazení kroku
zahřívání a prudkého ochlazení válcovaného materiálu za krok tváření lze
navíc pomocí tohoto zařízení realizovat různé varianty termomechanického
zpracování tyčové oceli. Zařízení umožňuje získat válcové, kuželové a jiné
předdefinované rotačně symetrické tvary s přímou podélnou osou. Jako
výchozí materiál lze zpracovávat široké spektrum jakostí oceli od uhlíkové
oceli až po ušlechtilou konstrukční ocel. Protože je zařízení přednostně
využíváno k provádění výzkumných a vývojových prací v oboru tváření a
termomechanického zpracování, bylo ze strojně technického ohledu cíleně
navrženo tak, aby poskytovalo široký a flexibilní technologický akční rádius.
Vysokorychlostní kamera FASTCAM SA-X2
Slouží pro záznam vysoce dynamických dějů nastávajících nejen při tváření.
Vysoké snímací frekvence, rozsáhlé možnosti nastavení snímacích režimů
a odolná robustní konstrukce řadí tyto kamery do absolutní špičky v oblasti
vysokorychlostního snímání. Snímač 1 024 x 1 024 obr. bodů. Bitová hloubka
12 bitů. Snímací frekvence při plném rozlišení 12 500 sn/s. Maximální snímací
frekvence 1 000 000 sn/sec.
Zařízení na ohýbání a ohraňování přesných plechových polotovarů
Tento stroj používá unikátní princip tříbodového ohýbání. Při tříbodovém
ohýbání protlačí razník obrobek až na dno matrice. Dno matrice tak vytvoří
kromě obou hran třetí dosedací bod. Hloubku matrice lze libovolně
nastavovat, takže lze s vysokou přesností ohýbat různé úhly ohybu bez
výměny nástrojů. Tříbodové ohýbání spojuje přesnost lisování s flexibilitou
dvoubodového ohýbání. Jsou zapotřebí o něco vyšší lisovací síly než při
dvoubodovém ohýbání.
Elektronová svářečka MEBW-60/2
Zařízení slouží ke svařování pomocí elektronového svazku ve vakuu.
Výkon lze měnit plynule od nuly do 2 kW. Dosažitelná hloubka průvaru
je 10 milimetrů (v nerez oceli) při rychlosti svařování 10 milimetrů
za sekundu.
Vedoucí laboratoře
Ing. Štěpán Jeníček
 +420 377 638 066
 [email protected]
9
LABORATOŘ STROJÍRENSKÝCH EXPERIMENTÁLNÍCH METOD
Laboratoř se zaměřuje na podporu výzkumu a vývoje v oblastech výrobních technologií, materiálů, konstruování
unikátních řešení, nových typů zařízení, výroby a testování prototypů a funkčních vzorků. Je vybavena moderními
experimentálními zařízeními na měření provozních zatížení a odezev, dynamických vlastností, hluku, zbytkového
pnutí v materiálu nebo teplotního ovlivnění různých objektů.
Měření běžných fyzikálních veličin
Rozsáhlá měření běžných fyzikálních veličin pomocí velké škály
snímačů sil, krouticích momentů, provozních tlaků, teplot, otáček,
atd. Měřicí aparatura má velký počet vstupů s vlastním záložním
napájením.
Měření provozních statických i dynamických zatěžování a deformací
konstrukcí
Rozsáhlá tenzometrická měření napjatosti konstrukcí při zatížení. Měřicí
aparatura má velký počet vstupů a je možné měření doplnit
o definované působení zátěžných sil pro zjištění únavové životnosti.
Měření optickými tenzometry, jejichž předností je odolnost proti
elektromagnetickému rušení.
Rozsáhlá měření teploty
Měření velkého počtu měřicích bodů kontaktními termočlánky,
nebo odporovými snímači. Částečný počet měření může být
realizován při vyšších teplotách do 650°C.
Vysokorychlostní termovize a další činnosti
Měření a monitorování teplotního pole rychlých dějů v plném obrazu
rychlostí 380 sn/s, v redukované velikosti až 25000 sn/s.
Další činnosti, jako např. měření vibrací a hluku, experimentální
modální analýza nebo verifikace výpočtových modelů a analýz.
10
Hlavní vybavení laboratoře
Systém PULSE pro měření dynamických jevů, vibrací a akustiky
Systém se skládá z modulů, které mohou pracovat samostatně nebo
ve skupině. Velmi odolná konstrukce. Jako příslušenství je také impedanční
trubice na měření akustických vlastností materiálů.
• Programovatelný generátor - 2 kanály
• Až 32 vstupních kanálů
• FFT, Order, Envelope a Orbit Analysis, Two-plane Balancing, ODS Runup/down, Modal Analysis Pro, Order Analysis
• Modální kladívka, akcelerometry, mikrofony
• El. budiče dynamických sil 100N, 440N, 1000N
• Impedanční trubice
FLIR SC 7550
Velmi flexibilní kamera s nejvyšší citlivostí, přesností, prostorovým
rozlišením a rychlostí. Je speciálně navržena pro aplikace v akademické
i průmyslové oblasti výzkumu a vývoje.
•
•
•
•
•
•
senzor InSb – 1,5 až 5,1 μm, chlazeno Stirlingovým chladičem
rozlišení 320 x 256 bodů
rozsah měření -20 – 3000 C˚ (kalibrace 5 - 1500 °C)
snímkování – plné okno max 380 Hz, výřez až 28800 Hz
rozlišení teploty – lepší než 0,025 °C
objektivy: 25 mm – F/2 a 100 mm – F/2
FBGUARD 1550 FAST
Jednotka je určená pro měření a zpracování naměřených hodnot
z FBG senzorů. Jednotka je plně autonomní, vybavená harddiskem.
Komunikace je prováděna přes webové rozhraní (možnost vzdáleného
přístupu).
•
•
•
•
•
•
•
•
optické pásmo – 1500-1588 nm
4 nezávislé optické kanály s přepínáním
až 80 optovláknových senzorů
skenovací kmitočet (2 kanály 1500 Hz, 4 kanály 750 Hz)
celkový dynamický rozsah až 25 dB
optické konektory FC/APC
možnost měření teploty -270 - 300 °C
délka připojených senzorů (≈ km)
Vedoucí laboratoře
Ing. Michal Křížek, Ph.D.
 +420 377 638 230
 [email protected]
11
LABORATOŘ TECHNOLOGIE OBRÁBĚNÍ
Laboratoř technologie obrábění se zaměřuje na komplexní řešení daných problematik v oblasti výrobních
technologií, aplikace vhodných řezných nástrojů a přípravků s využitím progresivních obráběcích strategií,
programování NC strojů, zavádění nových přístupů a postupů v obrábění a další.
Návrhy obráběcí strategie
Jednou z hlavních činností jsou návrhy obráběcích strategií s využitím
progresivních technologií obrábění včetně návrhu vhodných nástrojů.
Kromě navržených strategií, které jsou otestovány v laboratoři
na univerzálních strojích, jsou v elektronické podobě vypracovány
simulace provedené v prostředí progresivních CAM systémů SolidCAM
a Catia V6.
Ověřování technologií
S návrhem obráběcích strategií samozřejmě úzce souvisí i samotné
ověřování technologií. Navržené technologie obrábění jsou
podrobeny testování v laboratoři na univerzálních strojích s využitím
standardních i speciálních nástrojů. Testováno je několik variant,
z nichž je vybrána ta nejoptimálnější vzhledem k zadání.
Vývoj funkčních vzorků
Kromě návrhu progresivních obráběcích strategií se vyvíjí i nové
funkční vzorky, které slouží k ověření funkčnosti navrhované součásti
nebo dílu, s ohledem na konstrukční, materiálové vlastnosti a životnost.
Testování řezných nástrojů
Pro využití progresivních technologií jsou potřeba nejen standardní,
ale i speciální řezné nástroje. Při testování je proto využito
i speciálně navržených řezných nástrojů, které jsou využity pro
zvýšení efektivnosti obráběcího procesu.
12
Hlavní vybavení laboratoře
Multifunkční soustružnické centrum CTX BETA 1250
Multifunkční soustružnické centrum je určené pro komplexní
obrábění velmi složitých součástí. Jde o vysoce přesné centrum
s jedinečnými variacemi. Robustní konstrukce zaručuje maximální
stabilitu a přesnost opakování.
Víceosé frézovací centrum DMU 65 monoBLOCK
Modulární pružně rozšiřitelný stroj, od své nejjednodušší 3osé až
po 5osou verzi s dynamickým naklápěcím otočným stolem, dokonale
zvládá všechny disciplíny frézovací technologie, a nabízí vstup do hightech světa simultánního víceosého obrábění na vysoké úrovni.
Lineární frézovací centrum DMU 40 eVo linear
Jde o stroj z nové generace DMU eVo, kde je představena dokonalá
interakce mezi výkonnostním potenciálem univerzální frézky
a vertikálního obráběcího centra. Je proto ideální pro 5osé
oboustranné obrábění a 5osé polohování, stejně jako 5osé simultánní
obrábění kontur na jedno upnutí.
Multifunkční soustruh MAZAK QUICK TURN NEXUS 250-II MY
Pro využití progresivních technologií a pro ověřování navržených
technologií obrábění jsou k dispozici univerzální stroje a zařízení. Např.
Multifunkční soustruh MAZAK QUICK TURN NEXUS 250-II MY, měřící
mikroskop Blickle, dynamometry Kistler nebo Promicron a další
zařízení.
Vedoucí laboratoře
Ing. Josef Sklenička
 +420 377 638 591
 [email protected]
13
METALOGRAFICKÁ LABORATOŘ
Laboratoř metalografie se zaměřuje na výzkum transformačních procesů a vývoje mikrostruktury při tepelném
a tepelně-mechanickém zpracování a na studium vysokoteplotního chování materiálů. K tomu využívá špičkové
mikroskopy a přístrojové vybavení pro in-situ deformační a teplotní experimenty a pro měření lokálních
mechanických vlastností.
Strukturní analýzy
Jednou z hlavních rutinních činností laboratoře jsou strukturní analýzy,
mezi které patří například kontrola mikročistoty, stanovení velikosti zrna,
tloušťky povrchové vrstvy, kontrola mikro a makro struktury odlitků,
výkovků, svarů, kontrola mikrostruktury po tepelném a tepelněmechanickém zpracování.
Stanovení charakteru a příčiny porušení materiálu
Detailní analýzy lomových ploch doplněné makro a mikrostrukturními
rozbory jsou součástí komplexnějších rozborů porušení materiálu, jejichž
cílem je stanovit příčinu vzniku necelistvostí, defektů, předčasných lomů
součástí, pomáhat s řešením výrobních problémů apod.
Hodnocení povrchových vrstev obráběcích nástrojů
Vysokoteplotní nanoindentace (do 750 °C) za podmínek blízkých provozu
umožňuje zohlednit různé faktory ovlivňující životnost nástrojů, jako
odolnost proti oxidaci, teplotní stabilitu, tvrdost za zvýšených teplot,
odolnost proti únavovému porušení apod. Provádět lze i zkoušky vrypové
nebo hodnocení opotřebení.
14
Hlavní vybavení laboratoře
Nanoindentor s možností měření do 750°C
Modulární měřicí nano- a mikro-indentační systém na plně
automatizovanou analýzu mechanických vlastností masivních materiálů,
tenkých vrstev a organicko-anorganických materiálů metodou
instrumentované indentace v oblasti zatížení 10 µN – 2 N. Systém umožňuje
také mapování mechanických vlastností, cyklické zatěžování, indentační
creep.
SEM-FIB Cross Beam Auriga
Řádkovací mikroskop s ultra-vysokým rozlišením s integrovaným
iontovým svazkem. Mikroskop je vybaven rovněž BSE, EBSD, EDX
a STEM detektory a může dělat 2D i 3D mapy chemického složení.
Iontovým svazkem lze připravit ze zvolených oblastí struktury nanovzorky, které mohou být následně podrobeny tahové, tlakové a
ohybové zkoušce in-situ.
Deformační stolek s ohřevem do 1200 °C pro SEM
Deformační a teplotní experimenty lze provádět přímo v řádkovacím
elektronovém mikroskopu. V průběhu experimentů lze sledovat
změny mikrostruktury, rekrystalizaci i fázové přeměny a s pomocí
EBSD detektoru je možné kvantifikovat změny krystalových mříží,
textury apod.
Zařízení pro nedestruktivní defektoskopické zkoušení materiálu
Ultrazvukové zařízení pro detekci vnitřních vad materiálu a zařízení pro
vířivé proudy sloužící k detekci povrchových a podpovrchových vad (i na
el. vodivých, ale nemagnetických materiálech). Součástí zařízení je rovněž
phased array pro obě metody, scanner s kódovanou polohou a přenosné
zařízení pro mikrostrukturní analýzu mimo laboratoř.
Vedoucí laboratoře
doc. Ing. Ludmila Kučerová, Ph.D.
 +420 377 638 063
 [email protected]
15
MECHANICKÁ ZKUŠEBNA
Laboratoř Mechanické zkušebny provádí zkoušky tahem, tlakem, rázem v ohybu, zkoušky tvrdosti, cyklického
zatěžování, atd. Tyto zkoušky jsou prováděny převážně na kovových materiálech a plastech. V oblasti výzkumu
a vývoje se zabýváme problematikou výroby a zkoušení tzv. malých vzorků, které je možné vyrobit z omezeného
množství materiálu.
Hlavní činnosti
• Provádění zkoušek základních mechanických vlastností
konstrukčních materiálů v rozsahu teplot od -150°C do 1200°C
podle platných standardů
• Provádění zkoušek odolnosti proti porušení křehkým lomem
při statickém a dynamickém zatěžování
• Provádění zkoušek
únavových trhlin
únavy
a
měření
rychlosti
šíření
• Měření klasické a instrumentované tvrdosti stacionárními
a přenosnými tvrdoměry
• Měření mechanických vlastností konstrukčních částí,
hodnocení zbytkové životnosti s využitím nestandardních
miniaturních vzorků
16
Hlavní vybavení zkušebny
Laboratoř Mechanické zkušebny je vybavena elektromechanickým zkušebním strojem Zwick Z250, který
umožňuje provádět tahové zkoušky od teplot -150°C do 1200°C, zkoušky tlakem a ohybem, popř. jednoduché
cyklické zatěžování za pokojové teploty. Dále je zkušebna vybavena instrumentovaným Charpyho kladivem
s maximální kapacitou 450 J. Zkoušky rázem v ohybu lze na tomto stroji provádět od teplot -196°C až 1200°C.
Vysokofrekvenční pulzátor s maximální kapacitou 50 kN je využíván pro zkoušky vysokocyklové únavy, z kterých
se následně vyhodnocuje Wӧhlerova křivka. Na univerzálním tvrdoměru provádíme zkoušky tvrdosti dle Brinella,
Vickerse a Rockwella. Laboratoř Mechanické zkušebny má k dispozici vlastní výrobní dílnu pro přípravu
zkušebních těles.
• Elektromechanický zkušební stroj ZWICK se silovou
kapacitou do 250 kN
• Teplotní komora (-70 až 250°C)
• Pec do teploty 1200°C
• Instrumentované kyvadlové kladivo Charpy 150/300/450 J
• Resonanční pulsátor ZWICK/ROELL HFP50
• Univerzální tvrdoměr pro měření tvrdosti všech
standardizovaných metod
Vedoucí zkušebny
prof. Ing. Václav Mentl, CSc.
 +420 377 638 300
 [email protected]
17
LABORATOŘ TECHNOLOGICKÉHO PLÁNOVÁNÍ VÝROBY
Laboratoř technologického plánování výroby je zaměřena na virtuální projektování a ověřování výroby. Hlavní
myšlenkou laboratoře je poskytnout ucelený soubor projektových činností od optimalizace jednotlivých pracovišť,
přes větší skupiny, buňky, linky a střediska až po prostorové uspořádání celé výroby. Finálním krokem je
dynamická simulace průchodnosti navržené nebo zoptimalizované výroby. Všechny tyto fáze jsou podpořeny
nejmodernějšími softwarovými aplikacemi.
Ergonomické studie s využitím 3D digitálních modelů člověka
Pro ergonomické studie jsou využívány tzv. digitální modely člověka (DMČ), které
věrohodně představují skutečné pracovníky ve výrobě. S pomocí těchto DMČ
dochází k ověřování vhodnosti současného, ale i k návrhu nového řešení pro
různé scénáře, jako například pro malé či velké pracovníky. Studie jsou
prováděny s pomocí nejnovější verze softwaru Tecnomatix Jack.
Dynamická simulace výrobních systémů a procesů
Pokud jsou zoptimalizována jednotlivá pracoviště, dochází
k hodnocení komplexních celků, jako například výrobních buněk,
linek či segmentů. Pomocí dynamické diskrétní simulace jsou
ověřovány nejčastěji kapacitní, kvalitativní a časové ukazatele.
Tyto simulace jsou prováděny s pomocí nejnovější verze softwaru
Tecnomatix Plant Simulation.
3D skenování exteriérů, interiérů a rozměrných objektů
Pro věrohodné ztvárnění výrobních technologii a pracovišť jsou
využívány moderní technologie pro digitalizaci reálného stavu.
Pomocí prostorového 3D skeneru Leica ScanStation C5 lze velmi
rychle získat digitální model výrobního stroje, pracoviště či celé haly.
Virtuální prohlídky 3D modelů (např. výrobní haly, sklady)
Variantní návrhy nového prostorového uspořádání nebo jiných
řešení jsou demonstrovány pomocí virtuální reality. Díky tomu lze
vizualizovat detaily a prohlédnout návrhy ve stejné kvalitě, jako by
byly již reálně aplikovány. Pro tuto vizualizaci lze využít dvou
způsobů, a to buď pomocí 3D stereoskopické projekce na plátno
nebo pomocí náhlavních displejů Oculus Rift.
18
Hlavní vybavení laboratoře
Software Tecnomatix Jack a Tecnomatix Plant Simulation
Tyto softwary představují současnou špičku na poli digitálního
projektování a plánování výroby. Jsou využívány především
pro ergonomické studie a dynamické simulační úkoly.
3D skener Leica
Pulzní laserový skener určený
ke skenování rozměrných
objektů, terénu, budov, hal
apod. Výstupem je bodové
mračno, které slouží jako
podklad k měření, k tvorbě 3D
modelu nebo CAD dat. Ke
skeneru je k dispozici GPS
přijímač Leica CS10.
Zařízení pro stereoskopickou projekci (CAVE, Oculus Rift)
CAVE (Computer Aided Virtual Environment) je zařízení, které umožnuje
promítat téměř jakákoliv konstrukční a technická data ve 3rozměrném
zobrazení. Pomocí stereoskopických brýlí pak pro uživatele vytváří iluzi
3rozměrného objektu. Ještě intenzivnější vjemy zajišťuje náhlavní displej
Oculus Rift, který taktéž zobrazuje prostředí či objekty ve virtuální realitě.
Zde i částečně odpadá nutnost ovládání pohybu pomocí periferních
zařízení, neboť tento náhlavní displej reaguje i na pohyby hlavy uživatele.
Vedoucí laboratoře
doc. Ing. Michal Šimon, Ph.D.
 +420 377 638 400
 [email protected]
19
LABORATOŘ PRO VIRTUÁLNÍ PROTOTYPING
Laboratoř pro virtuální prototyping je zaměřena na virtuální vývoj produktů. Pracoviště využívá nejnovější systémy
CAx pro návrh konstrukcí a provádí pokročilé výpočtové analýzy. Díky využití nástrojů softwarové optimalizace
vyvíjí efektivní konstrukce, nebo zvyšuje užitnou hodnotu stávajících řešení.
Strukturální analýzy
Základní řešenou simulací je strukturální výpočet, který předpokládá
zatěžování v oblasti lineární statiky. Nejčastěji jsou takto prováděny pevnostní
a deformační výpočty konstrukcí pomocí plošných 2D prvků nebo složitější
objemové modely s 3D prvky.
Modální analýza
Modální analýza je druhou nejčastější možností kontroly dílu a nutným výchozím krokem
v okamžiku návrhu dynamicky odolného dílu. Výpočet stanoví vlastní tvary řešeného
konstrukčního celku. Jedná se o vstupní výpočet, který předchází následujícím
dynamickým výpočtům.
Rychlé dynamické děje
Pro řešení rychlých dynamických dějů je využíván nástroj Virtual
Performance Solution. Jedná se především o explicitní MKP řešič PamCrash vhodný pro simulaci dějů s velkými deformacemi
a složitými kontakty. Díky spolupráci univerzity s vývojáři softwaru je
možné používat nově vyvinutý model lidského těla „VIRTHUMAN“, pro
řešení pravděpodobnosti poranění v úlohách pasivní bezpečnosti
interiérů vozidel.
Topologická optimalizace
Pro nalezení nejvhodnější konstrukce z hlediska tuhosti a pevnosti je používán přístup za
pomoci geometrické optimalizace. Ta na základě parametrického 3D modelu,
vytyčených rozsahů geometrických parametrů a požadovaných výsledků hledá
nejvhodnější konstrukční řešení. Pokročilejší možností je pak tzv. topologická
optimalizace umožňující najít ideální rozložení materiálu v rámci zadaného objemu a tím
zajistit optimální rozložení napětí v konstrukci.
20
Hlavní činnosti a vybavení laboratoře
Proudění tekutin
Simulace proudění nestlačitelných i stlačitelných kapalin a plynů
lze řešit včetně teplotních vlivů, a to s využitím pokročilých
turbulentních modelů. Je možné realizovat speciální simulace jako
sledování unášených pevných částic v kapalině. Propojení těchto
úloh s geometrickou optimalizací umožňuje najít nejvhodnější tvar
řešeného systému.
Pokročilé simulace obrábění
Pomocí virtuálních maket CNC strojů je možné simulovat pohyby celého
pracoviště nebo jeho konkrétní mechatronické části. Model stroje obsahuje
zjednodušené 3D komponenty stroje a kinematickou strukturu, jako je tomu
u reálného stroje. Samotná simulace procesu obrábění je řízena reálným NC
kódem.
Určení vhodných materiálů
V inženýrské praxi je základem výběr vhodného materiálu
s ohledem na požadované použití. Ve výzkumu kovů, slitin,
intermetalických sloučenin, uhlíkových i nerezových ocelí, litin a
slitin řady neželezných kovů je pro určení materiálových vlastností
využíván analytický software JMatPro. Z výsledků simulací lze
vyhodnotit řadu parametrů, a tím vhodnost konkrétního materiálu
pro požadovanou aplikaci.
Simulace tvářecích technologií
Pro simulace tvářecích technologií je využíván software DEFORM. Je
možné modelovat účinky velkých deformací při tváření za tepla i za
studena, procesy obrábění a další technologické procesy. Simulací lze
predikovat pro každý okamžik technologického procesu rozložení
teploty, deformace, napětí a toku tvářeného materiálu.
Vedoucí laboratoře
Ing. Zdeněk Chval, Ph.D.
 +420 377 638 741
 [email protected]
21
ZKUŠEBNA KOMPONENT DOPRAVNÍCH PROSTŘEDKŮ
Zkušebna komponent dopravních prostředků se zaměřuje zejména na ověřování komponent drážních aplikací
namáháním v kombinaci krut a tah a vibrodiagnostiku komponent drážních aplikací, jako například převodových
skříní a trakčních motorů a dalších zařízení.
Ověřování komponent drážních aplikací
Jednou z hlavních činností je ověřování komponent drážních
aplikací namáháním v kombinaci krut a tah. Toto ověřování je
možné uskutečnit na speciálním biaxiálním zkušebním stroji. Mezi
dvě příruby je možné umístit například různé spojky mezi trakčním
motorem a převodovou skříní a tam je vystavit kombinovanému
provoznímu namáhání. Naměřené namáhání z provozu je možné
vložit přímo do počítačového systému a simulovat na součásti
umístěné na zkušebním stroji.
Počítačový program TEST CONTROL
Tento počítačový program umožňuje přípravu různých
druhů zatěžování zkoušeného zařízení statickým
i dynamickým zatížením. Do tohoto programu je díky jeho
iteračnímu modulu možné vložit i záznam měření
z provozu, kde se zkoumaná součást nachází, a tak
vystavit zkoušenou součást reálnému provoznímu
namáhání. Vkládání vstupních dat je umožněno v mnoha
druzích formátů.
Vibrodiagnostika a diagnostika komponent drážních aplikací
Další činností zkušebny je vibrodiagnostika komponent drážních
aplikací pomocí přístroje firmy SKF MICROLOG CMXA 80. Tento
přístroj umožňuje pomocí mnoha vestavěných modulů velké spektrum
činností od vyvažování rotujících součástí přes modální analýzu, až po
sběr dat z mnoha zařízení pro porovnávací analýzy. Čtyřkanálový
přístroj je mobilní a umožňuje práci vibrodiagnostika přímo v terénu
a první hrubá vyhodnocení provádět přímo na přístroji.
22
Hlavní vybavení zkušebny
SKF Analysis and Reporting Manager
Podrobná FFT analýza je prováděna pomocí počítačového
programu SKF Analysis and Reporting Manager. Tento program
obsahuje všechny potřebné nástroje pro vyhodnocování vibrací,
které produkují poškozené strojní součásti drážních zařízení, jako
jsou například nápravová ložiska, ložiska trakčních motorů a zuby
ozubených kol převodových skříní. Podle specifického projevu se
provádí zjišťování původu vibrace.
SKF MACHINE CONDITION ADVISOR CMAS100-SL
Pro rychlou a operativní kontrolu vibrací je použito zařízení SKF
MACHINE CONDITION ADVISOR CMAS100-SL. Toto lehké, přenosné
zařízení ve velikosti většího pera snadno provádí důležitá měření pro
zjištění stavu stroje a měření teploty a automaticky vydává
poplachovou informaci, když naměřené hodnoty vibrací stroje
překročí přijaté směrnice. Měření vibrací obsahuje celkové rychlosti
vibrací a odečet obálky zrychlení vibrací, který odfiltruje všechny
signály vibrací stroje, mimo těch, které vycházejí z ložisek
a převodových skříní.
Zařízení SKF TKED 1
Pro monitorování výbojů v ložiskách elektrických točivých strojů je použito
zařízení SKF TKED 1. Tento přístroj slouží k zjišťování počtu výbojů mezi
oběžnými plochami ložisek a valivými elementy, a tím zjišťování trendů
poškození těchto ložisek. Poškozování ložisek elektrických strojů
vysokofrekvenčními ložiskovými proudy, které vznikají při napájení motorů
z měničů, je velmi časté, a proto se tento přístroj stává velkým
pomocníkem při srovnávacích měřeních na ložiskách motorů. Dalším
vybavením zkušebny je například endoskop SKF TKE 10A, sloužící
k vizuálnímu monitorování nepřístupných míst strojů.
Vedoucí zkušebny
Ing. Bohumil Čejka
 +420 377 638 721
 [email protected]
23
ZKUŠEBNA PROVOZNÍ PEVNOSTI A ÚNAVOVÉ ŽIVOTNOSTI
Pracoviště disponuje univerzálním elektrohydraulickým zatěžovacím systémem pro dynamické zkoušky
konstrukčních dílů a materiálových vzorků. Věnujeme se vyhodnocování životnosti, a to včetně využití metod
pravděpodobnostního dimenzování.
Hlavním vybavením zkušebny je souprava 10 samostatných zatěžovacích válců, které lze konfigurovat do různých
zkušebních sestav umístěním výškově nastavitelných držáků či dvousloupového rámu s výškově přestavitelným
příčníkem, které jsou umístěné na T-drážkové desce.
24
Hlavní vybavení zkušebny
Stroj pro zkoušky materiálových vzorků
Stroj je opatřen lineárním a kyvným hydraulickým
válcem, díky čemuž umožňuje současné zatěžování
osovou silou a krouticím momentem. Součástí
vybavení stroje jsou čelisti pro ploché i kulaté
vzorky,
dále
siloměr,
snímač
momentu,
akcelerometr a extenzometry. Stroj je tedy z tohoto
pohledu univerzální a lehce adaptibilní na různé
typy statických a dynamických zkoušek.
Klíčovým softwarovým vybavením jsou komerční
licence nCode GlyphWorks, což je nástroj pro
analýzu naměřených dat, a výzkumná licence
nCode DesignLife, což je postprocesor pro metodu
konečných prvků. Jedná se o graficky orientovaný
software specializovaný na únavovou analýzu.
Vedoucí zkušebny
Ing. Lukáš Bartoň, Ph.D.
 +420 377 638 733
 [email protected]
25
KONTAKTY
Ředitel RTI
doc. Ing. Miloslav Kepka, CSc.
 [email protected]
Administrativní ředitel
Ing. Vladislav Kemka, Ph.D.
 [email protected]
Ředitel laboratoří
Ing. Pavel Žlábek, Ph.D.
 [email protected]
Manažer pro obchod
Ing. et Ing. Martin Jambura
 [email protected]
Manažer pro marketing
Ing. Martin Nozar, Ph.D.
 [email protected]
VEDOUCÍ VÝZKUMNÝCH PROGRAMŮ
Výzkum a vývoj moderních konstrukcí vozidel včetně jejich pohonných systémů
doc. Ing. Petr Heller, CSc.
 [email protected]
Výzkum a vývoj výrobních strojů včetně jejich modernizace
doc. Ing. Václava Lašová, Ph.D.
 [email protected]
Výzkum a vývoj tvářecích technologií
prof. Dr. Ing. Bohuslav Mašek
 [email protected]
Výzkum a vývoj obráběcích technologií
doc. Ing. Jan Řehoř, Ph.D.
 [email protected]
26
 Regionální technologický institut
Fakulta strojní, Západočeská univerzita v Plzni
Univerzitní 8
306 14 Plzeň
 +420 377 638 701
 [email protected]
 www.rti.zcu.cz
27