Výzkumné centrum pro strojírenskou techniku a technologii

1.2.2 Nekonvenční materiály a materiálové struktury

vedoucí Ing. Jan Smolík, Ph.D.

Cíle projektu


Zdokonalit vlastnosti a možnosti komponentů a skupin zejména vysoce dynamických výrobních strojů, zvýšit potenciál pro jejich nejvhodnější uplatnění, analyzovat jejich možnosti a omezení, a vytvořit vlastní řešení a modifikace. Otevřít možnost stavby vysoce přesných strojů pro mikroobrábění. 

Řešení projektu


2009

 

Cíle roku

Experimentální práce na STD-23.

Průběh řešení

Na pražském pracovišti byly práce v projektu 1.2.2 vedeny ve dvou hlavních tématech. Prvním tématem bylo pokračování výzkumu použití vláknových kompozitů pro stavbu těles smykadel či vřeteníků. Zde byly provedeny porovnávací experimenty s referenčním ocelovým vzorkem. Zároveň bylo pokračováno v pracech na zpřesnění výpočtových modelů. Pro tyto účely byly vyrobeny dílčí vzorky, které posloužily pro identifikaci důležitých materiálových parametrů. Pro zvýšení smykové tuhosti kompozitních dílců byl zahájen výzkum hybridních ocelovo-kompozitních struktur. Na prototypu kompozitního smykadla byly provedeny výpočetní studie vlivu krytování. Zároveň byl vyroben experimentální vzorek s hybridní strukturou pro podporu výpočetních řešení. Druhým tématem byla výroba vzorku reálných rozměrů zkušebního stojanu se sendvičovými bočnicemi. Byly dokončeny konstrukční a technologické práce nutné pro výrobu stojanu. Stojan byl úspěšně vyroben včetně nejkritičtějších operací vlepování hliníkových pěn do bočnic stojanu. Na stojanu byly provedeny porovnávací experimenty s klasickým svařovaným stojanem vyztuženým ocelovými žebry.
Na pracovišti v Plzni byly provedeny v roce 2009 provedeny následující práce: numerické simulace vlastností obdélníkové a čtvercové komůrky; měření mechanických vlastností základní stavební části tělesa - obdélníkové komůrky; vyhodnocování shody simulací a experimentu; měření vlastností základní stavební části tělesa - čtvercové komůrky, zkoumání vlivu integrovaných tlumicích členů do vinutého kompozitu; odladění numerických modelů sestavy vzorku celého vřeteníkového tělesa s komůrkovou strukturou, optimalizace skladby kompozitu v komůrkách a konzultace o proveditelnosti skladby z hlediska technologie jeho výroby; rozšíření řešerše a znalostní báze nekonvenčních materiálů a rozšíření řešerše a znalostní báze nekonvenčních materiálů - keramické kompozity, práškové oceli pro nástřiky ozubených kol. Výzkum vlivu technologie křížení vláken na výsledné mechanické vlastnosti kompozitu, experimentální prověřování vlastností, numerické modely vzorků s tkaninovou strukturou a jejich homogenizace pro účely virtuálního prototypingu, výzkum automatických smyček pro optimalizace vlastností kompozitů s využitím provázaných softwarů NX - MatLab a Opti Slang.

VaV výsledky

Publikace: 4
Oponované výzkumné práce: 3
Realizace v průmyslu: 1

2008

 

Cíle roku

Výroba a experimentální zkoušky na STD-23.

Průběh řešení

Zde proběhlo doplňování rešerše nekonvenčních materiálů aplikovatelných v konstrukci strojů, výzkum optimalizačních možností systému OptiSlang. Dále byly provedeny návrhy optimální skladby tělesa komůrkového vřeteníku, testovací měření na základní buňce komůrkového vřeteníku sloužící k verifikaci výše uvedené metodiky návrhu rozměrnějších těles vyrobených technologií přesného navíjení uhlíkových vláken.
Byla realizována výroba zkušebního tělesa kompozitového smykadla z ultra-vysokomodulových vláken. Proběhly základní experimenty pro zjištění tuhosti a modálních vlastností zkušebního tělesa. Zároveň byla zahájena spolupráce s průmyslem na vývoji kompozitových vřeteníků pro aplikaci v obráběcích strojích. Druhou oblastí prováděného výzkumu byla konstrukce stojanů obráběcích strojů se sendvičovými bočnicemi. Byla provedena konstrukční a výpočetní studie zkušebního stojanu rozměrů reálné konstrukce a těleso bylo zadáno do výroby. Pro podporu výpočetních modelů byla doplněna databáze materiálových znalostí hliníkové pěny, která bude použita jako jádro sendvičových konstrukcí.

VaV výsledky

Publikace: 1
Oponované výzkumné práce: 2

2007

 

Cíle roku

Návrh zkušebního STD-23 pro zkoušky dílů a laboratorních vzorů.

Průběh řešení

Doplňování rešerše nekonvenčních materiálů aplikovatelných v konstrukci strojů, dokončení experimentů ohybu sendvičových nosníků, výzkum optimalizačních numerických postupů pro návrh sendviče s požadovanými vlastnostmi, konstrukční návrh sendvičového skládaného vřeteníku, konstrukční návrh vřeteníku z vinutých uhlíkových vláken (pro zkoušky na standu STD-23, který byl již dříve postaven pro zkoušky svařovaných dílů), numerické simulace tuhosti a modálních vlastností tělesa vřeteníku, technologický návrh výroby a zahájení výroby dílu.

VaV výsledky

Oponované výzkumné práce: 2
Obhájené nebo podané disertace: 1

2006

 

Cíle roku

Případové studie alternativních řešení vybraných dílů reálných strojů.

Průběh řešení

Zdokonalování MKP modelů sendvičových struktur, verifikace výpočtů provedením mnoha experimentů, založení databáze nekonvenčních materiálů a materiálových struktur, provedení rešerše možností spojování nekonvenčních materiálů. Na základě získaných poznatků provedeno několik případových studií možných náhrad kovových částí stroje nekonvenčními materiály.

VaV výsledky

Oponované výzkumné práce: 1

2005

 

Cíle roku

Rešerše dostupných nekonvenčních materiálů, technologií výroby dílců a výpočtů.

Průběh řešení

Činnosti, metody, postupy: Rešeršní práce a jednání s výrobci, vývoj simulačních modelů na bázi MKP, experimenty (především laboratorní měření na trhacím stroji), porovnání a analýza výsledků.

VaV výsledky

Publikace:
Oponované výzkumné zprávy:

© VCSVTT 2017
Kruhy
Technologie třískového obrábění Laserové technologie Řídicí a pohonová technika Vývoj strojů a elementů Zkoušení a diagnostika strojů Automatizace výrobních zařízení Programování CNC strojů