App\Controller\AppController::initialize() - APP/Controller/AppController.php, line 49
Cake\Controller\Controller::__construct() - CORE/src/Controller/Controller.php, line 262
ReflectionClass::newInstance() - [internal], line ??
Cake\Http\ControllerFactory::create() - CORE/src/Http/ControllerFactory.php, line 77
Cake\Http\ActionDispatcher::dispatch() - CORE/src/Http/ActionDispatcher.php, line 90
Cake\Http\BaseApplication::__invoke() - CORE/src/Http/BaseApplication.php, line 78
Cake\Http\Runner::__invoke() - CORE/src/Http/Runner.php, line 65
Cake\Routing\Middleware\RoutingMiddleware::__invoke() - CORE/src/Routing/Middleware/RoutingMiddleware.php, line 59
Cake\Http\Runner::__invoke() - CORE/src/Http/Runner.php, line 65
Cake\Routing\Middleware\AssetMiddleware::__invoke() - CORE/src/Routing/Middleware/AssetMiddleware.php, line 88
Cake\Http\Runner::__invoke() - CORE/src/Http/Runner.php, line 65
Cake\Error\Middleware\ErrorHandlerMiddleware::__invoke() - CORE/src/Error/Middleware/ErrorHandlerMiddleware.php, line 92
Cake\Http\Runner::__invoke() - CORE/src/Http/Runner.php, line 65
Cake\Http\Runner::run() - CORE/src/Http/Runner.php, line 51
Cake\Http\Server::run() - CORE/src/Http/Server.php, line 80
[main] - ROOT/webroot/index.php, line 37
Návrh a realizace modulárního systému pro dávkování aditiv v peletkovém extrudéru
Design and Realization of a Modular Additive Dosing System for Pellet-Based Extruder
Vedoucí práce: Ing. Petr Krejčiřík Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Technologie FGF (Fused Granular Fabrication) vyžaduje pro efektivní barvení integraci aktivního dávkovacího systému, který nahradí manuální míchání pelet. Vývojový úkol spočívá v návrhu modulární mechatronické jednotky pro přesné vkládání aditiv (masterbatch) do procesní zóny extrudéru. Kritickým bodem je zajištění linearity dávkování v závislosti na otáčkách hlavního šneku a řešení prodlevy (lagu) mezi nadávkováním a výstupem z trysky. Systém musí být koncipován jako rozšiřitelný pro více barev, což umožní budoucí selektivní barvení segmentů tisku a tvorbu barevných gradientů v reálném čase. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout a realizovat funkční prototyp mikro-dávkovače aditiv, který bude snadno integrovatelný na stávající peletkové extrudéry a umožní budoucí rozšíření na vícekanálový systém.
vývoj kompaktního dávkovacího mechanismu (např. šnekového) s univerzálním rozhraním pro upevnění k hlavnímu extrudéru
návrh sběrného uzlu (manifold), který umožní současné nebo selektivní napojení až tří dávkovacích modulů do jednoho vstupu
testování stability dávkování jedné barvy při různých režimech průtoku a ověření schopnosti systému vytvářet plynulé barevné přechody
Zhodnocení limitů systému při osazení všemi třemi moduly (prostorová kolize, příkon, nároky na promíchání)
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, výkres sestavení, digitální data
Návrh a realizace multifilamentové tiskové hlavy pro velkoformátový 3D tisk (LFAM)
Design and Realization of a Multi-filament Print Head for Large Format Additive Manufacturing (LFAM)
Vedoucí práce: Ing. Petr Krejčiřík Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Velkoformátový 3D tisk (LFAM) čelí výzvám v oblasti rychlosti depozice materiálu a stability procesu při tisku rozměrných objektů. Standardní řešení využívají buď granulátové extrudéry, které jsou nákladné, nebo jednotlivé filamenty s omezeným průtokem. Multifilamentová tisková hlava představuje hybridní řešení, které umožňuje paralelní tavení více strun současně. Tím se zvyšuje objem vytlačeného plastu za jednotku času (flow rate) při zachování přesnosti strunového podávání a možnosti kombinace materiálů či barev v rámci jedné tiskové dráhy. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout, zkonstruovat a otestovat funkční vzorek 3D tiskové hlavy schopné paralelního a nezávislého podávání minimálně tří filamentů do společné trysky pro potřeby velkoformátového tisku.
rešerše dostupných metod navyšování průtoku materiálu a návrh geometrie sdruženého tavení více filamentů do jedné trysky
vypracování kompletního 3D modelu hlavy včetně systému podávání, ohřevu a chlazení
výroba a sestavení tiskové hlavy s využitím dostupných výrobních technologií v prostorách StrojLAB Konstruování
ověření maximálního průtoku materiálu (mm^3/s), kvality extruze a tepelné stability hlavy během dlouhodobého provozu
zpracování technické a výkresové dokumentace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, výkres sestavení, digitální data
Optimalizace procesních parametrů u prototypového EB-PBF systému
Optimization of Process Parameters on a Prototype EB-PBF System
Vedoucí práce: Ing. Martin Malý, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Technologie tavení kovového prášku elektronovým svazkem (E-PBF) pracuje ve vysokém vakuu a při vysokých teplotách. Práce se zabývá prvotním testováním unikátního prototypového zařízení. Klíčovou výzvou je nastavení parametrů předehřevu práškového lože a strategie skenování tak, aby se eliminovaly procesní vady, jako je nestabilita vrstvy (smoke effect) nebo nadměrná porozita. Výsledkem bude metodika pro stabilní tisk na tomto novém zařízení. Cíle závěrečné práce: Stanovení procesních parametrů pro dosažení celistvého a geometricky přesného výtisku na prototypovém stroji E-PBF.
rešerše fyzikálních principů E-PBF se zaměřením na interakci elektronového svazku s práškovým materiálem
návrh a realizace experimentální matice testovacích vzorků (tzv. single tracks nebo kostky) s variabilním výkonem a rychlostí svazku
vyhodnocení vlivu parametrů na kvalitu povrchu a vnitřní strukturu
definice doporučeného postupu pro stanovené vhodného nastavení pro budoucí využití zařízení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Vedoucí práce: doc. Ing. Milan Klapka, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Akustická měření vyžadují pravidelnou kontrolu citlivosti mikrofonu pro zajištění důvěryhodnosti naměřených dat. Profesionální akustické kalibrátory jsou však nákladné a vyžadují velmi šetrné zacházení v laboratorních podmínkách. Cílem práce je proto navrhnout dostupné přenosné zařízení, které umožní operativní ověření přesnosti mikrofonů v polních podmínkách. K realizaci bude využita kombinace metod aditivní výroby a nízkonákladové digitální elektroniky. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je vývoj digitálně řízeného akustického kalibrátoru s referenční hladinou tlaku 94 dB při frekvenci 1000 Hz, přesností stabilizace +- 0,5 dB a celkovým harmonickým zkreslením (THD) pod 2 %.
rešerše konstrukčních řešení
návrh komory pro mikrofon 1/2"
návrh budicí elektroniky pro generování harmonického signálu
implementace algoritmu pro automatickou kompenzaci vlivu okolního tlaku a teploty
Návrh přenosného kalibrátoru vibrací
Engineering design of portable vibration calibrator
Vedoucí práce: doc. Ing. Milan Klapka, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Při měření vibrací strojů je kritické ověřit integritu celého měřicího řetězce přímo na místě měření. Standardní laboratorní kalibrátory jsou pro drsné provozní podmínky příliš nákladné a náchylné k mechanickému poškození. Práce se zaměřuje na konstrukci nízkonákladového a robustního, bateriově napájeného referenčního budiče vibrací s využitím aditivní výroby a třískového obrábění. Takové zařízení zajistí ekonomicky nenáročné, ale spolehlivé provozní ověření citlivosti laboratorních akcelerometrů před experimentem. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je realizace referenčního budiče vibrací s fixní frekvencí 159,15 Hz, definovaným zrychlením 10 m/s^2 RMS, nosností pro snímače do 50 g a s příčným zrychlením nižším než 5 %.
Návrh a charakterizace perforovaných TPMS struktur pro aditivně vyráběné kloubní náhrady
Design and Characterization of Perforated TPMS Structures for Additively Manufactured Joint Implants
Vedoucí práce: Ing. Karel Brulík Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Vysoká tuhost konvenčních titanových implantátů vede k nežádoucímu efektu stínění napětí a resorpci kosti. Řešením mohou být aditivně vyráběné mřížkové struktury, které snižují tuhost a současně podporují vrůstání kostní tkáně. Inovativní perforace stěn TPMS buněk otevírá nové možnosti pro přesnější řízení mechanických vlastností a maximalizaci biologické prostupnosti. Jejich širšímu využití však brání absence dat o vlivu těchto perforací na mechanickou odezvu. Systematická charakterizace těchto struktur tak představuje nezbytný krok pro vývoj bezpečnějších a efektivnějších kloubních náhrad. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout, numericky analyzovat a na vybraných vzorcích z titanové slitiny experimentálně ověřit vliv perforací na efektivní tuhost a mechanické chování TPMS struktur.
rešerše zaměřená na TPMS struktury, hierarchickou porozitu a jejich mechanické vlastnosti
tvorba modelů vybraných elementárních buněk s proměnnou velikostí perforací
sestavení MKP modelů a simulace vlivu perforací na efektivní modul pružnosti
výroba a experimentální testování referenčních vzorků pro validaci simulací
zhodnocení výsledků a definování přínosů i limitů pro ortopedické implantáty
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Konstrukce systému pro přehledné skladování a snadnou manipulaci s kabely
Design of a System for Organized Cable Storage and Easy Handling
Vedoucí práce: Ing. Jakub Uhrovič Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Skladování a manipulace s kabely v dílenském a laboratorním prostředí je často řešena neorganizovaným a chaotickým způsobem, což vede ke zhoršené přehlednosti, jejich zamotávání a zvýšenému riziku poškození. Návrh systému umožňujícího přehledné třídění a snadnou manipulaci s kabely umožní zvýšit efektivitu práce a pozvedne celkovou úroveň pracoviště. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je návrh a realizace systému pro přehledné skladování a snadnou manipulaci s kabely, přizpůsobitelného pro různé průměry cívek a umožňujícího jejich nezávislé vyjímání. Navržené zařízení bude opatřeno popisky a integrovaným měřítkem pro odměření délky odvíjeného kabelu.
rešerše dostupných řešení regálů a odvíjecích stojanů na kabelové bubny
volba koncepce vlastního řešení systému splňujícího zadané požadavky
konstrukční návrh systému
výroba navrženého systému
zhodnocení funkčnosti systému a návrh dalších možných úprav
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkres sestavení, fyzický model
Konstrukce autíčka pro nárazovou zkoušku
Design of a Toy Car for Crash Testing
Vedoucí práce: Ing. Jakub Uhrovič Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Mezi základní kompetence strojního inženýra patří schopnost navrhnout a realizovat technický experiment. Náplní práce je návrh učební pomůcky ve formě modelu autíčka pro demonstraci nárazové zkoušky, která studentům umožní si prakticky vyzkoušet sestavení měřicího řetězce, zpracování získaných dat a jejich správnou interpretaci při opakovatelném experimentu. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je konstrukce, výroba a funkční ověření modelu vozidla pro demonstraci nárazové zkoušky pro použití ve výuce.
zpracování stručné rešerše dostupných typů akcelerometrů a výběr vhodného akcelerometru
návrh měřicího řetězce pro zpracování a záznam signálu z akcelerometru
návrh a realizace autíčka umožňující opakované nárazové zatěžování, aby nedošlo k jeho předčasnému vyřazení z provozu
návrh a realizace jednoduchého pohonného mechanismu zajišťujícího urychlení autíčka před nárazem
provedení experimentu a ověření funkce navrženého zařízení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Úprava hlavy DIW tiskárny pro 4D tisk magneticky aktivních hydrogelů
Modification of a DIW printer head for 4D printing of magnetically active hydrogels
Vedoucí práce: Ing. Radoslav Bajza Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Magneticky aktivní hydrogely jsou novým perspektivním materiálem, který je složený z hydrogelové matrice obsahující rozptýlené magnetické částice. Vlivem externího magnetického pole dokážou měnit své mechanické vlastnosti a tvar. Jednou z možných aplikací těchto hydrogelů jsou mikroroboti pro medicínské využití. Na ÚK FSI se zabýváme novou technologii 4D tisku těchto materiálů s využitím metody Direct Ink Writing pomocí tiskárny Prusa se speciální tiskovou hlavou. Tuto hlavu bude potřebné upravit pro tisk hydrogelů, které síťují vlivem UV světla. Cíle závěrečné práce: Cílem této bakalářské práce je úprava speciální tiskové hlavy pro tiskárnu Prusa MK4S, která bude tisknout magneticky aktivní hydrogely pomocí metody Direct Ink Writing síťované UV světlem.
popis metod 4D tisku magneticky aktivních hydrogelů síťovaných UV světlem
návrh úprav tiskové hlavy
experimentální ověření funkce upravené tiskové hlavy pomocí jednoduchých tištěných vzorků
Adheze a tření podešví lezecké boty v přítomnosti částic magnezia
Adhesion and friction of climbing shoe rubber in presence of magnesium particles
Vedoucí práce: Ing. Michal Žůrek Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Zásaditý uhličitan hořečnatý (1–4MgCO₃·Mg(OH)₂·3–5H₂O), v lezecké komunitě označovaný jako „magnezium“, lezci využívají k regulaci vlhkosti rukou. Magnezium fyzikálně váže vlhkost vznikající při pocení, čímž omezuje negativní vliv potu na tření v kontaktu prstů s povrchem chytu. Částice magnezia ulpívající na povrchu chytu mohou dále ovlivnit tření mezi chytem a podešví. Které parametry nejvýznamněji ovlivní tření v tomto tribologickém systému: množství částic, jejich velikost, vlhkost magnezia nebo topografie kontaktních povrchů? Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentální analýza a posouzení vlivu částic magnezia na tření mezi materiálem podešve lezecké obuvi a reprezentativním povrchem lezeckého chytu.
provést rešerši se zaměřením na problematiku tření a adheze pryží v přítomnosti pevných částic kontaminantu
na základě rešerše identifikovat klíčové parametry, které mohou ovlivnit tření a adhezi v tribologickém systému podešev-magnesium-lezecký chyt
experimentálně ověřit vliv určených parametrů na tření a adhezi pryží pro výrobu lezecké obuvi
vyhodnotit a diskutovat výsledky měření
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Návrh konstrukce testovacího zařízení axiálního kluzného ložiska
Design of testing device for axial sliding bearing
Vedoucí práce: Ing. Jan Foltýn Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Hydrostatická ložiska se řadí mezi kluzná ložiska, jejichž povrchy jsou odděleny souvislou vrstvou kapaliny. Kapalina je do kontaktu přiváděna z externího zdroje (hydraulického systému). Tato ložiska mají široké pole uplatnění od uložení vřeten obráběcích strojů po uložení hřídelí turbín a obrovských teleskopů. Každá aplikace však vyžaduje různé parametry ložiska jako např. tloušťku mazacího filmu a dodávaný tlak při co nejmenších energetických ztrátách. Aby bylo možné studovat chování ložiska, je potřeba navrhnout testovací zařízení. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem bakalářské práce je navrhnout konstrukci testovacího zařízení pro axiální hydrostatické ložisko.
analyzovat problém a provést bibliografickou rešerši konstrukcí hydrostatických ložisek
vypracovat koncepční návrhy možných řešení
definovat parametry testovacího zařízení
rozpracovat vybraný návrh do podoby výkresové dokumentace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, výkres sestavení, digitální data
Návrh a realizace poloautomatického nabíječe zásobníků
Design and realization of a semi-automatic magazine loader
Vedoucí práce: Ing. Jan Foltýn Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Ruční nabíjení zásobníků představuje činnost, která je při větším počtu nábojů časově náročná a zároveň fyzicky namáhavá pro obsluhu. Na trhu existují jednoduché mechanické pomůcky usnadňující nabíjení zásobníků, jejich funkce je však často omezená na manuální ovládání bez možnosti zvýšení produktivity nabíjení. Z tohoto důvodu je vhodné uvažovat o zařízení, které by kombinovalo jednoduchost mechanických pomůcek s částečnou automatizací procesu nabíjení. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je navrhnout a realizovat poloautomatické zařízení pro nabíjení zásobníků na cvičné náboje 9 mm Luger.
analyzovat problém a provést bibliografickou rešerši současných řešení nabíječů a možných mechanismů
vypracovat koncepční návrhy možných řešení
rozpracovat vybraný návrh do podoby výkresové dokumentace
realizovat finální řešení pomocí 3D tisku a ověřit funkci
Řízená distribuce chladicích médií ve strukturovaném materiálu
Controlled distribution of cooling media in a structured material
Vedoucí práce: Ing. Ondřej Vaverka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Tepelný management nejen baterií je v posledních letech velice skloňované téma. Sofistikované systémy chlazení jsou na vzestupu a jedním ze způsobů, jak efektivně udržovat požadovanou teplotu systému je cíleně chladit pouze potřebná místa. Toho může být docíleno pomocí řízené distribuce chladicích médií a chytrého designu chladičů obsahujících strukturovaný materiál. Takovéto komponenty se ale dají realizovat pouze kovovou aditivní výrobou. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je ověřit funkčnost řízení distribuce toku pomocí změny relativní hustoty strukturovaného materiálu.
rešerše současných řešení dané problematiky
návrh geometrií pro experimenty
realizace a vyhodnocení experimentů
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fotografická dokumentace, digitální data
Návrh překážek pro testování odpružení horských kol
Vedoucí práce: Ing. Zbyněk Strecker, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: V rámci spin-off VUT Grixi s.r.o. probíhá vývoj elektronicky řízeného odpružení na celoodpružená kola. Pro vývoj algoritmů je třeba provádět jízdní zkoušky za definovaných podmínek, které je složité dosáhnout na reálné trati. Proto je vhodné testovat na uměle vytvořených překážkách s jasně definovanou geometrií. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je návrh přejezdových překážek vhodných pro testování pohodlí a přítlaku kola na vozovku na celoodpružených kolech. Překážky musí být stabilní, lehké, skladné (převozitelné v autě), levné na výrobu.
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí
Konstrukce vibračního zařízení pro distribuci a pěchování mleté kávy
Design of a Vibrating Device for Distribution and Tamping of Ground Coffee
Vedoucí práce: doc. Ing. Radovan Galas, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Konzistence extrakce espressa je významně ovlivněna způsobem distribuce a pěchování mleté kávy v portafilteru, tedy procesy předcházejícími samotné extrakci. Nerovnoměrné usazení částic a nekolmé nebo proměnlivé pěchování mohou vést k nehomogenním podmínkám průtoku během extrakce. Vibrační působení může přispět k rovnoměrnějšímu rozložení částic, zatímco mechanicky vedené pěchovadlo umožňuje opakovatelné zhutnění. Práce se zaměřuje na návrh a realizaci zařízení kombinujícího tyto principy. Cíle závěrečné práce: Navrhnout, zkonstruovat a experimentálně ověřit vibrační zařízení pro distribuci mleté kávy s mechanicky vedeným pěchovacím mechanismem s nastavitelnou pěchovací silou.
provedení rešerše problematiky distribuce a pěchování mleté kávy a jejich vlivu na reprodukovatelnost přípravy
stanovení technických požadavků na vibrační mechanismus a pěchovací systém
návrh konstrukčního řešení vibračního zařízení včetně volby pohonu a parametrů kmitání
návrh mechanicky vedeného pěchovacího mechanismu s nastavitelnou velikostí pěchovací síly
zpracování technické dokumentace, výroba vybraných dílů pomocí 3D tisku a integrace nakupovaných komponent, sestavení a experimentální ověření funkčnosti zařízení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkres sestavení, digitální data, fyzický model
Zařízení pro aplikaci sypkých materiálů do kontaktu kola a kolejnice
Device for Application of Granular Materials into the Wheel–Rail Contact
Vedoucí práce: doc. Ing. Radovan Galas, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Sypké materiály, např. písek nebo oxid hlinitý, se používají ke zvýšení trakce kolejových vozidel aplikací do kontaktu kola a kolejnice. Při laboratorní simulaci tohoto kontaktu na různých typech zařízení je nutné zohlednit jejich odlišnou geometrii a kinematiku pohybu. Z těchto důvodů je třeba navrhnout zařízení umožňující přesné, opakovatelné a časově řízené dávkování materiálu do kontaktu simulujícího kontakt kola a kolejnice. Cíle závěrečné práce: Navrhnout a realizovat zařízení pro přesné a opakovatelné dávkování sypkých materiálů do kontaktu simulujícího kontakt kola a kolejnice.
provedení rešerše problematiky aplikace sypkých materiálů do kontaktu kola a kolejnice
stanovení základních technických požadavků na navrhované zařízení
návrh konstrukčního řešení dávkovacího zařízení
výroba konstrukčních dílů pomocí 3D tisku, výběr a integrace nakupovaných komponent a sestavení funkčního modelu zařízení
ověření funkčnosti zařízení a základní posouzení opakovatelnosti dávkování
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkres sestavení, digitální data, fyzický model
Návrh a Simulace Magneticky Řízeného Soft Robota
Design and Simulation of a Magnetically Actuated Soft Robot
Vedoucí práce: doc. Ing. Michal Kubík, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Magneticky aktivní polymery jsou složeny z ferromagnetických mikročástic železa, které jsou spojeny elastomerem. Za pomocí externího magnetického pole lze měnit jejich tuhost, tlumení či rozměry. Tyto materiály je možné vyrobit zcela novou technologii 4D tisku. Míra změny rozměrů je dána velikostí magnetického pole. Zajímavou aplikací těchto materiálů jsou mikroroboti. Mikroroboti využívají tohoto materiálu k pohybu (chůzi, plavání, atd.) či uchopení předmětů a to především v bio aplikacích. Na UK FSI se chceme problematikou zabývat a chybí metodika konstrukce u takto komlexního systému.
Cíle závěrečné práce: Cílem této bakalářské práce je konstrukční řešení a simulace mikrorobota na bázi magneticky aktivního elastomeru s využitím technologie 4D tisku.
popis vlastností magneticky aktivních elastomerů a technologie 4D tisku
sestavení přehledu konstrukcí mikrorobotů
vývoj konstrukce mikrorobota za pomocí magnetických simulací
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Digitální odměřování na soustruh
Digital Readout for Lathe Machine
Vedoucí práce: Ing. Jiří Žáček Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Soustruh Bernardo Hobby 400 disponuje pouze odměřováním pomocí noniů. Stupnice těchto noniů nejsou intuitivní a značně tak komplikují práci na soustruhu. Aplikace digitálního odměřování pomocí magnetických senzorů polohy by značně ulehčila a zpřesnila práci se soustruhem. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je zabudovat odměřovací systém založený na magnetických senzorech polohy do Soustruhu Bernardo Hobby 400 a experimentálně ověřit jeho funkčnost.
zpracovat rešerši komerčních výrobků s podobným řešením
zkonstruovat uchycení senzorů a displeje na soustruh včetně kabeláže
experimentálně ověřit funkčnost systému
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Odstředivá síla pod kontrolou: návrh a realizace vysokootáčkové centrifugy
Centrifugal Force Under Control: Design and Realisation of a High-Speed Centrifuge
Vedoucí práce: Mgr. Petr Čípek Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Laboratorní centrifugy jsou zařízení využívající odstředivou sílu k separaci složek kapalin. Konstrukce centrifugy vyžaduje návrh rotující soustavy schopné bezpečně pracovat při vysokých otáčkách, zajištění dostatečné tuhosti nosné struktury a řešení dynamického zatížení. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout a realizovat prototyp centrifugy pro rotor A 8-50 (8×50 ml) s otáčkami 2000, 4000 a 6000 ot/min, včetně konstrukčního řešení bezpečnosti rotujících částí. Zařízení bude vyrobeno ve strojLabu.
provést rešerši konstrukčních řešení laboratorních centrifug a stanovit technické požadavky vyplývající z použití rotoru A 8-50
navrhnout koncepci pohonu a přenosu výkonu umožňující dosažení požadovaných otáček 2000, 4000 a 6000 ot/min
navrhnout rotující soustavu, uložení rotoru a nosnou konstrukci s ohledem na tuhost a dynamické zatížení
navrhnout konstrukční řešení bezpečnosti zařízení zahrnující ochranu obsluhy při běžném i poruchovém provozu
vyrobit, sestavit a experimentálně ověřit funkčnost prototypu centrifugy ve strojLabu
Konstrukce klimatické komory pro simulaci environmentálních podmínek železniční tratě
Design of a Climatic Chamber for the Simulation of Environmental Conditions on a Railway Track
Vedoucí práce: Ing. Šimon Skurka Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Dvoudisková zařízení se využívají pro simulaci kontaktu mezi kolem a kolejnicí. Podmínky v laboratoři se však výrazně liší od reálného provozu na trati, kde je kontakt ovlivňován proměnlivými klimatickými vlivy a přítomností kontaminantů. Typickým kontaminantem je voda, která se může na povrchu kolejnic dostat kondenzací vzdušné vlhkosti (ranní rosa) a působit problémy při rozjezdu nebo brzdění vlakových či tramvajových souprav. Pro věrnou replikaci těchto podmínek jsou dvoudisková zařízení osazována klimatickými komorami umožňujícími řízenou regulaci teploty a relativní vlhkosti vzduchu. Cíle závěrečné práce: Cílem bakalářské práce je navrhnout klimatickou komoru s nucenou cirkulací vzduchu, která by umožňovala plynule regulovat a monitorovat teplotu a vzdušnou vlhkost v rozmezí typickém pro traťový provoz.
provést rešerši a analýzu existujících řešení
koncepční návrh komory, chladiče a ohřívače včetně senzoriky a řízení
konstrukční návrh dovedený do stádia výkresové dokumentace
analýza tepelných ztrát
realizace prototypu pomocí 3D tisku a experimentální ověření jeho funkčnosti na dvoudiskovém zařízení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, výkres sestavení, digitální data
Konstrukční úprava vysokotlakého zařízení pro měření elektrických vlastností kapalin
Design modification of high-pressure equipment for measuring the electrical properties of liquids
Vedoucí práce: Ing. Vít Šimara Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Fyzikální vlastnosti kapalin jsou proměnné s tlakem. Před několika lety byl na Ústavu konstruování vyvinut vysokotlaký viskozimetr, operující až do 800 MPa, jehož data je možné použít pro predikci elastohydrodynamického mazání. Nyní se nabízí zařízení rozšířit o možnost měření elektrických vlastností kapalin, které se s tlakem rovněž mění. Příkladem mohou být iontové kapaliny, známe nejen pro svou elektrickou vodivost. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je vyvinout a fyzicky a odzkoušet vysokotlaký modul pro měření elektrické vodivosti kapalin. Modul má být kompatibilní se současným vysokotlakým zařízením.
návrh konceptu tříelektrodového systému a odzkoušení v atmosferických podmínkách.
návrh a testování způsobu přívodu a tlakového utěsnění třech elektrických vodičů do vysokotlaké dutiny.
realizace a testování funkčnosti navrženého modulu.
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, výkres sestavení, digitální data
Upínací přípravek pro frézovací operace vyrobený pomocí robotické hybridní výroby
Clamping Fixture for Milling Operations Manufactured Using Robotic Hybrid Manufacturing
Vedoucí práce: Ing. Vojtěch Florián Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: V rámci výzkumu a vývoje často vzniká potřeba operativně vyrábět kusové kovové díly složitých tvarů, které vyžadují přesné a opakovatelné upnutí při výrobě. Vhodně navržený univerzální přípravek s pákovými upínači může výrazně zjednodušit a zrychlit obráběcí operace. Využitím robotického pracoviště s možností hybridní výroby, která kombinuje aditivní tvorbu základního tvaru z polymeru a následné obrábění funkčních ploch, lze připravit přípravek přesně přizpůsobený konkrétní aplikaci. Cíle závěrečné práce: Navrhnout a experimentálně ověřit univerzální upínací přípravek pro frézovací operace, vyrobený pomocí hybridní technologie na robotickém pracovišti.
návrh geometrie univerzálního přípravku s ohledem na funkčnost a vyrobitelnost
pevnostní analýza navrženého řešení
výroba navrženého řešení
experimentální ověření funkčnosti
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkres sestavení, digitální data
Návrh konstrukce míchacího ústrojí tiskové hlavy pro zpracování 2K cementové směsi
Design of the Mixing System of a Printing Head for Processing of 2K Cement Mixture
Vedoucí práce: Ing. Vojtěch Florián Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Při aditivní výrobě betonových dílů se používá tisková hlava k promíchání dvousložkové (2K) cementové směsi, která se skládá z cementové pasty a urychlovače tuhnutí těsně před extruzí. V provozu však často dochází k ucpávání míchací komory, což komplikuje výrobu a vyžaduje časově náročné čištění. Stávající konstrukce zpravidla neumožňují rychlý zásah bez demontáže celé pohonné části. Cílem práce je navrhnout konstrukční řešení, které umožní rychlou a jednoduchou demontáž, zkrátí dobu odstávky zařízení a přispěje ke zvýšení provozní efektivity a snížení nákladů na údržbu. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je navrhnout a výpočtově ověřit míchací ústrojí tiskové hlavy pro zpracování 2K cementové směsi, který umožní rychlou demontáž pohonné části bez nutnosti přístupu do míchací komory.
Návrh a realizace simulátoru šifrovacího zařízení Enigma pomocí platformy Arduino
Design and implementation of an Enigma encryption device simulator using the Arduino platform
Vedoucí práce: Ing. Petr Krejčiřík Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Tématem bakalářské práce je vytvoření simulátoru šifrovacího zařízení Enigma s využitím platformy Arduino. Cílem je navrhnout a realizovat funkční model, který věrně simuluje šifrovací proces Enigmy, a následně tento model otestovat. Práce zahrnuje výzkum historického pozadí a technických detailů Enigmy, vývoj softwaru pro Arduino, a návrh hardware. Součástí je i ověření správnosti simulace pomocí reálných historických šifrovacích postupů a srovnání výsledků s originálními zařízením. Cíle závěrečné práce: Návrh architektury simulátoru enigmy s využitím platformy Arduino a realizace fyzického prototypu.
vývoj algoritmu pro šifrování a dešifrování
konstrukční návrh simulátoru
výroba simulátoru a sestavení
testování a ověření funkčnosti
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, výkres sestavení, digitální data
Úsměv v perspektivě biotribologie: Mazání jako klíč k efektivní ústní hygieně
Smile in the Perspective of Biotribology: Lubrication as a Key to Effective Oral Hygiene
Vedoucí práce: Ing. Pavel Čípek, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Mechanické čištění zubů představuje komplexní tribologický systém zahrnující interakci zubního kartáčku, dentálního materiálu (sklovina, výplň) a mazacího média (slina, zubní pasta). Stabilita mazacího režimu v průběhu čištění významně ovlivňuje hodnoty tření i míru opotřebení kontaktních povrchů. Při experimentálním tribologickém testování dochází vlivem postupného vysychání kontaktu ke změně podmínek, což může vést k degradaci a snížené reprodukovatelnosti výsledků. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentálně analyzovat stabilitu tribologických podmínek při simulovaném čištění zubů a posoudit vliv periody doplňování maziva na tření a opotřebení dentálních materiálů.
provést rešerši zaměřenou na biotribologii ústní hygieny a mazací režimy v systému
analyzovat vliv vysychání kontaktu na vývoj součinitele tření při simulovaném čištění zubů
navrhnout a realizovat systematickou sérii experimentů s řízenou periodou doplňování maziva při konstantním zatížení
vyhodnotit stabilitu třecích podmínek a míru opotřebení v závislosti na zvolené strategii doplňování maziva
formulovat doporučení pro zajištění stabilních a reprodukovatelných podmínek tribologického testování ústní hygieny
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Přesnost fluorescenční metody při tribologických experimentech
Accuracy of the Fluorescence Method in Tribological Experiments
Vedoucí práce: Ing. Michal Okál, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Fluorescenční mikroskopie se stále častěji využívá pro analýzu mazacích filmů, protože umožňuje vizualizovat rozložení maziva v kontaktu i jeho okolí s vysokou prostorovou rozlišitelností. Přesto je citlivost této metody při kvantitativním hodnocení maziva stále nedostatečně známá, zejména s ohledem na vliv experimentálních podmínek, jako jsou teplota, tlak nebo délka expozice excitačního světla. Důležitou roli hrají také degradační jevy fluorescenčních barviv, které mohou ovlivnit stabilitu a opakovatelnost signálu, což zdůrazňuje potřebu systematického studia a kalibrace metody. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je experimentální posouzení vlivu rozdílných experimentálních podmínek na přesnost fluorescence při tribologických měřeních.
rešerše dané problematiky
realizace experimentů za různých podmínek a s různými vzorky
porovnání a vyhodnocení výsledků
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Modifikace testovacího zařízení ložisek pro kosmické aplikace
Modification of a bearing test rig for space applications
Vedoucí práce: Ing. Michal Okál, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Stávající zařízení pro testování ložisek ve vakuové komoře je navrženo pro jeden konkrétní typ a rozměr ložiska, což omezuje jeho využití. Cílem bakalářské práce je provést konstrukční úpravy tohoto zařízení tak, aby umožňovalo testování běžně vyráběných ložisek. Tím dojde k rozšíření experimentálních možností při zkoumání chování ložisek v podmínkách simulujících vesmírné prostředí. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je provedení konstrukčních úprav stávajícího testovacího zařízení tak, aby umožňovalo testování standardně vyráběných ložisek běžných rozměrů.
rešerše dané problematiky
volba ložiska a specifikace testovacích podmínek
koncepční návrh zařízení
konstrukční řešení pomocí 3d tisku
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Aparatura pro in-situ sledování struktury plastického maziva během zatěžování
Apparatus for in-situ monitoring of grease structure during loading
Vedoucí práce: Ing. Michal Okál, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Struktura plastického maziva je klíčová pro jeho mazací vlastnosti v mechanických komponentách, jako jsou ložiska. Různé složení a procesy přípravy plastických maziv výrazně ovlivňují jejich strukturu. Jedním z nejběžněji používaných testů pro specifikaci konzistence je test penetrace, který však nedokáže poskytovat informace o změnách, které se s mazivem dějí během testu. Využití sandwichového testu v kombinaci s optickými metodami by umožnilo nejen analyzovat výsledné reologické vlastnosti maziva, ale také sledovat změny ve struktuře plastického maziva během aplikovaného zatížení. Cíle závěrečné práce: Hlavní cíl této práce je navrhnout experimentální zařízení pro sledování změn struktury plastického maziva během aplikace zatížení.
rešerše dané problematiky
návrh experimentálního zařízení
realizace testů
analýza výsledků
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Strukturální změny zahušťovadla v důsledku stárnutí plastického maziva
Structural changes in the thickener as a result of grease aging
Vedoucí práce: Ing. Michal Okál, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Plastická maziva jsou směsí základového oleje, zahušťovadla a aditiv. Vlastnosti jednotlivých složek i jejich vzájemné kombinace určují výslednou schopnost maziva efektivně snižovat tření a opotřebení v tribologickém systému. Maziva však často před samotným použitím zůstávají po delší dobu skladována. Studie ukazují, že při aplikaci dlouhodobě skladovaných maziv může docházet ke zvýšenému tření ve srovnání s čerstvě připravenými vzorky stejného typu. Tyto změny lze analyzovat pomocí akcelerovaných testů a vhodných optických metod, které umožňují popsat degradační procesy probíhající během skla Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem této práce je navrhnout a realizovat experimenty zaměřené na zkoumání vlivu stárnutí na změnu struktury plastického maziva.
rešerše dané problematiky
návrh vhodné metodiku experimentů
realizace experimentů s různými plastickými mazivy, porovnání výsledků
vyhodnocení vlivu stárnutí na změnu struktury
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Tepelný most pro vakuové aplikace s optimalizovanou poddajností
Thermal bridge for vacuum applications with optimized compliance
Vedoucí práce: Ing. Michal Okál, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: V prostředí s výskytem vakua je přenos tepla výrazně omezen, neboť probíhá pouze radiací a kondukcí. Absence konvekce tepla tak významně zpomaluje proces temperace mechanických částí. Pomalá temperace může představovat zásadní problém, protože může zdržovat spuštění zařízení nebo jeho testování. Z tohoto důvodu je potřeba proces přenosu tepla optimalizovat, například pomocí tepelných pásů (heat straps), které umožňují efektivnější vedení tepla mezi zdrojem a kritickými částmi systému. Při extrémně nízkých teplotách však dochází ke zvýšení jejich tuhosti, což může negativně ovlivnit funkci zaří Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je návrh tepelně vodivého mostu s optimalizovanou poddajností.
rešerše dané problematiky
analýza současného stavu
koncepční návrhy
konstrukční řešení pomocí 3D tisku
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Pneuracer 2.0: Inovácia v pohone vzduchom
Pneuracer 2.0: Innovation in Compressed Air Drive
Vedoucí práce: Ing. Matúš Ranuša, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Na fakultě již třetím rokem probíhá soutěž Pneuracer, určená pro týmy studentů středních škol. Cílem soutěže je navrhnout a postavit funkční model vozidla poháněného jedním litrem stlačeného vzduchu, přičemž týmy soutěží v kategoriích jako je nejdelší dojezd, nejvyšší rychlost nebo ovladatelnost. Pro další rozvoj soutěže je však nezbytné přinášet nové technické a konstrukční inovace, které posunou úroveň zúčastněných týmů i celé soutěže kupředu. Tato bakalářská práce se zaměřuje právě na vývoj nového, inovativního konceptu vozidla typu Pneuracer. Cíle závěrečné práce: Navrhnout inovativní a technicky pokročilý koncept ovladatelného modelu vozidla poháněného stlačeným vzduchem – tzv. Pneuraceru.
provést analýzu současných konstrukčních řešení a pravidel soutěže
identifikovat a navrhnout možné inovace v konstrukci a pohonu
vybrat jednu z inovací a implementovat ji do návrhu
navrhnout kompletní konstrukční řešení nového Pneuraceru
realizovat fyzický model a ověřit jeho funkčnost v praxi
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Návrh a konstrukce experimentálního modulu pro simulaci tribokoroze v lidských kloubech
Design and construction of an experimental module for the simulation of tribocorrosion in human joints
Vedoucí práce: Ing. Lukáš Odehnal Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Tribokoroze je degradační mechanismus materiálů vznikající současným působením mechanického zatížení a elektrochemických procesů v kapalném prostředí. Pro její studium je nutné provádět tribologická a elektrochemická měření současně. Běžné tribometry však tuto možnost neumožňují a specializovaná zařízení jsou finančně náročná. Laboratoř disponuje tribometrem Anton Paar TRB3, který není pro tribokorozní experimenty uzpůsoben, proto je nutné navrhnout kompatibilní experimentální modul umožňující kombinované měření za definovaných podmínek. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout, konstrukčně zpracovat a vyrobit prototyp experimentálního modulu pro tribokorozní testování kompatibilního s univerzálním tribometrem Anton Paar TRB3, který umožní kombinované tribologické a elektrochemické měření v kapalném prostředí.
provést rešerši zařízení určených pro studium tribokoroze
navrhnout koncepční řešení modulu s důrazem na funkčnost a realizovatelnost
zpracovat konstrukční návrh vybraného řešení
vyrobit a experimentálně ověřit funkčnost prototypu modulu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data, fyzický model
Polymerní ozubení v kosmických aplikacích
Vedoucí práce: Ing. David Košťál, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Polymery jsou lákavou náhradou za kovov jako materiál pro výrobu ozubení pro kosmické aplikace. Některé mají samomazné vlastnosti a jsou lehčí alternativou ke kovovým kolům. Nevýhodou jsou bohužel některé mezní stavy u kovových kol neznámé. Díky těmto problémům se jim kontruktéři mechanismů pro kosmické apliakce stále spíše vyhýbají. Cíle závěrečné práce: Cíle práce je poskytnou přehled o možnostech polymerů v kosmickém prostředí.
návrh možných materiálů pro ozubená soukolí do vakuového prostředí
zajištění vzorků pro testování a návrh testů
realizace testů ve vakuové komoře
vyhodnocení testů jednotlivých materiálů a posouzení jejich vhodnosti pro konkrétní podmínky
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Konstrukce transparentní vakuové komory
Vedoucí práce: Ing. David Košťál, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Vakuové komory jsou nákladné vybavení, které je nutné navíc udržovat ve velmi vysoké čistotě. Pro některé jednoduché experimenty či technologické procesy je ovšem dostačující pouze měkké vakuum a není nutné využívat drahé komory typicky určené na hluboké vakuum. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je konstrukce a reaizace vlastní vakuové komory z transparentního materiálu vhodné pro tlaky cca 10 mbar.
rešerše používaných konstrukcí vakuových komor
návrh vlastní komory
realizace pomocí vybavení strojlabu ÚK
testování komory
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Použití polymerů v kosmických aplikacích
Vedoucí práce: Ing. David Košťál, Ph.D. Zaměření: rešeršně syntetická Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Plasty jsou lákavou náhradou za kovové díly pro konstrukční prvky mechanismů satelitů. Jsou relativně jednoduše obrobitelné, případně tisknutelné a lehké, ve srovnání s kovy. Nevýhodou jsou ovšem vlastnosti, které mohou způsobit problémy u kovů neznámé. Konstruktéři kosmických mechanismů se nyní raději plastům vyhýbají, jelikož neexistuje přílišné povědomí o jejich vlastnostech a limitech v tcěhto aplikacích. Cíle závěrečné práce: Hlavním cíle je vybrat vhodné materiály z oblasti polymerů pro konkrétní aplikace na družicích na oběžné dráze Země.
provést rešerši na téma polymerů v kosmických aplikacích
detailně popsat jejich omezení a mezní stavy
vybrat konkrétní zástupce pro konkrétní aplikace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Konstrukce snímače síly pro měření tahu Iontového motoru
Vedoucí práce: Ing. David Košťál, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Iontové pohy se používají na družicích díky své efektivitě. Mají sice velmi malý tah, ale také velmi nízkou spotřebu paliva. Pro přesné měření jejich tahu lze využít vakuové komory, nicméně v tomto systému je nutné navrhnout správné uchycení motoru pro korektní měření jeho tahu. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je konstrukce deformačního členu a jeho uchycení pro měření tahu motoru ve vakuové komoře.
rešerše na téma používaných deformačních struktur pro měření síly
koncepční návrh deformačního členu a jeho uchycení
konstrukční návrh vítězného koncepčního řešení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Konstrukce jednotky pro regulaci vlhkosti vzduchu
Design of an air humidity control unit
Vedoucí práce: doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Pro úpravu vlhkosti prostředí při různých laboratorních testech se využívají regulátory vlhkosti vzduchu. Ty většinou pracují na principu ultrazvukových membránových zvlhčovačů a absorpčních vysoušečů, a využívají PID regulaci k dosažení požadované hodnoty vlhkosti. Speciální zařízení určená k tomuto účelu pro testovací stroje jsou velmi drahá a dostupnější zvlhčovače naopak nejsou vhodné vzhledem k možnostem regulace pro malé prostory. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je návrh a realizace jednotky pro regulaci vlhkosti vzduchu s využitím ultrazvukových zvlhčovačů a absorpčního vysoušení. Součástí bude nucená cirkulace vzduchu a regulace relativní vlhkosti vzduchu pomocí PID regulátoru v rozsahu 10 až 95 % v pracovním prostoru o objemu 10 l.
rešerše dostupných zařízení, jejich parametrů a způsobů regulace vlhkosti
návrh pneumatického okruhu a měřicího a regulačního systému
návrh konstrukce zařízení
realizace zařízení a odladění regulace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Návrh a realizace konstrukční úpravy tribometru s recipročním pohybem pro biotribologické testování chrupavky s proměnným zatížením
Design and modification of a reciprocating tribometer enabling variable loading in articular cartilage biotribological testing
Vedoucí práce: doc. Ing. David Nečas, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Kloubní chrupavka je při laboratorním biotribologickém testování obvykle zatěžována konstantní silou, přestože v reálných podmínkách dochází k proměnnému a cyklickému zatížení. Tento rozdíl omezuje vypovídací schopnost experimentů. Cílem práce je navrhnout konstrukční úpravu recipročního tribometru umožňující částečné nebo úplné odlehčení vzorku v různých fázích zdvihu a vytvořit koncepci modulárního systému umožňujícího realizaci různých zatěžovacích režimů. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je navrhnout, realizovat a experimentálně ověřit konstrukční úpravu recipročního tribometru umožňující aplikaci proměnného zatížení při biotribologickém testování kloubní chrupavky v různých fázích zdvihu
analyzovat současné způsoby zatěžování při biotribologickém testování chrupavky a definovat požadavky na navrhovaný systém
navrhnout varianty mechanismu umožňující částečné nebo úplné odlehčení vzorku během recipročního pohybu
vypracovat konstrukční návrh vybraného řešení včetně 3D modelu
realizovat konstrukční úpravu tribometru a integrovat navržený mechanismus do stávajícího zařízení
experimentálně ověřit funkčnost systému při testování chrupavky a vyhodnotit vliv proměnného zatížení na měřené tribologické parametry
Vývoj a prototypování kompaktní přenosné štípačky na třísky z odřezků měkkého dřeva
Development and prototyping of a compact portable wood chip splitter for soft wood offcuts
Vedoucí práce: doc. Ing. David Nečas, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Na trhu jsou dostupné mechanické nebo cenově náročnější elektromechanické štípačky dřeva, avšak chybí kompaktní, cenově dostupné a snadno přenosné zařízení určené pro přípravu třísek na podpal. To představuje bariéru zejména pro seniory nebo osoby s omezenou fyzickou silou. Cílem práce je navrhnout a experimentálně ověřit funkční prototyp miništípačky využívající cenově dostupné komponenty a prvky vyrobené pomocí 3D tisku. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je navrhnout, zkonstruovat a experimentálně ověřit funkční prototyp kompaktní přenosné miništípačky na odřezky měkkého dřeva s důrazem na bezpečnost, jednoduchost obsluhy a využití cenově dostupných komponent včetně prvků vyrobených pomocí 3D tisku
analyzovat existující zařízení pro štípání dřeva a definovat technické a bezpečnostní požadavky na navrhované zařízení
navrhnout konstrukční řešení miništípačky včetně volby vhodného mechanismu přenosu síly a dimenzování hlavních konstrukčních prvků
zpracovat 3D model zařízení a připravit technické výkresy pro vyráběné součásti
vyrobit prototyp zařízení s využitím dostupných komponent a technologie 3D tisku
experimentálně ověřit funkčnost zařízení při štípání odřezků měkkého dřeva a vyhodnotit jeho účinnost a náročnost manipulace
Návrh systému pro automatické sledování dronů s filtrací falešných cílů
Design of an automated drone tracking system with false target filtration
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Jordán Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Masivní nárůst využívání dronů přináší potřebu jejich efektivního sledování pro účely bezpečnosti. Současné levné kamerové systémy však mají problém s tzv. falešnými poplachy, kdy dochází k záměně dronu za ptáky nebo jiné pohybující se objekty. Práce se zaměřuje na konstrukci otočného držáku kamery, který s využitím umělé inteligence dokáže dron automaticky najít a sledovat. Hlavním úkolem je vytvořit program, který dokáže rozeznat, zda se jedná o skutečný dron nebo o falešný cíl, a tím zvýší spolehlivost celého systému. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout a sestavit model systému s kamerou, který dokáže samostatně vyhledat dron v obraze a odlišit jej od falešných objektů.
provést přehled současných způsobů sledování dronů a dostupných technologií na trhu
navrhnout a realizovat funkční prototyp polohovací jednotky včetně jejího elektronického řízení
vyvinout řídicí software pro detekci dronů a identifikaci falešných objektů
provést zkoušky úspěšnosti sledování a schopnosti ignorovat falešné cíle pomocí simulace na monitoru
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Využití strojového učení pro predikci součinitele tření na zákaldě vibračních dat
Using machine learning to predict friction coefficient based on vibration data
Vedoucí práce: Ing. Daniel Kvarda Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Přímé měření třecích vlastností není v každém mechanickém systému zcela jednoduché. S využitím jednoduchých snímačů vibrací a strojového učení je možné navrhnout nepřímou metodu pro měření součinitele tření. Takový měřící systém by pak bylo možné jednoduše aplikovat například do podvozku kolejových vozidel. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je analyzovat možnosti využití strojového učení pro predikci součinitele tření. Dále získat data závislosti součinitele tření a vibrací a navrhnout vyhodnocovací algoritmus na základě strojového učení. Tento algoritmus poté otestovat vůči změřeným datům a ověřit jeho funkčnost.
identifikace vhodné metody strojového učení
návrh experimentu
sběr dat
aplikace strojového učení na změřená data
vyhodnocení výsledků a ověření přesnosti predikcí
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Od tisku k funkci: Řízená povrchová struktura 3D tištěných kloubních implantátů
From Printing to Performance: Controlled Surface Structure of 3D-Printed Joint Implants
Vedoucí práce: Ing. Matúš Ranuša, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Aktuálním trendem v artroplastice je 3D tisk implantátů pro různé klouby člověka. Výhodou této technologie je, že dokážeme vyvinout individualizované implantáty pro konkrétního člověka a zároveň zachovat mechanické vlastnosti konvenčního obrábění. Problémem této technologie je však finální artikulační povrch, který často obsahuje různé defekty, které ovlivňuju mazací mechanizmy a tím i celkovou funkci implantátu. Řízením struktury povrchu můžeme tyto defekty potlačit a zároveň pozitivně ovlivnit tribologické vlastnosti implantátu. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je posoudit vliv různých textur na chování mazacího filmu za pomoci optické fluorescence.
zpracovat rešerši vědeckých publikací v oblasti texturování kloubních implantátů
na základě rešerše připravit návrh texturovaných povrchů
pomocí experimentu popsat vývoj součinitele tření a chování jednotlivých složek synoviální kapaliny
konfrontovat získané poznatky s dosud publikovanými studiemi zabývajícími se mazáním a tření synoviálních kloubů
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
3D tisk a modulární design: Demonstrační stend pro vizuální a funkční porovnání pohonů
3D Printing and Modular Design: Demonstration Rig for Visual and Functional Comparison of Drive Systems
Vedoucí práce: Ing. Matúš Ranuša, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: V soutěži Pneuracer týmy využívají různé typy mechanických převodů pro přenos síly ze stlačeného vzduchu na pohyb vozidla – od přímého pístového pohonu, přes ozubené převody až po lanové nebo řetězové systémy. Porovnání těchto pohonů v reálném provozu je však často obtížné a vyžaduje opakovanou stavbu celého vozidla. Tato práce si klade za cíl navrhnout a zkonstruovat kompaktní demonstrační stend, který umožní rychlé přepínání mezi různými typy pohonů a jejich vizuální i funkční porovnání. Cíle závěrečné práce: Navrhnout, vyrobit a otestovat funkční demonstrační stend, který umožní prezentaci a porovnání různých typů pohonů používaných v soutěži Pneuracer.
provést analýzu běžně používaných pohonných systémů v Pneuracerech (pístový, pákový, ozubený, lanový aj.)
vytvořit několik zástupných modelů pohonů ve škálovaném nebo reálném měřítku
Vyrobit stend s pomocí vhodných technologií (např. 3D tisk, laserování...)
ověřit funkčnost, přehlednost a použitelnost zařízení pro výuku, prezentaci nebo soutěže
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Konstrukce přípravku pro precizní leštění zakřivených vzorků
Design of a Device for Precision Polishing of Curved Samples
Vedoucí práce: Ing. Matúš Ranuša, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: V oblasti biotribologie se pro experimenty často používají zakřivené vzorky, které svou kvalitou povrchu odpovídají reálným implantátům. Během testování však může docházet k poškození povrchu, a proto je nutné tyto vzorky znovu přeleštit na požadovanou drsnost. Klíčovým problémem je zachování původní geometrie a rovnoměrnosti opracování. K tomu je nezbytné využít speciální přípravek, který zajistí opakovatelný pohyb a konzistentní kvalitu leštěného povrchu. Cíle závěrečné práce: Navrhnout a pomocí 3D tisku realizovat přípravek pro opakovatelné a přesné leštění zakřivených vzorků.
analyzovat používané typy vzorků a vhodné metody jejich leštění
navrhnout funkční koncept lešticího přípravku s ohledem na geometrii a požadovanou kvalitu povrchu
vytvořit prototyp zařízení pomocí 3D tisku
ověřit funkčnost přípravku a jeho schopnost zajistit opakovatelné a přesné výsledky opracování
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Povrch, který rozhoduje: Ochrana kloubních náhrad proti opotřebení
The Surface That Matters: Protection of Joint Replacements Against Wear
Vedoucí práce: Ing. Matúš Ranuša, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Tato práce se zaměřuje na klíčový faktor ovlivňující životnost kloubních náhrad – opotřebení jejich povrchů. Pro zvýšení odolnosti implantátů jsou zkoumány moderní tvrdé povlakové vrstvy, konkrétně nitrid titanu, oxid titaničitý, které mohou výrazně snížit degradaci povrchu. Analýza vychází z dlouhodobých testů opotřebení simulujících reálné zatížení kloubů, přičemž jsou hodnoceny změny topografie, drsnosti a míry opotřebení povrchu. Cílem práce je identifikovat povrchové úpravy, které nejefektivněji prodlužují životnost kloubních náhrad, a přispět tak k vývoji odolnějších implantů. Cíle závěrečné práce: Cílem této práce je testovat povlakování vzorků za účelem vyhodnocení úbytku materiálu při dlouhodobých zkouškách.
proveďte rešerši vědeckých publikací v oblasti povrchové úpravy kloubů
na základě získaných poznatků předpovídejte výsledky zkoušek
experimentálně ověřit vliv povrchové úpravy na úbytek materiálu
analyzovat součinitel tření
interpretovat výsledky
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Návrh a realizace zařízení pro výrobu filamentu s obsahem MXenů pro FDM tisk a ověření jeho tribologických vlastností
Design of a device for producing filament reinforced with 2D nanomaterials and verification of its tribological properties
Vedoucí práce: Ing. Aneta Cahová Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: MXeny jsou dynamicky se rozvíjející skupinou dvourozměrných materiálů s potenciálem snižovat tření a opotřebení díky své vrstevnaté struktuře. Zatímco jejich vlastnosti jsou intenzivně studovány, jejich využití v polymerních kompozitech je dosud omezené a v oblasti extruzního 3D tisku existují pouze první studie. Pokud by se podařilo tyto materiály účinně integrovat do filamentů pro FDM technologii, mohlo by to umožnit výrobu 3D tištěných dílů s vyšší odolností vůči opotřebení a širším funkčním využitím. To však předpokládá zvládnutí technologie přípravy kompozitního filamentu. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout a realizovat laboratorní extruzní zařízení umožňující přípravu polymerního filamentu s obsahem MXenů pro technologii FDM a experimentálně ověřit tribologické vlastnosti vytištěných vzorků.
zpracovat rešerši zaměřenou na MXeny v polymerních kompozitech a jejich vliv na tribologické chování
analyzovat principy extruze filamentů a navrhnout konstrukční řešení zařízení
vyrobit kompozitní filament s obsahem MXenů a připravit testovací vzorky pro tribologické hodnocení
experimentálně stanovit součinitel tření vytištěných vzorků a vyhodnotit vliv přídavku MXenů
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkres sestavení, digitální data
Vývoj kompaktního traťového tribometru
Development of a Compact Rail Tribometer
Vedoucí práce: Ing. Martin Valena, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Měření součinitele tření na kolejové trati představuje technicky náročný proces, přestože se jedná o důležitý parametr významně ovlivňující trakční vlastnosti vozidel, bezpečnost provozu i opotřebení infrastruktury. K jeho stanovení se používají speciální zařízení – traťové tribometry, kterých existuje celosvětově pouze několik málo typů a jen část z nich dokáže stanovit jeho závislost na prokluzu. Tato skutečnost vytváří prostor pro vývoj nového, kompaktního a lehkého zařízení. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je navrhnout kompaktní traťový tribometr, který bude využívat maximálně 500 mm kolejnice.
rešerše v oblasti měření tření na kolejnici
vytvoření koncepčních variant rámu a modulu
výběr vhodných variant a zpracování návrhu
sepsání průvodní zprávy a tvorba částečné výkresové dokumentace
Vývoj modulu pro monitorování hluku z kolejové dopravy
Development of a Module for Monitoring Railway Noise
Vedoucí práce: Ing. Martin Valena, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Při průjezdu kolejového vozidla obloukem o malém poloměru dochází ke generování hluku trvajícího až jednotky vteřin, který je nežádoucí a v obydlených oblastech snižuje kvalitu života. Modul schopný tento hluk identifikovat na základě analýzy frekvenčních pásem a při překročení stanovených prahových hodnot automaticky vytvářet záznam by představoval cenný nástroj jak pro oblast výzkumu, tak pro oblast prevence a dlouhodobého monitoringu. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je vyvinout cenově dostupný, bateriově napájený a kompaktní modul pro měření hluku, který bude schopen pracovat ve venkovním prostředí a dlouhodobě monitorovat jeho úroveň.
rešerše v oblasti měření hluku
výběr vhodných komponent a vývojové platformy
tvorba řídícího programu
realizace návrhu a sepsání průvodní zprávy
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Konstrukce kultivační komory pro domácí pěstování
Design of a Cultivation Chamber for Home Growing
Vedoucí práce: Ing. Petr Křivohlavý Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Bakalářská práce se zaměřuje na návrh a konstrukční řešení kultivační komory určené pro pěstování bio zeleniny v domácích podmínkách. Zařízení je navrženo jako uzavřená skříň umožňující vytvoření řízeného pěstebního prostředí s možností sledování a vyhodnocování klíčových parametrů ovlivňujících růst rostlin i jejich stav. Konstrukční návrh zohledňuje požadavky na bezpečný a efektivní provoz v domácím prostředí a vytváří základ pro realizaci automatizovaného pěstebního systému. Cíle závěrečné práce: Cílem bakalářské práce je navrhnout kultivační komoru pro řízené pěstování bio zeleniny v domácích podmínkách se sledováním parametrů prostředí a stavu rostlin.
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkres sestavení, digitální data
Konstrukce zařízení pro kontinuální čištění hořčíkového svařovacího drátu
Design of equipment for continuous cleaning of magnesium welding wire
Vedoucí práce: Ing. Jakub Slavíček Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Čistota vstupního materiálu je u aditivních technologií zcela zásadním parametrem z pohledu stability výrobního procesu a dosažení požadovaných vlastností výstupního dílu. Výjimkou není ani technologie WAAM, u které čistota vstupního drátu výrazně ovlivňuje stabilitu svarové lázně a spolehlivost procesu. Znečištění svařovacího drátu je problémem zejména u slitin náchylných na korozi, jakými jsou například hořčíkové slitiny. Zařízení, které by zajistilo kontinuální čištění drátu před vstupem do svařovacího zdroje by zefektivnilo proces WAAM výroby hořčíkových slitin. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem této bakalářské práce je navrhnout konstrukci zařízení pro kontinuální čištění hořčíkového svařovacího drátu. Čištění bude probíhat před vstupem drátu do svařovacího zdroje s cílem využití při aditivní výrobě technologií WAAM.
rešerše možných technických řešení odstranění koroze
analýza vstupních parametrů, tvorba koncepčních řešení navrhovaného zařízení
vybraný koncept rozpracovat do podoby konstrukčního řešení
realizovat prototyp zařízení pomocí 3D tisku
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Konstrukce koncového efektoru robota s rychloupínacím systémem
Design of a Robotic End Effector with a Quick-Change System
Vedoucí práce: Ing. Petr Křivohlavý Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: V oblasti průmyslové automatizace se stále častěji uplatňují robotická ramena, jejichž funkce je určována použitým koncovým efektorem. Pro výukové účely se obvykle využívají menší robotická ramena vybavená jednoduchými uchopovacími nástroji. Aby však bylo možné rozšířit jejich schopnosti a efektivně měnit nástroje, je vhodné vybavit efektor rychloupínacím systémem. Takto navržené řešení umožní rychlou výměnu nástrojů a usnadní experimentování s programováním robotického ramene. V rámci práce se počítá s konstrukcí, realizací a praktickým ověřením funkčnosti efektoru v prostředí dílny strojLAB. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout, vyrobit a zprovoznit koncový efektor robota s rychloupínacím systémem.
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkres sestavení, digitální data
Konstrukce hybridní 3D tiskové hlavy pro metodu HyFAM
Design of a Hybrid 3D Printing Head for the HyFAM Method
Vedoucí práce: Ing. Petr Křivohlavý Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: FDM 3D tisk vykazuje anizotropní chování a často nedosahuje požadovaných mechanických vlastností. Zvýšení pevnosti pomocí více perimetrů či hustší výplně vede k delšímu a dražšímu tisku, navíc mezi vlákny vznikají dutiny snižující pevnost. Řešením je hybridní postup, kdy se po vytištění obvodových stěn dutiny objektu vyplní vhodným materiálem. Tím lze dosáhnout plné výplně ve zkráceném čase a výrazně zlepšit mechanické vlastnosti dílu.
Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout, vyrobit a otestovat hybridní 3D tiskovou hlavu využívající metody HyFAM.
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkres sestavení, digitální data
Využití technologií strojLab pro distribuovanou výrobu prvků civilní ochrany
Utilizing strojLab Technologies for Distributed Manufacturing of Civil Protection Elements
Vedoucí práce: Ing. Martin Malý, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Práce zkoumá potenciál digitálních dílen jako strategických uzlů pro rychlou výrobu kritického vybavení v případě narušení dodavatelských řetězců. Zaměřuje se na design a testování otevřených řešení (open-source hardware) pro krizové situace, jako jsou živelné pohromy nebo humanitární krize. Praktická část prověří možnosti lokální výroby konkrétních pomůcek (např. nízkonákladová filtrace vody, ochranné štíty nebo komponenty pro zdravotnický materiál) z dostupných materiálů pomocí konvenčních technologií, 3D tisku a laserového řezání s důrazem na evropské standardy. Cíle závěrečné práce: Analýza a praktické ověření možností výroby funkčních prototypů ochranných a záchranných pomůcek v prostředí otevřené digitální dílny.
rešerše existujících open-source projektů v dané oblasti a jejich adaptace na evropské podmínky
vývoj a výroba prototypu modulárního filtračního systému pro úpravu vody kombinujícího 3D tisk a dostupné filtrační médium
návrh a realizace osobních ochranných prostředků s využitím parametrického designu
vyhodnocení funkčnosti vyrobených prvků a vytvoření metodické příručky pro jejich rychlou replikaci v případě krize
Vedoucí práce: doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Ve středně těžkých laboratořích UK, stejně jako v celé oblasti konstrukce strojů se hojně používají šrouby pro rozebíratelné spojení strojních částí. Kvalita předepjatého šroubového spoje je významně limitována zavedením přesně stanovené síly v ose šroubu. Na výběr je velké množství způsobů pro zavedení předpjetí. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je zkonstruovat přípravek pro posouzení vyvozené síly předpětí ve šroubovém spoji. Přípravek následně poslouží k analýze optimálního postupu při utahování předpjatého šroubového spoje.Hlavním cílem je zkonstruovat přípravek pro posouzení vyvozené síly předpětí ve šroubovém spoji.
vypracovat rešerši různých postupů při vytvoření předpětí
navrhnout vhodný přípravek pro instalaci předepjatého šroubu
odladit vhodný měřící řetězec pro posouzení kvality utažení
připravit plán zkoušek pro ověření metody utahování za různých podmínek
Testování algoritmů řízení tlumičů na nápravě Škoda Fabia
Testing shock absorber control algorithms on the Škoda Fabia axle
Vedoucí práce: doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Ve středně těžkých laboratořích UK byla uvedena do provozu zkušební stanice „Fabia 365“, která představuje fyzikální model zadní poloviny osobního automobilu. Stanice slouží k ověřování funkce pružícího a tlumícího sytému osobního automobilu a jeho vlivu na chování odpružených i neodpružených hmot. Moderní semiaktivní tlumení umožňuje přizpůsobit tlumící síly téměř každé jízdní situaci. Cílem dalšího vývoje je stanici využít k optimalizaci řízení tlumení. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je připravit metodiku měření přítlaku a jízdního pohodlí pro názornou demonstraci funkce programově řízeného tlumení. Součástí práce je navržení vhodného měřícího řetězce a manuálu pro názornou prezentaci analyzovaných veličin v jednotlivých algoritmech.
popsat funkci semiaktivního tlumení v nejpoužívanějších režimech
navrhnout optimální měřící a analytický řetězec stanice
naplánovat a provést ověření vlivu řízení tlumiče na adhezi kola a komfort v prostoru posádky
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fotografická dokumentace, laboratorní protokol, digitální data
Rychlozvedák pro demonstrátor Fabia 365
Quick lift for Fabia 365 demonstrator
Vedoucí práce: doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Ve středně těžkých laboratořích UK byla uvedena do provozu zkušební stanice „Fabia 365“, která představuje fyzikální model ½ osobního automobilu Škoda Fabia. Stanice slouží k ověřování funkce pružícího a tlumícího sytému osobního automobilu. Při operativní manipulaci se značnou hmotností odpružené hmoty (cca 500 kg) je potřebné použít speciální mechanický zvedák. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je vyvinout a zkonstruovat mechanický zvedák pro zajištění odlehčení náprav zkušební stanice Fabia 365. Využit bude pro zajištění výměny kola, či jiných komponentů závěsů kol.
zkonstruovat pákový rychlozvedák pro požadovaný účel
Analýza tribologických vlastností vybraných materiálů pro FDM 3D tisk
Analysis of tribological properties of selected materials for FDM 3D printing
Vedoucí práce: Ing. Petr Šperka, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Technologie FDM 3D tisku se stále častěji využívá pro výrobu funkčních mechanických dílů. Klíčovým faktorem pro spolehlivost a energetickou účinnost těchto sestav jsou jejich tribologické vlastnosti, zejména stabilita součinitele tření a odolnost proti opotřebení. Tato práce se zabývá experimentálním měřením a srovnáním tření, opotřebení u běžně používaných polymerů (např. PLA, PETG, ABS) a speciálních samomazných materiálů. Cílem je poskytnout cenná data pro optimalizaci návrhu kluzných uzlů a poskytnout doporučení pro správnou volbu materiálu vedoucí ke zvýšení účinnosti sestav. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentálně porovnat součinitele tření a opotřebení vybraných FDM 3D tištěných materiálů, a na základě výsledků formulovat doporučení pro konstrukční praxi.
zpracovat přehled FDM materiálů a jejich použití v třecích rozhraních
vyrobit vzorky z vybraných FDM materiálů a realizovat experimenty
vyhodnotit výsledky a zpracovat doporučení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Analýza tribologie keramických materiálů v prostředí vody
Analysis of tribology of ceramic materials in water environment
Vedoucí práce: Ing. Petr Šperka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Využití vody jako maziva představuje v moderní tribologii významný krok směrem k ekologicky udržitelným a chemicky čistým provozům. Keramické materiály, jako jsou nitridy či karbidy křemíku, vykazují v kombinaci s vodou unikátní schopnost dosahovat velmi nízkého tření díky specifickým reakcím na povrchu kontaktu. Práce analyzuje vliv provozních podmínek, jako je zatížení a rychlost, na celkovou životnost a míru opotřebení keramických součástí. Poskytne technický základ pro širší implementaci vodou mazaných systémů v průmyslových aplikacích, kde jsou klasické oleje nepřípustné. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentálně zhodnotit vliv mazání vodou na tření a opotřebení u různých typů technické keramiky.
zpracovat přehled literatury týkající se tření technických keramik pomocí vody
realizovat experimenty s vybranými keramikami
vyhodnotit výsledky měření, a zhodnotit topografii povrchu po testech
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Analýza tření a mazání v lamelových mokrých spojkách
Analysis of friction and lubrication in wet multi-plate clutches
Vedoucí práce: Ing. Petr Šperka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Efektivita a komfort moderních automatizovaných převodovek a systémů pohonu všech kol přímo závisí na precizním řízení třecích procesů v mokrých lamelových spojkách. Tato práce se zaměřuje na kritickou oblast tribologie, kde dochází k interakci mezi porézním třecím materiálem a specifickým mazivem za proměnných teplot a tlaků. Student v rámci práce provede rešerši a vytvoří experimentální model pro studium tření a mazání za pomocí komerčního rotačního reometru. Experimenty poskytnou detailnější vhled do parametrů ovlivňující tření. Cíle závěrečné práce: Cílem bakalářské práce je vytvoření experimentálního modelu konfigurace lamelových mokrých spojek v malém laboratorním měřítku na komerčním rotačním reometru.
zpracovat přehled znalostí o tření a mazání mokrých lamelových spojek
zrealizovat experimentální model třecího rozhraní na komerčním rotačním reometru
realizovat experimenty a vyhodnotit vliv frekvence otáčení a zatížení na třecí moment
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Konstrukce vysokotlakého reometru
Design of high-pressure rheometer
Vedoucí práce: Ing. Petr Šperka, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Znalost přesného reologického chování kapalin za extrémních podmínek představuje klíčový pilíř moderního strojírenství a chemického průmyslu. Právě schopnost simulovat reálné provozní tlaky a dynamické namáhání je nezbytná pro vývoj nové generace maziv a pokročilých polymerních směsí. Student se v rámci řešení vypořádá s komplexními výzvami v oblasti těsnění, přesné mechaniky a materiálové odolnosti v extrémních podmínkách. Výsledkem práce bude technická dokumentace zařízení s potenciálem budoucí realizace. Práce navazuje na realizované konstrukce viskozimetrů a tým má s konstrukcí zkušenosti. Cíle závěrečné práce: Cílem bakalářské práce je konstrukční návrh vysokotlakého viskozimetru umožňujícího měření dynamické viskozity kapalin při proměnné smykové rychlosti pro podmínky tlaku do 250 MPa.
zpracovat přehled konstrukce vysokotlakých reometrů
porovnat vlastnosti různých konceptů reometrů a použitelných metod měření
navrhnout technické řešení zařízení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Konstrukce snímače normálové a třecí síly pro tribometr
Design of normal and friction force sensor for tribometer
Vedoucí práce: Ing. Petr Šperka, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Práce se zabývá konstrukcí dvouosého snímače sil určeného pro tribometr, zařízení důležité pro vývoji nových materiálů a technologií třecích rozhraní. Snímač má současně měřit normálovou a třecí sílu, kde klíčovým prvkem konstrukce je využití bezkontaktních kapacitních snímačů přiblížení, které detekují mikrodeformace navrženého deformačního členu. Očekávanými vlastnostmi snímače jsou vysoká tuhost, minimalizovaná křížová citlivost mezi osami, snadno měnitelný měřicí rozsah a integrovaná ochrana proti přetížení. Návrh deformačního členu bude optimalizován pomocí metody konečných prvků. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout, realizovat a ověřit konstrukci dvouosého snímače sil pro univerzální tribometr Bruker UMT Tribolab, který využívá snímačů přiblížení. Snímač má umožnit snadnou změnu rozsahu a mít ochranu proti přetížení.
zpracovat přehled konstrukce deformačních členů využívaných pro konstrukci snímačů sil
navrhnout konstrukci snímače splňující parametry
realizovat a ověřit funkčnost snímače
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Vývoj sliceru pro SLM s využitím PySLM
Development of a Custom SLM Slicer Using PySLM
Vedoucí práce: Ing. Martin Malý, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Kovový 3D tisk (PBF-LB) vyžaduje precizní řízení drah laseru pro dosažení nízké poréznosti a minimálních vnitřních napětí. Běžné slicery omezují uživatele na předdefinované strategie. Tato práce zkoumá možnosti knihovny PySLM pro vývoj vlastního sliceru, který umožní pokročilou manipulaci s parametry laseru. Cíle závěrečné práce: Návrh a implementace funkčního algoritmu pro generování drah laseru pro PBF-LB technologii.
rešerše současných strategií skenování u technologie SLM a analýza limitů běžně dostupných slicerů
implementace geometrického procesoru pro řezání 3D modelů a generování výplní pomocí knihovny PySLM
vývoj funkce pro lokální změnu parametrů laseru a úpravu strategie skenování
experimentální ověření funkčnosti algoritmu na testovacích tělesech
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Algoritmický design pro 3D tisk
Algorithmic Design for 3D Printing
Vedoucí práce: Ing. Martin Malý, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Práce se zaměřuje na dynamické odvětví Computational Engineering a Data-driven designu, které v aditivní výrobě nahrazuje klasické CAD modelování algoritmickým generováním geometrie. Tento přístup, reprezentovaný nástroji jako nTopology či LEAP71, směřuje k integraci metod hlubokého učení a umělé inteligence. Cílem je využít programovací rozhraní pro tvorbu komplexních organických struktur, které jsou optimalizovány pro 3D tisk. Práce stojí na pomezí strojního inženýrství a počítačových věd a řeší návrh funkčních komponent definovaných matematickými pravidly namísto manuálního kreslení. Cíle závěrečné práce: Vývoj generativního algoritmu pro tvorbu technické komponenty a její následná realizace pomocí 3D tisku.
rešerše principů voxelového modelování
výběr vhodného demonstrátoru
definice okrajových podmínek pro optimalizaci modelu
verifikace vyrobitelnosti a analýza geometrické přesnosti výsledného prototypu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data, fyzický model
Animace elektronicky řízeného tlumení
Animation of electronically controlled damping
Vedoucí práce: Ing. Filip Jeniš, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Pro zajištění komfortu jsou dnešní vozidla vybavena pasivními tlumiči pérování s pevně nastavenou úrovní tlumení. Elektronicky řízené tlumiče, které dokážou měnit tlumící sílu na základě stavu vozidle (např. algoritmus Skyhook), mohou výrazně zlepšit jízdní vlastnosti. Pro lepší pochopení a demonstraci jejich funkce by bylo vhodné přepínání tlumičů vizualizovat, a to ve zjednodušeném modelu zvoleného vozidla (např. automobil). Vizualizace by měla být realizována v prostředí pro dynamické simulace (např. Inventor, Matlab, Adams…). Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je vytvoření animací funkce elektronicky řízeného tlumení na zjednodušeném dynamickém modelu zvoleného vozidla.
výběr vozidla a softwarové platformy
tvorba jednoduchého virtuálního dynamického modelu odpružení
vytvoření animace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Semiaktivní řízení tlumiče pro horské kolo
Semi-active shock absorber control for a mountain bike
Vedoucí práce: Ing. Filip Jeniš, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Na odboru technické diagnostiky se dlouhodobě zabýváme návrhem semiaktivního (S/A) řízení tlumičů. Aktuálně používaný algoritmus je optimalizován na maximální zvýšení komfortu (tzv. skyhook), což však u horského kola může snižovat přítlak kola k terénu. Pro zvýšení přítlaku se používá odlišná strategie řízení (tzv. groundhook). Bylo by proto vhodné navrhnout a optimalizovat kombinaci těchto dvou strategií řízení. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je návrh kombinace semiaktivních algoritmů (Skyhook a Groundhook) pro dosažení ideálního kompromisu mezi komfortem jízdy a přítlakem kola k terénu.
tvorba zjednodušeného dynamického modelu kola se semiaktivním tlumičem
návrh semiaktivního řízení tlumiče
citlivostní analýza vlivu vybraných parametrů řízení na komfort jízdy a přítlak kola k terénu
implementace navržené strategie do řídící jednotky jízdního kola a experimentální ověření
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Viskozimetr hopplerova typu
Hoppler-type viscometer
Vedoucí práce: Ing. Filip Jeniš, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Zařízení bude fungovat na principu Hopplerova viskozimetru. Měřením doby, za kterou kalibrovaná kulička urazí definovanou vzdálenost v průhledném válci naplněném vzorkem oleje, bude určována dynamická viskozita. Současně bude monitorována teplota oleje, aby bylo možné určit závislost viskozity na teplotě. Zařízení bude navrženo jako laboratorní měřicí přístroj vhodný pro výuku a experimentální měření. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je návrh a realizace zařízení pro měření viskozity oleje na principu Hopplerova viskozimetru
Rekonstrukce navíječky cívek
Redesign of the coil winder
Vedoucí práce: Ing. Filip Jeniš, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Skupina technické diagnostiky při návrhu experimentálních elektromagnetických zařízení používá navíječku cívek vlastní konstrukce. Tato navíječka cívek vykazuje technické nedostatky, které negativně ovlivňují kvalitu vinutí a bylo by vhodné je odstranit. Předpokládá se výroba pomocí CNC. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je návrh a realizace konstrukčních úprav navíječky cívek tak, aby se zvýšila kvalita výsledného vinutí.
zjištění aktuálního stavu
návrh a realizace mechanizmu zajišťujícího stálý tah drátu během navíjení
návrh a realizace technického řešení zajišťujícího přesnější navádění drátu
Vedoucí práce: Ing. Filip Jeniš, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Urychlovač částic bude tvořen soustavou cívek rozmístěných podél kruhové dráhy a ovládaných vhodnou elektronikou. Jako částice bude sloužit kulička z feromagnetického materiálu. Pro dosažení maximálního urychlení kuličky je klíčový magnetický návrh cívek a načasování jejich buzení. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je návrh a realizace laboratorního elektromagnetického urychlovače částic
Zařízení pro modelování kontaktu kolo–kolejnice s reálnou kolejnicí
Device for modelling wheel–rail contact with a real rail segment
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Jordán Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Získávání relevantních dat o třecích vrstvách v kontaktu kolo–kolejnice přímo v provozu ztěžuje proměnlivost okolního prostředí, nízká opakovatelnost podmínek, časová náročnost měření i bezpečnostní omezení. Úkolem práce je navrhnout laboratorní zařízení se zmenšeným kolem a segmentem reálné kolejnice, které umožní simulovat vybrané traťové stavy při definovaném zatížení a rychlosti a řízeně vytvářet třecí vrstvy v podobě písku, vody nebo maziv. Zařízení má poskytovat reprodukovatelné podmínky pro navazující tribologické testy a umožnit bezpečné ověřování nových aplikačních Cíle závěrečné práce: Navrhnout a konstrukčně zpracovat experimentální zařízení pro simulaci kontaktu kolo–kolejnice se segmentem reálné kolejnice a pro řízenou tvorbu třecích vrstev.
analýza současného stavu poznání testovacích zařízení
3D tištěný částečný implantát kotníku: biotribologie třecího povrchu
3D Printed Local Talus Implant: Biotribology of the Articular Surface
Vedoucí práce: prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Postižení hlezenního kloubu (kotníku) úrazem či artrózou představuje závažný klinický problém, který může významně ovlivnit kvalitu života pacientů, zejména z hlediska mobility, soběstačnosti a návratu k běžným denním aktivitám. V případě celkové destrukce hlezenní kosti (talu) je možné pomocí 3D tisku kovů navrhnout a vyrobit individuální implantát na míru pro konkrétní anatomii pacienta. Třecí povrch implantátu musí být experimentálně testován, aby se ověřilo, že nezpůsobuje nadměrné opotřebení protilehlé kloubní chrupavky a vykazuje optimální součinitel tření i při dlouhodobém zatížení. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je pomocí biotribologického testování navrhnout optimální biomateriál artikulačního (třecího) povrchu částečného 3D tištěného kloubního implantátu kosti hlezenní (talu), který bude šetrný k protilehlé kloubní chrupavce a zajistí co nejdelší životnost hybridního kloubního spojení.
rešerše podstatných tribologických studií zaměřených na 3D tisk bioimplantátů
návrh a 3D tisk třecích povrchů implantátu (Ti6Al4V + povlaky), příprava vzorků kloubní chrupavky a kloubní kapaliny, návrh experimentů a konfigurace tribometru
analýza topografie třecích povrchů před a po experimentech
realizace experimentů, tj. měření vývoje součinitele tření a vyhodnocení míry opotřebení třecích povrchů kontaktního páru implantát/chrupavka
analýza a interpretace získaných výsledků
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Míchačka barev typu Army Painter
Mixer for Army Painter Paints
Vedoucí práce: Ing. Miroslav Palán Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Modelářské barvy běžně používané při barvení miniatur mají tendenci při skladování sedimentovat, což vede k oddělení pigmentu od nosné kapaliny. Nedostatečné promíchání barvy negativně ovlivňuje její konzistenci, krycí schopnost i kvalitu výsledného povrchu. Ruční míchání je časově náročné, nekonzistentní a často nedostatečné, zejména u starších nebo hustších barev. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout a vyrobit kompaktní funkční zařízení umožňující efektivní promíchání modelářských barev typu Army Painter v běžně používaných lahvičkách.
Návrh by měl usnadnit náročné míchání barev automatickým způsobem za využití AA baterií.
rešerše aktuálně existujících zařízení pro míchání barev
návrh mechanismu pro automatické míchání barev
použití minimálně dvou technologií výroby (laser, 3D tisk, ...)
realizace funkčního vzorku
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data, fyzický model
Návrh planžetového mechanismu pro vesmírné aplikace
Design of a flexure-based deformation mechanism for space applications
Vedoucí práce: Ing. Miroslav Palán Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Mechanismy využívající pružné ohybové prvky představují inovativní řešení nahrazující tradiční konstrukce s ložisky a klouby. Ve vesmírném inženýrství, kde jsou klíčové vlastnosti jako nízká hmotnost, vysoká spolehlivost a absence potřeby údržby, nabývají na významu. Cílem této práce je navrhnout planžetový deformační mechanismus pro vesmírné aplikace, který bude přenášet pohyb prostřednictvím pružné deformace. Návrh bude klást důraz na jednoduchost konstrukce, funkční spolehlivost a využitelnost v rámci výuky a laboratorních úloh. Cíle závěrečné práce: Navrhnout, optimalizovat a realizovat jednoduchý deformační mechanismus určený pro uchopování předmětů jež by se dal dále aplikovat do vesmírných aplikací. Finální návrh bude zhotoven pomocí 3D tisku z vhodného polymerního materiálu.
analýza a klasifikace základních tvarů planžet využívaných v deformačních mechanismech
návrh funkčního konceptu uchopovacího zařízení s využitím deformačního principu
vytvoření 3D modelu a fyzická realizace prototypu
experimentální ověření funkčnosti
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Konstrukce zařízení pro kontinuální tvorbu kabelových svazků
Design of machine for continuous wrapping of cable assemblies
Vedoucí práce: doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Manuální svazování kabelových svazků je časově náročný proces vyžadující přesnost a zručnost. Kabelový svazek je sestava izolačně spojených elektrických kabelů nebo vodičů, které přenášejí signály nebo elektrickou energii. Svázáním vodičů do kabelového svazku lze optimalizovat využití prostoru, předcházet opotřebení a zkratu. Při instalaci pouze jednoho svazek (na rozdíl od více vodičů) se zkracuje doba instalace a proces lze snadno standardizovat. Konstrukce automatického zařízení, které bude schopno nahradit manuální práci, přispěje ke zkrácení časově náročného procesu. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je konstrukční návrh a realizace zařízení pro kontinuální tvorbu kabelových svazků pomocí 3D tisku.
analyzovat problém a provést bibliografickou rešerši existujících řešení
definovat vhodné parametry pro realizaci pomocí 3D tisku
vypracovat koncepční návrhy možných řešení a rozpracovat vybraný návrh
Válečkové řetězy pro 3D tisk z plastu
Roller chains for 3D plastic printing
Vedoucí práce: doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. Zaměření: rešeršně syntetická Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Válečkové řetězy jsou již desítky let značně rozšířeným komponentem v různých typech strojů a výrobků, zajišťující v kombinaci s ozubenými koly přenos rotačního i translačního pohybu dílčích prvků těchto strojů. Princip odvalování válečků po zubech řetězových kol umožňuje vznik pevného mechanického převodu, který musí v závislosti na použití odolat zejména velkému tahovému zatížení a vysoké míře opotřebení. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je rešerše v oblasti konstrukce, funkce a způsobu výroby válečkových převodových řetězů včetně zhodnocení možnosti dalšího vývoje konstrukce řetězu s využitím moderních výrobních metod.
provést rešerši typů válečkových řetězů používaných v současné praxi
provést rozbor vnitřních sil při chodu řetězu
syntetizovat získané poznatky a navrhnout nový koncept řešení konstrukce řetězu pro 3D tisk z plastu
realizovat a vhodnými experimentálními zkouškami otestovat potenciální výhody nového řešení konstrukce
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Koncept plynule měnitelného převodníku jízdního kola
Continuously variable bicycle gearbox concept
Vedoucí práce: doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Pohonný systém jízdního kola převádí mechanickou práci vyvolanou jezdcem na hnané zadní kolo, čímž je zaručen dopředný pohyb. Existuje více druhů mechanismů, které zprostředkovávají tento převod energie. Z pohledu poměrného zastoupení používaných konceptů drtivě převládá způsob převodu pomocí válečkového řetězu a řetězových kol, přičemž platí, že ostatní alternativní způsoby v praxi doposud nenalezly srovnatelné uplatnění. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je konstrukční návrh a realizace mechanicky ovládaného konceptu pro plynulou změnu převodu jízdního kola.
analyzovat problém a provést bibliografickou rešerši existujících řešení
definovat vhodné parametry pro realizaci pomocí 3D tisku
vypracovat koncepční návrhy možných řešení a rozpracovat vybraný návrh
Konstrukce a realizace automatické ohýbačky drátu pomocí 3D tisku
Design of automatic wire bending machine
Vedoucí práce: doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Automatická ohýbačka drátu je důležitý stroj pro produktivní výrobu 2D nebo 3D komplexních tvarů zajišťující přesné ohýbání, rovnání a stříhání drátu. Jedná se o typický mechatronický systém řízený mikropočítačem, kde se používají různé metody zpracování ohybů, které vyhovují rozdílným potřebám. Drát je přiváděn přímo z cívky, rovnán, následně ohýbán, a nakonec přesně stříhán za použití softwaru. Uživatel může očekávat přesný výstupní tvar se správným ohybem. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je konstrukční návrh a realizace automatické ohýbačky drátu pomocí 3D tisku.
analyzovat problém a provést bibliografickou rešerši existujících řešení
definovat vhodné parametry pro realizaci pomocí 3D tisku
vypracovat koncepční návrhy možných řešení a rozpracovat vybraný návrh
Konstrukce a realizace otočného rychloupínacího mechanismu bez otočného zdvihu
Design and realisation of a rotary quick-release mechanism without rotary lift
Vedoucí práce: doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Otočný rychloupínač je upínací mechanismus, který převádí hydraulický nebo pneumatický přímočarý pohyb pístu na rotační pohyb upínací páky pro rychlé a spolehlivé ustavení obrobku. Typicky sestává z tělesa, pístu a mechanismu převodu pohybu. Jeho výhody zahrnují vysokou upínací sílu, krátké časy upnutí a snadnou integraci do automatizace. Realizace konstrukce upínače v konfiguraci bez otočného zdvihu by umožnila upnutí v úzkých vybráních a přispěla k prostorové flexibilitě upínacího řešení. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je konstrukční návrh a realizace automatického rychloupínacího mechanismu bez otočného zdvihu pomocí 3D tisku.
analyzovat problém a provést bibliografickou rešerši existujících řešení
definovat vhodné parametry pro realizaci pomocí 3D tisku
vypracovat koncepční návrhy možných řešení a rozpracovat vybraný návrh
Biotribologie totální náhrady kotníku
Biotribology of Total Ankle Replacement
Vedoucí práce: prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Postižení kotníku úrazem či artrózou představuje závažný klinický problém, který může významně ovlivnit kvalitu života pacientů, tj. mobilitu, soběstačnost a návrat k běžným denním aktivitám. U těžkých forem postižení se přistupuje k implantaci totální náhrady. Její třecí plochy mohou být vyrobeny z různých biomateriálů, např. ze slitin CoCrMo a Ti6Al4V nebo z polymerů, jako jsou PEEK a UHMWPE. Tyto komponenty je nezbytné podrobit tribologickému testování, aby bylo prokázáno, že nevykazují nadměrné tření a opotřebení, které by mohlo vést k postupnému uvolnění implantátu z kostního lůžka. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je pomocí biotribologického testování navrhnout optimální biomateriály artikulačních (třecích) povrchů totální náhrady hlezenního kloubu (kotníku), které budou mít co nejmenší tření a opotřebení a zajistí tak co nejdelší životnost umělého kloubního spojení v těle pacienta.
rešerše podstatných tribologických studií zaměřených na biomateriály totálních náhrad kotníku
příprava třecích vzorků biomateriálů, příprava kloubní kapaliny (maziva), návrh experimentů a konfigurace tribometrů
analýza topografie třecích povrchů vzorků před a po experimentech
realizace experimentů, tj. měření vývoje součinitele tření a vyhodnocení míry opotřebení jednotlivých kontaktních párů
analýza a interpretace získaných výsledků
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
MKP analýza 3D tištěného lokálního implantátu kyčelního kloubu
FEM Analysis of 3D Printed Local Hip Joint Implant
Vedoucí práce: prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Totální náhrada kyčelního kloubu je ortopedy považována za velmi úspěšnou chirurgickou metodu současnosti. Nicméně díky omezené životnosti (10-15 let) není vhodná pro mladší pacienty s menšími defekty kloubu. Jako efektivní řešení se jeví 3D tištěné personalizované lokální implantáty, které nahradí jen menší, poškozenou část kloubní chrupavky a kostní tkáně. Takovýto lokální implantát však změní deformačně-napěťové poměry v kyčelním kloubu, a proto je zapotřebí provést jeho analýzu pomocí MKP a optimalizovaný CAD model s kostí pak vytisknout na 3D tiskárně ve strojLabu pro plánování operace. Cíle závěrečné práce: Cílem bakalářské práce je provést MKP deformačně-napěťovou analýzu 3D tištěného lokálního implantátu kyčelního kloubu. Vyhovující model implantátu včetně proximální části stehenní kosti (femuru) bude následně vytisknut na 3D tiskárně z plastu a bude demonstrován lékařům a pacientům před zákrokem.
analýza postižení a 3D tištěného lokálního implantátu hlavice kyčelního kloubu
tvorba geometrie implantátu a proximální části stehenní kosti (femuru)
analýza okrajových podmínek (materiály, zatížení), tvorba sítě konečných prvků, realizace výpočtů ve vhodném SW (např. Ansys)
vyhodnocení podstatných deformací a napětí v modelované soustavě
3D tisk navrženého modelu implantátu včetně proximální části stehenní kosti (femuru) na 3D tiskárně ve strojLabu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Experimentální porovnání olejů a vosků pro mazání řetězů jízdních kol
Experimental Evaluation of Oils and Waxes for Bicycle Chain Lubrication
Vedoucí práce: prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Řetěz je zásadní součástí pohonu silničního, gravel nebo MTB kola, u kterého je nezbytné zajistit kvalitní mazání pro co nejnižší tření (ztráty výkonu) a současně minimalizovat ulpívání nečistot při jízdě za různých provozních podmínek. Výběr optimálního maziva na řetěz kola je relativně složitý, zejména když se na trh dostávají nové trendy v mazání v podobě vosků, které začínají konkurovat konvenčním olejům. Právě porovnání olejů a vosků pomocí tribologických experimentů může přispět k výběru nejvhodnějšího maziva a tím k prodloužení životnosti řetězu a snížení nákladů na jeho údržbu. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentálně porovnat vybraná maziva, tj. oleje a vosky na řetězy jízdních kol užitím tribometru a dát odpověď na otázku, zda je za stejných provozních podmínek proklamovaný vosk lepší než olej.
výběr vhodných maziv pro tribologické testování (konvenční olej, olej na bázi vosku, horký vosk)
identifikovat kinematické, zátěžné a kontaktní podmínky řetězu kola pro experiment
navrhnout podmínky experimentu na tribometru pin-on-disk/plate, včetně typu a geometrie třecích těles
realizovat jednotlivé experimenty, tj. vývoj součinitele tření v čase a opotřebení třecích povrchů
vyhodnotit výsledky jednotlivých experimentů a doporučit vhodné mazivo
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Využití 3D tisku pro demonstraci implantace lokálních náhrad kyčelního kloubu
3D Printing as a Tool for Demonstrating Local Hip Arthroplasty Implantation
Vedoucí práce: prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Léčba artrózou postižené kyčle pomocí totální náhrady (endoprotézy) je ortopedy považována za velmi úspěšnou chirurgickou metodu současnosti. Nicméně, životnost totálních náhrad je omezená (10-15 let) a pro stále stárnoucí populaci je zapotřebí oddálit implantaci náhrady do pozdějšího věku pacienta. Jako efektivní řešení se jeví různé lokální implantáty, které nahradí jen menší, poškozenou část kloubní chrupavky a kostní tkáně. Smyslem této bakalářské práce je zmapovat různé typy implantátů, vytvořit jejich 3D modely a simulovat jejich implantaci do kosti pomocí 3D tisku ve strojLabu. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout 4-5 modelů lokálního implantátu pro defekty hlavice kyčelního kloubu na základě dat z literatury, od lékařů a výrobců. Modely implantátů včetně proximální části femuru budou poté vytisknuty na 3D tiskárně z plastu a budou sloužit k demonstraci funkce implantátu a implantace.
analýza poškození (defektů) hlavice kosti stehenní (femuru)
analýza jednotlivých typů lokálních implantátů včetně jejich klinického použití
vytvoření CAD modelů vybraných lokálních implantátů včetně jejich fixace do hlavice femuru
výroba modelů lokálních implantátů pomocí 3D tisku na tiskárně ve strojLabu
ukázka demonstrace funkce a implantace na vytištěném modelu ortopedovi/pacientovi
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data
Optimalizace aerostatického ložiska pomocí CFD simulací a experimentální validace
Aerostatic bearing optimization using CFD simulations and experimental validation
Vedoucí práce: Ing. Michal Michalec, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Aerostatická ložiska se využívají v přesných strojních aplikacích, kde je klíčová vysoká tuhost, stabilita a minimální tření. Jejich návrh je však omezen složitým prouděním vzduchu v mezeře ložiska. Práce se zaměřuje na CFD simulaci proudění a rozložení tlaku s cílem optimalizovat konstrukční parametry ložiska. Numerické výsledky budou ověřeny experimentálně. Výstupy přispějí ke zvýšení provozní spolehlivosti a efektivity přesných mechanických systémů. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je analyzovat a optimalizovat funkci aerostatického ložiska pomocí CFD simulací a experimentálního ověření s cílem zvýšit jeho provozní stabilitu, tuhost a účinnost.
provést rešerši v oblasti aerostatických ložisek a numerického modelování proudění
vytvořit numerický CFD model aerostatického ložiska včetně okrajových podmínek
analyzovat vliv vybraných konstrukčních a provozních parametrů na rozložení tlaku a nosnost ložiska
navrhnout a realizovat experimentální měření pro ověření numerických výsledků
porovnat výsledky simulací a experimentů a formulovat doporučení pro konstrukční optimalizaci
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Návrh dětského vozítka na vlastní pohon
Design of a self-propelled vehicle for children
Vedoucí práce: Ing. Michal Michalec, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Dětská vozítka na vlastní pohon představují spojení mechanické jednoduchosti, nízkých výrobních nákladů a vysokých nároků na bezpečnost provozu. Nevhodně navržená konstrukce může vést ke snížení stability, ergonomie i zvýšenému riziku úrazu. Práce se zaměřuje na konstrukční návrh vozítka s ohledem na pevnost, stabilitu, ergonomii a minimalizaci rizik při používání. Důraz je kladen na volbu vhodné koncepce rámu, podvozku, pohonu a bezpečnostních prvků pro zajištění spolehlivé funkce v běžném provozu. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout konstrukčně jednoduché, bezpečné a provozně spolehlivé dětské vozítko na vlastní pohon a ověřit jeho vlastnosti z hlediska pevnosti, stability a uživatelské bezpečnosti.
provést rešerši v oblasti existujících konstrukčních řešení dětských vozítek a relevantní bezpečnostní normy
navrhnout koncepční řešení vozítka s důrazem na jednoduchost, stabilitu a ergonomii
zpracovat konstrukční návrh hlavních funkčních celků (rám, řízení, pohon, brzdění, bezpečnostní prvky)
provést základní pevnostní a stabilitní analýzu navržené konstrukce
zhodnotit bezpečnost vozítka a navrhnout případná konstrukční zlepšení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, výkres sestavení, digitální data
Pneumatický gripper pro měkkou a přesnou manipulaci
Pneumatic gripper for soft and precise manipulation
Vedoucí práce: Ing. Michal Michalec, Ph.D. Zaměření: strojLAB - konstruování Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Měkké pneumatické grippery představují perspektivní řešení v oblasti soft robotiky, zejména pro manipulaci s křehkými, deformovatelnými a tvarově nepravidelnými objekty. Tradiční mechanická chapadla často nedokážou zajistit dostatečně šetrný a stabilní úchop bez rizika poškození. Práce se zaměřuje na návrh měkkého gripperu využívajícího poddajné materiály a pneumatický pohon s cílem dosáhnout vysoké přizpůsobivosti, přesnosti a provozní spolehlivosti. Důraz je kladen na konstrukční jednoduchost, bezpečnost a experimentální ověření funkčních vlastností. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout a realizovat pneumatický měkký gripper pro jemnou a přesnou manipulaci, vytvořit jeho konstrukční a funkční návrh a experimentálně ověřit jeho úchopové vlastnosti, přesnost a opakovatelnost.
provést rešerši se zaměřením na principy měkké manipulace a pneumatických aktuátorů
navrhnout koncepční řešení pneumatického gripperu s důrazem na jednoduchost konstrukce a stabilitu úchopu
zpracovat konstrukční návrh gripperu včetně volby materiálů, pneumatického pohonu a systému řízení
vyrobit funkční prototyp pneumatického měkkého gripperu
provést experimentální ověření úchopových vlastností, přesnosti a opakovatelnosti manipulace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Experimentální analýza degradace motorového oleje a jejího vlivu na tribologické vlastnosti
Experimental analysis of engine oil degradation and its effect on tribological properties
Vedoucí práce: Ing. Michal Michalec, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Motorové oleje během provozu podléhají chemickému, tepelnému i mechanickému stárnutí, které postupně zhoršuje jejich mazací, ochranné a reologické vlastnosti. Degradovaný olej může vést ke zvýšenému tření, intenzivnějšímu opotřebení a snížení životnosti motorových součástí. Porovnání tribologických vlastností nového a provozně zatíženého oleje umožňuje lépe porozumět degradačním mechanismům a jejich vlivu na provozní spolehlivost spalovacích motorů. Práce se zaměřuje na experimentální hodnocení těchto změn a jejich praktický význam pro údržbu a diagnostiku. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentálně analyzovat vliv provozní degradace motorového oleje na jeho tribologické a reologické vlastnosti a posoudit její dopad na mazací schopnosti.
provést rešerši se zaměřením na stárnutí a degradaci motorových olejů
navrhnout testovací podmínky pro charakterizaci reologie, tření a opotřebení
charakterizovat reologické vlastnosti nového a provozně zatíženého oleje
experimentálně stanovit součinitel tření a míru opotřebení při laboratorních zkouškách
porovnat naměřené výsledky a vyhodnotit jejich praktický význam pro provozní podmínky
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Experimentální hodnocení tribologických vlastností rostlinných olejů pro technické aplikace
Experimental evaluation of tribological properties of vegetable oils for technical applications
Vedoucí práce: Ing. Michal Michalec, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Rostlinné oleje představují perspektivní biobazovanou alternativu k minerálním a syntetickým mazivům s potenciálem snížení ekologické zátěže a závislosti na fosilních zdrojích. Jejich širší technické využití je však limitováno nedostatečně charakterizovanými tribologickými vlastnostmi, nižší oxidační stabilitou a citlivostí na provozní podmínky. Systematické experimentální srovnání třecího a opotřebovacího chování vybraných olejů umožní posoudit jejich reálný aplikační potenciál a identifikovat klíčové faktory ovlivňující jejich výkon. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentálně porovnat tribologické vlastnosti vybraných rostlinných olejů a posoudit jejich vhodnost pro technické mazací aplikace.
provést rešerši se zaměřením na rostlinná maziva a jejich tribologické vlastnosti
vybrat reprezentativní typy rostlinných olejů pro experimentální testování
navrhnout experimentální podmínky pro hodnocení zvolených typů rostlinných olejů
charakterizovat jejich reologické vlastnosti, stanovit součinitel tření a určit míru opotřebení a výsledky porovnat výsledky s referenčním minerálním olejem
identifikovat výhody a omezení rostlinných maziv pro technické aplikace