Vedoucí práce: Ing. David Košťál, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: V roce 2027 proběhne start brněnské družice BrnoSAT, na které bude mít Ústav konstruování experiment. Experiment spočívá v ověření funkce labyrintových těsnění v kosmickém prostoru. Před startem satelitu a během jeho fungování bude zapotřebí provést sérii validačních a srovnávacích experimentů ve vakuové komoře pro ověření jeho plánované funkce. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je návrh a realizace experimentů pro stanovení plánu fungování družice během pobytu na orbitě a vyhodnocení obdržených dat.
přehled aktuálního stavu projektu a dostupné literatury k tématu
koncepční návrh experimentu s případnou výrobou hardwaru
realizace experimentů odparu maziva ve vakuové komoře
porovnání laboratorních výsledků s výsledky z kosmu
zobecnění informací, publikace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Optimalizace třecího povrchu 3D tištěného kloubního implantátu
Optimisation of the Articulating Surface of a 3D-Printed Joint Implant
Vedoucí práce: prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Pokud dojde k rozsáhlejšímu poškození kostní tkáně a chrupavky kyčelní hlavice, je často poslední možností implantace totální náhrady, která však vzhledem k omezené životnosti není vhodná pro mladé a aktivní pacienty. Naopak, vyvíjený 3D tištěný segmentální implantát, vyrobený individuálně na míru pacientovi podle rozsahu a anatomické lokalizace vzniklého defektu, zajistí správnou funkci kloubu a oddálí implantaci totální náhrady do pozdějšího věku. Cílem je optimalizovat třecí povrch implantátu tak, aby dosáhl velmi nízkého součinitele tření a neopotřebovával protilehlou kloubní chrupavku. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentální vizualizace mazacího filmu, vývoje součinitele tření a opotřebení 3D tištěného třecího povrchu implantátu v kontaktu s kloubní chrupavkou a jejím modelem na bázi hydrogelu, s využitím pin-on-plate tribometrů. Budou testovány různé úpravy a povlaky třecích povrchů.
rešerše zásadních tribologických studií se zaměřením na analýzy tření, mazání a opotřebení aditivně vyráběných a modifikovaných třecích povrchů kloubních implantátů
návrh metodiky pro tribologické testování implantátu (příprava a modifikace 3D tištěných třecích povrchů implantátu, příprava vzorků kloubní chrupavky a hydrogelu, příprava kloubní kapaliny, konfigurace tribometrů)
analýza topografie třecích povrchů před a po experimentech
vizualizace mazacího filmu, vývoj součinitele tření a vyhodnocení míry opotřebení vybraných třecích povrchů kontaktního páru (implantát vs. chrupavka/hydrogel)
zpracování naměřených dat, jejich analýza a interpretace, příprava publikace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Vývoj experimentálního modelu kyčelního kloubu pro biotribologické hodnocení 3D tištěného implantátu
Development of an Experimental Hip Joint Model for the Biotribological Evaluation of a 3D-Printed Implant
Vedoucí práce: prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: V rámci vědeckého projektu a ve spolupráci s ortopedy probíhá vývoj 3D tištěného individualizovaného lokálního implantátu kyčelní hlavice. Třecí povrch implantátu musí být navržen tak, aby dosáhl nízkého součinitele tření a aby neopotřebovával protilehlou kloubní chrupavku v kloubní jamce. Dosavadní experimentální konfigurace pin-on-plate neumožňují provádět tribologické testy za reálných kontaktních podmínek, kdy jsou třecí povrchy tvarově podobné. Smyslem této práce je proto vyvinout věrný experimentální model kyčelního kloubu s lokálním implantátem a provést jeho biotribologickou analýzu. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je v první fázi vyvinout pokročilý experimentální model kyčelního kloubu s vloženým 3D tištěným titanovým lokálním implantátem, který bude v další fázi experimentálního výzkumu sloužit k vizualizaci mazacího filmu a analýze vývoje součinitele tření pomocí unikátních kloubních simulátorů.
rešerše zásadních tribologických studií se zaměřením na analýzy tření, mazání a opotřebení implantátů velkých kloubů
vývoj pokročilého experimentálního modelu kyčelního kloubu s 3D tištěným lokálním implantátem a návrh metodiky pro jeho tribologické testování
výroba dílů, sestavení modelu kyčelního kloubu, úpravy a nastavení simulátorů
realizace experimentů se zaměřením na vizualizaci mazacího filmu a vývoj součinitele tření
zpracování naměřených dat, jejich analýza a interpretace, příprava publikace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Design profesionálního vysokotlakého čističe s ohřevem vody
Design of Professional Hot Water High-Pressure Cleaner
Vedoucí práce: akad. soch. Josef Sládek, ArtD. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Jedná se o lehký stroj určený pro střední a velké průmyslové podniky, dopravní firmy, autoservisy a zemědělství. Umožňuje mytí všech typů povrchů, jako jsou např. fasády, dlažební kostky, plachty, návěsy či vozidla. Profesionální horkovodní vysokotlaké čističe čelí v náročném provozu problémům s nízkou manévrovatelností, špatnou ergonomií a vysokou fyzickou zátěží obsluhy. Návrh designu stroje se zaměřuje na optimalizaci jeho konstrukční architektury pro usnadnění transportu a manipulace v halách i na staveništích. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je návrh kompaktního profesionálního vysokotlakého čističe s elektrickým ohřevem vody a integrovaným navíjecím bubnem na hadici. Důraz je kladen na vytvoření vizuálně uceleného zařízení s ohledem na robustnost, snadnou přepravu v nerovném terénu a efektivní ochranu vnitřních komponent.
identifikovat hlavní designérské přístupy a charakteristické prvky profesionálních vysokotlakých čističů
prokázat funkčnost, ergonomičnost a vyrobitelnost finálního návrhu
realizovat fyzický model ve zmenšeném měřítku
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Elektronicky řízené odpružení horského kola
Electronic control of MTB suspension
Vedoucí práce: Ing. Filip Jeniš, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Na odboru technické diagnostiky se dlouhodobě zabýváme návrhem semiaktivního (S/A) řízení tlumičů. Aktuálně používaná strategie řízení je optimalizována na zvýšení komfortu vozidla, což však u horského kola může snižovat přítlak kola k terénu. Pro zvýšení přítlaku se používá odlišná strategie řízení. Bylo by proto vhodné navrhnout hybridní strategii řízení a prozkoumat vliv jejích parametrů na jízdní vlastnosti. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je návrh hybridního semiaktivního algoritmu pro zvýšení komfortu jízdy při současném zvýšení přítlaku kola k terénu a podrobná analýza vlivu jeho parametrů na zmíněné jízdní vlastnosti.
návrh a výroba přípravku pro uchycení jízdního kola na hydraulický pulzátor, včetně mechanismu simulujícího šlapání jezdce
tvorba virtuálního dynamického modelu kola se semiaktivním tlumičem
návrh semiaktivního řízení tlumiče pro zvýšení přítlaku kola při současném zvýšení komfortu
citlivostní analýza vlivu vybraných parametrů S/A řízení a buzení na komfort jízdy a přítlak kola k podkladu
implementace navržené strategie do řídící jednotky jízdního kola a experimentální ověření jak na hydraulickém pulzátoru, tak v terénu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, digitální data
Magnetický soft robot pro medicínskou aplikaci
Magnetic soft robot for medical application
Vedoucí práce: Ing. Radoslav Bajza Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Na Odboru technické diagnostiky probíhá výzkum magneticky aktivních soft robotů určených pro biomedicínské aplikace, konkrétně cílenou dopravu léčiv. Tyto soft roboty pracují na principu hydrogelní nebo elastomerní matrice plněné magnetickými částicemi, které působením externího magnetického pole deformují tvar robota, čím mu umožňují pohyb a další funkce. Jejich výroba využívá 4D tisk, pro který je na odboru vyvíjena specializovaná tiskárna. Diplomová práce se zaměřuje na návrh, vývoj a ověření funkce vybraného magneticky aktivního soft robota. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem diplomové práce je vývoj a zkouška magneticky aktivního soft robota, který bude schopen pohybu v modelovém prostředí lidského těla, přepravy účinné léčivé látky a jejího vypuštění při buzení magnetickým polem.
rešerše současného stavu poznání se zaměřením na konstrukce, funkce, použité materiály a postupy produkce soft robotů pro cílenou dodávku léčiv
tvorba magneto-mechanického numerického modelu robota a jeho verifikace
konstrukční a magnetický návrh malého soft robota schopného pohybu a otestování jeho funkce
návrh způsobu uložení léčivé látky v robotovi a mechanismu jejího vypuštění
realizace funkčního vzorku robota a testy jeho funkce v modelovém prostředí lidského těla
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Design autonomního robota do vinic
Design of an autonomous vineyard robot
Vedoucí práce: doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Jako jedna z možností řešení aktuálních problémů současného vinohradnictví se nabízí použití autonomního elektrického robota. Důvodem pro automatizaci práce na vinicích jsou především potřeba precizního zemědělství, kritický nedostatek kvalifikované pracovní síly a vysoké úspory celkových nákladů na vlastnictví (TCO). Designérský koncept autonomního robota pro práci ve vinicích, jehož návrh bude vycházet ze současně používaných a v blízké budoucnosti očekávaných technologií, ukáže nové možnosti v oblasti automatizované péče o trvalé kultury a udržitelného zemědělství. Cíle závěrečné práce: Cílem diplomové práce je koncepční, výtvarně-technické řešení autonomního robota do vinic navrženého s využitím moderních technologií a materiálů.
analýza současného stavu a identifikace silných i slabých stránek
navrhnout výtvarně-technickou koncepci robota do vinic
zpracovat prostorový model navrženého designu v měřítku
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Design lékařského přístroje pro neinvazivní vyšetření žaludku
Design of medical device for non-invasive examination of the stomach
Vedoucí práce: doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Hlavním lékařským přístrojem pro zcela neinvazivní optické vyšetření žaludku je magneticky navigovaná kapslová endoskopie (NaviCam). Tradiční vyšetření žaludku (gastroskopie) se provádí pomocí ohebné optické sondy zaváděné ústy, což bývá pro pacienty nepříjemné. Moderní technologie však umožňují diagnostiku žaludku provést bezbolestně, bez sedace a bez polykání hadic, a to pomocí pokročilých zobrazovacích metod. Designérský koncept lékařského přístroje, jehož návrh bude vycházet ze současně používaných a v blízké budoucnosti očekávaných technologií, ukáže nové možnosti v této oblasti medicíny. Cíle závěrečné práce: Vytvořit inovativní designové řešení lékařského diagnostického přístroje pro neinvazivní vyšetření žaludku. Cílem je spojit pokročilé technologie s vysokou mírou ergonomie pro pacienta i personál, a to v rámci konceptu malosériové produkce.
analyzovat současnou produkci
navrhnou originální design a technicky progresivní koncepci
zpracovat prostorový model navrženého designu v měřítku
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Design plovoucího obytného přívěsu
Design of floating caravan
Vedoucí práce: doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Jako jedna z možností řešení aktuálních trendů v oblasti nezávislého cestování a nedostatku atraktivních rekreačních kapacit se nabízí použití plovoucího obytného přívěsu. Důvodem pro vývoj takto kombinovaného plavidla a vozidla jsou především růst popularity glampingu a touha po maximální svobodě pohybu na suchu i na vodě. Designérský koncept plovoucího obytného přívěsu pro rekreaci, jehož návrh bude vycházet ze současně používaných i pokročilých technologií, ukáže nové možnosti v oblasti hybridního outdoorového ubytování. Cíle závěrečné práce: Cílem diplomové práce je koncepční a výtvarně-technické řešení inovativního plovoucího obytného přívěsu s využitím moderních technologií a materiálů. Práce se zaměřuje na ucelený návrh exteriéru a základní dispoziční koncept interiéru, které zohledňují specifické technické a funkční požadavky.
analyzovat současnou produkci
navrhnou originální design a technicky progresivní koncepci
zpracovat prostorový model navrženého designu v měřítku
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Design autonomního silničního válce
Design of an autonomous road roller
Vedoucí práce: doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Jako jedna z možností řešení aktuálních problémů v oblasti stavebnictví a silniční infrastruktury se nabízí použití autonomního elektrického silničního válce. Důvodem pro automatizaci tohoto typu strojů jsou především zvýšení efektivity a přesnosti stavebních prací, nedostatek kvalifikovaných operátorů. Designérský koncept autonomního silničního válce, jehož návrh bude vycházet ze současně používaných a v blízké budoucnosti očekávaných technologií, ukáže nové možnosti v oblasti automatizovaného stavitelství a údržby komunikací. Cíle závěrečné práce: Cílem diplomové práce je koncepční, výtvarně-technické řešení autonomního silničního válce navrženého s využitím moderních technologií a materiálů. Hlavní použité materiály budou kov a plast. Předpokládá se malosériová výroba stroje.
analyzovat současnou produkci
navrhnou originální design a technicky progresivní koncepci
zpracovat prostorový model navrženého designu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Design autonomní tramvaje
Design of autonomous tram
Vedoucí práce: doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Jako jedna z možností řešení aktuálních problémů městské hromadné dopravy se nabízí použití autonomní tramvaje. Hlavními důvody pro zavedení automatizované kolejové dopravy jsou především zvýšení kapacity a frekvence spojů či řešení kritického nedostatku řidičů. Designérský koncept autonomního kolejového vozidla pro MHD, jehož návrh bude vycházet ze současně používaných a v blízké budoucnosti očekávaných technologií, ukáže nové možnosti v oblasti bezpečné a efektivní autonomní přepravy osob v urbanistickém prostředí. Cíle závěrečné práce: Cílem diplomové práce je koncepční, výtvarně-technické řešení autonomní tramvaje navržené s využitím moderních technologií a materiálů. Návrh exteriéru a základní koncept interiéru vozidla s ohledem na technické, funkční a také estetické požadavky, řešeno ve spolupráci s ŠKODA TRANSPORTATION a.s.
analyzovat současnou produkci
navrhnou originální design a technicky progresivní koncepci
zpracovat prostorový model navrženého designu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Magnetický obvod pro vysokovýkonnou elektrickou pohonnou jednotku
Magnetic Circuit for a High-Power Electric Propulsion Unit
Vedoucí práce: Ing. Jiří Žáček Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor technické diagnostiky Stručná charakteristika problematiky úkolu: Rostoucí tlak na bezemisní dopravu se projevuje také v letectví, kde jsou na elektrické pohonné jednotky kladeny vysoké požadavky na účinnost, výkon a nízkou hmotnost. OTD ve spolupráci s MGM Compro vyvíjí novou generaci elektrických motorů pro letadla o výkonu až 400 kW. Vývoj využívá aditivní výrobu a patentovanou technologii strukturovaných magnetických obvodů s cílem snížit hmotnost a ztráty a zvýšit výkonové parametry motoru. Cíle závěrečné práce: Cílem diplomové práce je vývoj strukturovaného magnetického obvodu vysokovýkonné elektrické pohonné jednotky (EPJ) s trvalým výkonem 400 kW. Magnetický obvod bude vyroben aditivní výrobou ze slitiny Fe-Co s cílem snížit magnetické ztráty a hmotnost a současně zlepšit výkonové parametry motoru.
proveďte rešerši vysokovýkonných elektrických motorů pro letecké aplikace, magnetických obvodů ze slitin Fe-Co a možností jejich výroby pomocí aditivních technologií
navrhněte a pomocí numerických metod a simulací optimalizujte strukturovaný magnetický obvod s ohledem na magnetické ztráty, vířivé proudy, hmotnost a výkonové parametry motoru
zpracujte konstrukční návrh magnetického obvodu s ohledem na mechanické, tepelné a výrobní požadavky
realizujte prototyp magnetického obvodu a proveďte jeho experimentální ověření
Design solární nabíjecí stanice pro elektrokola ve veřejném prostoru se zaměřením na sportovní využití
Design of a solar charging station for electric bikes in a public space with a focus on sports use
Vedoucí práce: Ing. David John Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Návrh designu veřejné nabíjecí stanici pro elektrokola, která bude fungovat v prostředí s vyšší sportovní aktivitou. Například v blízkosti cyklostezek, sportovních areálů, turistických tras, areálů bikeparků, rekreačních zón, přehrad nebo horských středisek. Stanice bude navržena pro obsloužení více elektrokol současně a propojí funkci nabíjení s možností krátkého zastavení, odpočinku a základního servisního zázemí.. Stanice bude napájena solární energií a zároveň navržená tak, aby byla odolná, bezpečná, intuitivní, esteticky kvalitní, technologicky proveditelná. Cíle závěrečné práce: Návrh designu nabíjecí stanice určeného pro malosériovou opakovanou výrobu včetně návrhu materiálového a technologického řešení a barevnosti s ohledem na realizovatelnost.
analyzovat současná řešení nabíjecích stanic pro elektrokola a obdobný mobiliář
zmapovat potřeby a chování uživatelů elektrokol ve sportovním a rekreačním prostředí
definovat vhodné scénáře použití a umístění stanice
navrhnout optimální propojení nabíjecí, odpočinkové a případně servisní funkce
navrhnout konstrukční, materiálové a technologické řešení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Design asistivní pomůcky pro samostatný pohyb a přesun osob s omezenou pohyblivostí v domácím a veřejném prostoru
Design of an assistive device for independent movement and transfer of people with limited mobility in the home and public spaces
Vedoucí práce: Ing. David John Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Návrh designu asistivní pomůcky, která podpoří samostatný pohyb, přesun a každodenní mobilitu osob s omezenou pohyblivostí v prostředí domácnosti i veřejného prostoru. Návrh bude reagovat na potřeby uživatelů, kteří se při pohybu potýkají s fyzickými bariérami, sníženou stabilitou, omezenou silou nebo sníženou schopností samostatné manipulace s běžnými mobilními pomůckami. Práce přinese návrh pomůcky, která zlepší nezávislost, důstojnost a bezpečnost uživatele a zároveň bude vhodná pro reálné nasazení v každodenním životě. Téma lze konkrétněji směrovat například na pomůcku pro přesun mezi seda Cíle závěrečné práce: Návrh designu asistivní pomůcky, která podpoří samostatný, bezpečný a důstojný pohyb, přesun a každodenní mobilitu osob s omezenou pohyblivostí v prostředí domácnosti i veřejného prostoru s vhodnou skladbou, kombinací materiálů a výrobních technologií.
definovat cílovou skupinu uživatelů
identifikovat potřeby, omezení a problémové situace uživatelů
analyzovat současná řešení a dostupné asistivní pomůcky
stanovit funkční, ergonomické, bezpečnostní a technické požadavky
ověřit ergonomii a použitelnost návrhu, zpracovat konstrukční a technickou dokumentaci
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Aplikace 2D nanomateriálů při vývoji 3D tištěných pokročilých kloubních implantátů
Application of 2D nanomaterials in the development of advanced 3D-printed joint implants
Vedoucí práce: doc. Ing. David Nečas, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Stále dostupnější lékařská péče vede k rostoucí poptávce po spolehlivých a dlouhodobě funkčních náhradách velkých kloubů. Zásadní limitací je opotřebení, které po určité době vede k nutnosti reoperace. Je tedy nutné vyvinout biomateriály, které budou vykazovat výrazně vyšší odolnost proti otěru. Jelikož medicína obecně směřuje k individualizaci implantátů, je jedním z nejperspektivnějších směrů kombinace aditivní výroby (3D tisku) a využití moderních 2D nanomateriálů, které podporují mechanismy superlubricity a tím eliminují opotřebení povrchů. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je experimentálně posoudit biotribologické chování 3D tištěných kloubních implantátů s využitím 2D nanomateriálů, a to jak ve formě objemové výztuže, tak i povlaků funkčních třecích ploch.
provést kritickou rešerši aktuálních vědeckých studií zaměřených na využití 2D nanomateriálů v ortopedii, včetně jejich aplikace ve formě povlaků
podílet se na návrhu a výrobě 3D tištěných vzorků s integrovanými 2D nanomateriály
realizovat reciproční tribologické testy při současném pozorování kontaktu pomocí fluorescenční mikroskopie
analyzovat objemové opotřebení a topografii třecích povrchů po provedených experimentech
diskutovat získané výsledky a objektivně posoudit možnosti implementace 2D nanomateriálů při vývoji kloubních implantátů nové generace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Design jídelního vozu
Interior Design of Restaurant Coach
Vedoucí práce: Ing. Dana Rubínová, Ph.D. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Občerstvovací a restaurační vozy jsou využívány především v dálkové a mezinárodní železniční dopravě. Současná řešení kombinují prostor pro konzumaci jídel a nápojů se zázemím pro jejich přípravu, ohřev, skladování a výdej. Omezené rozměry železničního vozu kladou vysoké nároky na promyšlené uspořádání provozního zázemí i míst pro cestující. Zlepšení se nabízí nejen ve vytvoření atraktivnějšího prostředí, ale především v účelnějším využití dispozice a lepším propojení provozní části s částí určenou cestujícím. Inovace může spočívat také v efektivnější organizaci a způsobu obsluhy cestujících. Cíle závěrečné práce: Cílem je návrh interiéru občerstvovacího/restauračního vozu včetně zázemí pro přípravu a ohřev jídel či baru. Návrh by měl reflektovat charakter moderní železniční dopravy a vytvářet kvalitní cestovní zážitek prostřednictvím propojení funkčnosti, ergonomie, estetiky a uživatelského komfortu.
atraktivní a současné tvarové řešení podporující příjemný cestovní zážitek
efektivní využití prostoru s ohledem na omezené rozměry železničního vozu
logické uspořádání jednotlivých provozních zón a snadný pohyb cestujících i personálu
snadná čistitelnost a údržba všech provozních částí
prokázání funkčnosti, ergonomičnosti i realizovatelnosti návrhu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Konstrukce přenosného tribometru pro měření tření na reálné kolejnici
Design of portable tribometer for friction measurement on rail
Vedoucí práce: Ing. Daniel Kvarda Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Přesné měření tření v rozhraní kolo–kolejnice přímo v terénu je limitováno rozměry a rozsahem polohování stávajících měřicích zařízení. Běžné tribometry neumožňují snadné přizpůsobení geometrii kolejnice v celém profilu od temena až po okolek. Návrh lehkého přenosného tribometru s čistě skluzovým kontaktem umožní operativní měření v různých místech tratě rychle a jednoduše. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je vyvinout přenosný tribometr pro měření tření na reálné kolejnici, umožňující plynulou změnu kontaktního bodu od temena až po okolek s čistě skluzovým kontaktem. Zařízení bude vynikat nízkou hmotností, snadnou manipulací jedním operátorem a vysokou opakovatelností měření v terénu.
identifikovat funkční a provozní požadavky na zařízení
navrhnout konstrukční řešení a elektroniku
zkontrolovat navržené konstrukční uzly pomocí pevnostní a kinematické analýzy
vytvořit podklady pro výrobu
sestavit zařízení a ověřit funkčnost a spolehlivost řešení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, výkresy součástí, výkres sestavení, digitální data
Design víceúčelového hasičského a záchranářského vrtulníku
Design of a Multipurpose Firefighting and Rescue Helicopter
Vedoucí práce: Ing. Dana Rubínová, Ph.D. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: V současnosti jsou z velké části využívány specializované stroje určené pro konkrétní typy zásahů, například pro pátrací a záchranné operace nebo hašení požárů. Aktuálním trendem je směřování k víceúčelovým vrtulníkům, které umožní přizpůsobení vybavení a konfigurace různým typům úkolů. S rostoucím počtem funkcí vrtulníku se však zvyšují nároky na uspořádání omezeného prostoru, organizaci vybavení, rychlost změny konfigurace a ergonomii práce posádky. Do budoucna půjde hlavně o vytvoření efektivního systému, který umožní posádce bezpečně a rychle reagovat na proměnlivé podmínky zásahů. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je koncepční návrh designu hasičského a záchranářského vrtulníku s rekonfigurovatelným interiérem, který umožní bezpečný a efektivní průběh zásahu. Důraz bude kladen na potřeby posádky při práci v omezeném prostoru během fyzicky i psychicky náročných operací.
analýza současných hasičských a záchranářských vrtulníků, typů zásahů a činností posádky s cílem identifikace problematických oblastí
návrh funkčně promyšleného a vizuálně přesvědčivého designu
koncept variabilního uspořádání interiéru přizpůsobitelného různým typům zásahů
optimalizace ergonomie pracovního prostoru a podpora uživatelského komfortu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Aditivní výroba multimateriálových kovových komponent pro kryogenní techniku
Additive manufacturing of multi-material metal components for cryogenic technology
Vedoucí práce: Ing. Adam Fábry Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: V průmyslových energetických a kryogenních aplikacích je klíčové zajistit dokonalou těsnost pro proudící média. Podobně jako vodík dokáže i hélium díky své nízké atomové hmotnosti a malé velikosti atomu snadno pronikat materiály. Je proto nutné ověřit, zda je materiál schopen plyn utěsnit za provozních podmínek, jako jsou vysoké tlaky (30–50 bar) a teplotní rozsah od -80 °C do 200 °C. Součásti vyrobené aditivní technologií však kvůli svým typickým vadám čelí v tomto odvětví nedůvěře a je proto nezbytné je testovat. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je navrhnout a realizovat výrobu multimateriálových kovových komponent aditivní technologií a zhodnotit jejich vlastnosti. Zaměří se na volbu materiálů, parametry výroby a jejich vliv na mikrostrukturu, vady, rozměry, mechanické vlastnosti a těsnost pro využití v kryogenní technice.
Ve spolupráci s PBS vybrat vhodné materiály a jejich kombinaci pro výrobu multimateriálových kovových komponent s ohledem na jejich předpokládané využití v kryogenní technice.
Navrhnout a realizovat výrobu zkušebních vzorků multimateriálovou aditivní technologií a stanovit a zdokumentovat technologické parametry výrobního procesu, včetně orientace vzorků na stavební platformě, jejich rozmístění a případného použití podpůrných struktur.
Provést komplexní charakterizaci vyrobených vzorků z hlediska jejich mikrostruktury, pórovitosti, vnitřních vad, kvality rozhraní mezi materiály a rozměrové přesnosti a stability, včetně vyhodnocení vlivu aditivní výroby a případného tepelného zpracování na výsledné rozměry.
Experimentálně stanovit mechanické vlastnosti vybraných materiálů a multimateriálových vzorků a ověřit jejich těsnost a odolnost pomocí vhodných pevnostních, tlakových a těsnostních zkoušek.
Na základě získaných výsledků vyhodnotit vliv technologických parametrů a podmínek aditivní výroby na vlastnosti vyrobených vzorků a formulovat doporučení pro další vývoj multimateriálové aditivní výroby komponent pro kryogenní techniku.
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Vývoj kompaktního ball-on-disk tribometru s optickým měřením
Development of a compact ball-on-disk tribometer with optical measurement
Vedoucí práce: Ing. Petr Šperka, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Stávající optický ball-on-disk tribometr vyvinutý na ÚK VUT v Brně je rozměrné a obtížně přenosné zařízení. Komerční stolní přístroje sice existují, avšak měření tření/opotřebení a optická analýza mazacích filmů jsou na trhu často řešeny oddělenými systémy (např. zařízení PCS MTM a EHD). Tato práce se proto zabývá konstrukcí nového, kompaktního prototypu tribometru (do 50 kg). Cílem je sjednotit měření tření ve valivě-skluzovém kontaktu s optickým studiem tribologie bodových kontaktů do jediného stolního zařízení. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je návrh konstrukce a ověření funkčnosti prototypu kompaktního ball-on-disk tribometru s integrovaným optickým systémem pro analýzu mazání. Vyvinuté zařízení bude sloužit k in-situ sledování tribologických procesů, k citlivému, opakovatelnému a produktivnímu hodnocení tření, a mazání v b
provést rešerši současných a patentovaných řešení tribometrů
navrhnout koncepci zařízení a vybrat vhodné komponenty
realizovat konstrukční návrh a komunikovat výrobu
sestavit prototyp a realizovat experimentální ověření funkčnosti
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Topologická optimalizace pro tepelnou výměnu s využitím strukturovaných materiálů
Topology optimisation for heat transfer using structured material
Vedoucí práce: Ing. Ondřej Vaverka, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Jedním z častých jevů při provozu výměníků tepla je nerovnoměrná distribuce toku médií, což může v krajním případě vést až k lokálnímu přehřátí a poruše výměníku. V běžném případě to vede pouze k nevyužití celého prostoru výměníku. Topologická optimalizace může nabídnout v zásadě dvě cesty k řešení tohoto problému: 1) proměnnou relativní hustotou struktury účelně řídit distribuci médií; nebo 2) zmenšit tvar výměníku pouze na využitelný prostor. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout topologicky optimalizovaný výměník voda-vzduch využívající strukturovaný materiál, který bude mít vyšší přenesený tepelný výkon a nižší tlakovou ztrátu než referenční komponenta a při tom nepřesáhne její rozměry.
vybrat vhodný strukturovaný materiál (tepelně-hydraulické vlastnosti, škálovatelnost)
navrhnout experimentální výměník
vyrobit a otestovat funkční vzorek
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fotografická dokumentace, digitální data
Snižování tření a opotřebení mazivem s grafitovými a grafenovými nanočásticemi
Reduction of friction and wear by a lubricant with graphite and graphene nanoparticles
Vedoucí práce: Ing. Petr Šperka, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Vlastnosti maziv lze efektivně modifikovat aditivy. Výrazný potenciál snižovat tření a opotřebení vykazují zejména grafitové a grafenové nanočástice, které díky své lamelární struktuře usnadňují skluz povrchů. Práce navazuje na spolupráci s týmem na CEITECu, který rozvíjí nové způsoby syntézy nanočástic. Úkolem je experimentální analýza tření, opotřebení a formování mazacího filmu v bodových i plošných kontaktech. Získané poznatky přispějí k pochopení chování nanolubrikantů a vývoji vysoce účinných mazacích směsí. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je experimentálně analyzovat vliv přidání grafitových a grafenových nanočástic na tribologické vlastnosti maziv, konkrétně na snižování tření, opotřebení a mechanismy formování mazacího filmu v bodových i plošných kontaktech. Získané poznatky prohloubí pochopení chování nanolubrikantů.
zpracovat literární rešerši zaměřenou na využití uhlíkových nanomateriálů jako aditiv v mazivech
navrhnout metodiku testování a vyhodnocení experimentů
realizovat experimenty, analyzovat tření a tvorbu mazacího filmu v bodových a plošných kontaktech
interpretovat výsledky, učinit závěry a zpracovat publikační výstupy
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Vývoj systému pro in-line kontrolu kvality kluzných ložisek
Development of a system for in-line quality control of plain bearings
Vedoucí práce: doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Při výrobě kluzných ložisek je důležitým parametrem kvalita spojení kluzné vrstvy s kovovým substrátem. Práce bude zaměřena na vývoj systému umožňujícího nedestruktivní kontrolu tohoto spojení přímo ve výrobním procesu. Součástí bude návrh měřicího principu a konstrukčního uspořádání, realizace funkčního vzorku, zpracování signálu a experimentální ověření na vzorcích s rozdílnou kvalitou spojení. Při návrhu bude zohledněna možnost budoucího využití systému ve výrobním procesu u průmyslového partnera. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je navrhnout, realizovat a experimentálně ověřit funkční vzorek systému pro nedestruktivní kontrolu kvality spojení kluzné vrstvy s kovovým substrátem. Systém bude navržen s ohledem na možnost integrace do výrobního procesu a automatizovaného rozlišení vyhovujícího a vadného spojení.
provést rešerši metod vhodných pro nedestruktivní kontrolu spojení kluzné vrstvy s kovovým substrátem
vybrat vhodný měřicí princip a navrhnout konstrukční a senzorické uspořádání systému
realizovat funkční vzorek systému včetně měřicího řetězce a zpracování signálu
experimentálně ověřit funkční vzorek na vzorcích s rozdílnou kvalitou spojení kluzné vrstvy
vyhodnotit možnosti integrace navrženého systému do výrobního procesu a automatizovaného hodnocení kvality spojení
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, fyzický model
Design dětské rostoucí židle
Children's growing chair design
Vedoucí práce: doc., Ing. Jiří Tauber, Ph.D. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Dětská rostoucí židle představuje specifický segment dětského ergonomického nábytku, jehož hlavním cílem je přizpůsobovat se rychlému tělesnému vývoji dítěte. Na rozdíl od běžného nábytku s fixními rozměry umožňuje průběžné nastavování klíčových parametrů, čímž zajišťuje zdravé a stabilní sezení od batolecího věku až po studentská léta. Tento specifický segment otevírá výzvu pro inovativní a nový design výrobku. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je design rostoucí židle a zohlednění správné funkce i bezpečnosti. Důležité je zmapování současného trhu a nejmodernější trendů. Tématem práce je problematika ergonomie a použití vhodného řešení. Výsledkem práce bude nový design.
identifikovat hlavní designérské přístupy a charakteristické prvky,
prokázat funkčnost, ergonomičnost a vyrobitelnost návrhu,
realizovat fyzický model v měřítku 1:2 (1:1).
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Experimentální analýza třecích podmínek v kontaktu kola a kolejnice v laboratorních a provozních podmínkách
Experimental Investigation of Friction in the Wheel–Rail Contact under Laboratory and Field Conditions
Vedoucí práce: doc. Ing. Radovan Galas, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Tření v kontaktu kola a kolejnice je ovlivněno řadou provozních, environmentálních a kontaktních podmínek, které lze v laboratorním prostředí reprodukovat pouze omezeně. Přestože laboratorní experimenty umožňují kontrolu vstupních parametrů, přenositelnost získaných výsledků do reálných provozních podmínek zůstává významným problémem. Využití přenosného tribometru umožňuje systematicky posoudit vztah mezi laboratorními a provozními výsledky a identifikovat parametry rozhodující pro jejich přenositelnost. Cíle závěrečné práce: Cílem práce je pomocí laboratorního a traťového tribometru experimentálně analyzovat vybrané třecí podmínky v kontaktu kola a kolejnice a posoudit přenositelnost laboratorních výsledků do reálných provozních podmínek.
analyzovat metody experimentálního hodnocení tření v kontaktu kola a kolejnice a možnosti přenosu výsledků mezi laboratorními a provozními podmínkami
definovat experimentální podmínky a metodiku měření pro laboratorní a traťové experimenty
experimentálně charakterizovat vybrané třecí podmínky pomocí laboratorního a traťového tribometru
kvantifikovat rozdíly a vztahy mezi výsledky laboratorních a traťových měření a posoudit jejich přenositelnost
zpracovat dosažené výsledky do podoby odborného manuskriptu
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Experimentální ověření ochranné funkce tribologického povlaku
Experimental verification of tribological coating protective function
Vedoucí práce: doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. Zaměření: výzkumná Odbor: Odbor tribologie Stručná charakteristika problematiky úkolu: Ložiska pracující v náročných provozních podmínkách jsou vystavena stavům, při nichž může docházet k nedostatečnému přívodu maziva, což může vést k rychlému nárůstu tření, opotřebení a havárii. Jednou z perspektivních možností zvýšení provozní spolehlivosti je využití pokročilých ochranných povlaků, které dokážou po omezenou dobu ochránit kontaktní plochy před poškozením. Práce bude zaměřena experimentálně se záměrem zvýšit spolehlivosti valivých ložisek v náročných podmínkách provozu. Cíle závěrečné práce: Experimentálně ověřit ochrannou funkci tribologického povlaku jako dočasné náhrady maziva v kontaktních rozhraních valivých ložisek při náročných podmínkách provozu s důrazem na zvýšení provozní spolehlivosti, prodloužení životnosti a snížení rizika havarijního poškození.
zpracovat přehled v oblasti funkčních tribologických povlaků
navrhnout experiment a metodiku pro měření tribologických povlaků
realizovat experimenty a ověřit použitelnost povlaku pro náročné podmínky provozu
interpretovat výsledky a sepsat výstupy práce
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
Design variabilního interiéru elektrické vlakové jednotky
Design of the variable interior for the Electric Multiple Unit train
Vedoucí práce: Ing. David Škaroupka, Ph.D. Zaměření: vývojová - designérská Odbor: Odbor průmyslového designu Stručná charakteristika problematiky úkolu: Elektrické vlakové jednotky (EMU) během dne přepravují cestující s velmi rozdílnými potřebami, jejich interiéry však zůstávají převážně statické. Stejný prostor musí vyhovět dojíždění, práci, telefonování, odpočinku i přepravě zavazadel, kočárků nebo kol a současně reagovat na proměnlivou obsazenost. Variabilní uspořádání může lépe využít omezenou plochu vozu, zvýšit pohodlí a soukromí cestujících a posílit konkurenceschopnost železnice vůči individuální automobilové dopravě. Cíle závěrečné práce: Cílem je navrhnout variabilní interiér elektrické vlakové jednotky pomocí metody Design Thinking. Řešení má nabídnout cestujícím během cesty více možností využití prostoru (například pro práci, telefonování, zábavu, …) a nabídnout atraktivní alternativu k osobní individuální dopravě.
analyzovat diverzitu cestujících, jejich potřeby, přání a priority
identifikovat problémy a příležitosti interiérů vlakových jednotek
navrhnout interiér EMU jednotky s ohledem na požadavek variability
validovat navržené řešení pomocí fyzického modelu a virtuálního modelu nebo simulace
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, sumarizační poster, technický poster, ergonomický poster, designérský poster, fotografie modelu, fyzický model
Návrh velkoformátových struktur pro aditivní výrobu extruzí materiálu
Design of large-format structures for additive manufacturing by material extrusion
Vedoucí práce: Ing. David Škaroupka, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Velkoformátový 3D tisk polymerů (LFAM-FGF) a 3D tisk stavebních materiálů (3DCP) jsou aditivní technologie na bázi extruze, které se vyznačují vysokou produkční rychlostí a výraznou tiskovou stopou. Tento stav klade zvýšené nároky na přesnost 3D tiskových drah a depozici materiálu tak, aby bylo zajištěno kvalitní spojení vrstev a vyrobitelnost dílu. Výrobní strategie a tvorba výrobních trajektorií (Rhinoceros - Grasshopper) je tedy zahrnuta již do počátku návrhového procesu a má podstatný vliv na mechanické vlastnosti výtisku. Při DP je možno zvolit směr LFAM nebo 3DCP. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je vyvinout konstrukční řešení demonstrátoru pro zvolenou technologii LFAM nebo 3DCP včetně výrobní strategie a tiskových trajektorií zajišťujících jeho vyrobitelnost a kvalitní spojení vrstev.
identifikovat klíčové konstrukční a procesní parametry ovlivňující depozici materiálu mechanické vlastnosti a vyrobitelnost dílu
navrhnout varianty demonstrátoru a výrobních strategií s ohledem na možnosti zvolené aditivní technologie
zkonstruovat výsledné řešení a vytvořit jeho výrobní trajektorie v prostředí Rhinoceros a Grasshopper
realizovat fyzický demonstrátor pomocí technologie LFAM nebo 3DCP
ověřit kvalitu depozice spojení vrstev geometrickou přesnost a mechanické vlastnosti realizovaného demonstrátoru
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data, fyzický model
Detekce defektů při WAAM výrobě hořčíkových komponent
Defect detection during WAAM manufacturing of magnesium components
Vedoucí práce: Ing. Jakub Slavíček, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Kvalita hořčíkových komponent vyráběných technologií WAAM je ovlivněna stabilitou svařovacího oblouku. Jeho nestabilita může vést ke vzniku defektů, přičemž tyto změny lze detekovat na základě průběhu svařovacího proudu a napětí. Návrh systému pro detekci těchto změn by umožnil predikci výskytu vad ve vyráběných dílech, a tím zvýšení kvality výroby a snížení nákladů na následnou defektoskopii. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem práce je vytvořit systém pro spolehlivou detekci vad při WAAM výrobě hořčíkových komponent
provést rešerši dostupných systémů a metod pro detekci vad během WAAM navařování
navrhnout a realizovat vhodný systém pro detekci vad
identifikovat a přiřadit charakteristické projevy nestability svařovacího procesu k typickým defektům vznikajícím při WAAM výrobě hořčíkových komponent
ověřit funkčnost, spolehlivost a definovat omezení navrženého systému při detekci vznikajících vad
Požadované výstupy:
průvodní zpráva
3D tisk kovových multi-materiálových dílů pomocí holohedrálního nanášení
3D printing of metallic multi-material components by holohedral deposition
Vedoucí práce: doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D. Zaměření: vývojová - konstrukční Odbor: Odbor reverzního inženýrství a aditivních technologií Stručná charakteristika problematiky úkolu: Pro 3D tisk kovových materiálů je v současné době nejvíce rozšířená technologie laserové fúze kovových prášků (Laser Powder Bed Fusion), která však nativně využívá pouze jeden práškový materiál. 3D tisk komponent kombinujících více materiálů je omezen použitím speciálních multi-materiálových nanášečů. Prototyp nanášecího holohedrálního systému je k dispozici, doposud však nebyl otestován. Spolehlivý systém zajišťující výrobu vertikálních rozhraní představuje důležitý krok k budoucímu využití dílů s vnitřní architekturou sendvičově uspořádaných nebo prostorově tvarovaných rozhraní. Cíle závěrečné práce: Hlavním cílem je otestovat, upravit a ověřit holohedrální nanášecí systém pro zajištění spolehlivé multimateriálové aditivní výroby dílů s těmito parametry: tloušťka vrstvy 50 um, počet vrstev > 1000, vertikální rozhraní 2 materiálů, počet rozhraní > 5.
otestovat současný holohedrální nanašeč a identifikovat jeho slabá místa
navrhnout a realizovat úpravy zvyšující spolehlivost nanašeče
navrhnout a vyrobit multi-materiálová testovací tělesa
navrhnout vhodný demonstrátor a způsob jeho ověření
3D tisk a ověření funkce demonstrátoru
Požadované výstupy:
průvodní zpráva, digitální data