bootstrap theme

Úspešné projekty Strojníckej fakulty STU v Bratislave 

Naša fakulta má veľa ocenení za zaujímavé projekty, spomeňme ceny Medzinárodného strojárskeho veľtrhu za roky 2014, 2016, 2017 a 2018. Inovatívny čin roka 2016...

Volant 4. generácie

Volant je komponent, pomocou ktorého interaguje jazdec s vozidlom. Preto je potrebné anatomicky prispôsobiť jeho tvar, rozmery a rozmiestnenie jednotlivých ovládacíc prvkov tak, aby sa zamedzilo akému koľvek negatívnemu vplyvu na šoférov výkon pri jazde. Okrem celkové hotvaru a dizajnu bolo ďalšou ergonomickou výzvou nájsť optimálne rozloženie zobrazovacích jednotiek, tlačidiel a prepínačov, ku ktorým má jazdec prístup. Bolo potrebné nájsť rovnováhu medzi poskytnutím dostatočne veľkého množstva ovládacích prvkov na ovládanie parametrov vozidla tak, aby sa optimalizoval čas ovládania, ale aby sa nepredlžoval čas použitím nadmerného množstva použitých spínačov, ktoré šoféra zbytočne rozptýlia.

Pre dodržanie pravidiel Formula student/SAE o elektrickej vodivosti, je nutné do kompozitného materiálu pridať vrstvu medenej mriežky.Kvôli nízkemu namáhaniu volantu boli zvolené 4vrstvy kompozitného materiálu. Prvá vrstva slúži ako ,,pohľadová“ a jej cieľom je dodať materiálu dobrý vizuálny efekt, nasleduje druhá vrstva s medenou mriežkou a nakoniec dve nosné vrstvy. Pre docielenie čo najlepšieho vizuálneho efektu je potrebné prvú vrstvu kompozitu vytvoriť z čo najväčšieho spojitého kusu ktorý je dobre formovateľný.

Medzi jednotlivými modulmi vo volante sú využité rôzne komunikačné kanály. Na komunikáciu medzi jednotlivými zariadeniami bola využitá najmä I2C a Sériová komunikácia UART.

O snímanie informácií s gombíkov, tlačidiel, otočných prepínačov a rotačných enkóderov sa starajú analógové a digitálne perifériemi krokontroléra. Celý systém je navyše vybavený batériovým zdrojom napätia ktorý zásobuje elektroniku elektrickou. Tu je potrebné riadiť nabíjanie ktoré riadi externý modul. Tento modul komunikuje s mikrokontrolérom pomocou one-wire komunikácie.

Digitálne dvojča

Digitálne dvojča vytvára prostredie digitálneho podniku, v ktorom firma môže optimalizovať prevádzku priamo počas výrobného reťazca, meniť parametre a procesy výroby a prispôsobovať produkt požiadavkám trhu.  

Prínosom Digitálneho dvojčaťa je takmer okamžitá optimalizácia, zefektívnenie a zvýšenie produktivity výrobných procesov. Digitálne dvojča nachádza uplatnenie pri riadení kvality výroby, sleduje a riadi výmenu obrábacích nástrojov, optimalizuje pracovné prostredie, predikuje údržbu, či identifikuje problémy s kvalitou výrobkov. Priebežne identifikuje úzke miesta vo výrobnom procese. Pri aktuálnych nárokoch trhu na individualizáciu zákaziek a variantnú výrobu prináša jedinečnú pomoc pri čo najefektívnejšom pretypovaní výroby a prestavbe výrobných liniek.

Strojnícka fakulta STU v Bratislave s týmto projektom zvíťazila v súťaži Inovatívny čin roka 2016 v kategórií Technická inovácia. Vyhlasuje ju Ministerstvo hospodárstva SR s cieľom upozorniť širokú verejnosť na zaujímavé inovačné aktivity slovenských inovátorov.

Koncept Digitálneho dvojčaťa je použiteľný vo väčšine výrobných podnikov na Slovensku, ako v diskrétnych výrobách (automobilový, strojársky, elektrotechnický priemysel), tak aj v kontinuálnych (chemický, potravinársky priemysel) a bol vyvinutý v spolupráci so spoločnosťou SOVA Digital. 

Mechanizmus sedadla automobilu pre imobilných pasažierov.

Špecializované sedadlo, ktoré je jednoducho adaptovateľné pre konkrétne požiadavky osôb. Ponúkajú komplexný produkt pre seniorov a imobilné osoby. 
Myšlienka na skonštruovanie mechanizmu sedadla pre ľudí s pohybovými ťažkosťami a seniorov vznikla z analýzy dier na trhu.Snahou pri tejto konštrukcii je aplikácia takých mechanizmov, ktoré je možné použiť v sériovej výrobe do nášho prototypu, pre overenie pevnosti. Druhým dôležitým účelom je overiť praktickosť a využiteľnosť mechanizmu. Zistenia a analýzy o skutočnom zjednodušení a pomoci ľuďom s pohybovými ťažkosťami môžu byť následne použité do vyhodnotenia rentabilnosti výroby sériových mechanizmov.
Inteligentné sedadlo vyhralo súťaž a podporu Nadácie VW Slovakia , odnieslo si aj cenu Zväzu automobilového priemyslu SR za najlepšiu diplomovú prácu v roku 2016, získalo druhé miesto na konferencií TechInnoDay 2017, a na MSV Nitra 2017 získalo v súťaži Techfórum Čestné uznanie veľtrhu.

Nástroje na zhutňovanie biomasy odlievané z progresívnych oteruvzdorných liatin.

Mobirise

Projekt rieši oteruvzdornosť a životnosť nástrojov, ktoré sa používajú pre mechanickú úpravu biomasy. V rámci procesu mechanickej úpravy biomasy je nutné vstupný materiál dezintegrovať na drviacich strojoch a zhutniť na zhutňovacích strojoch (briketovacie lisy, peletovacie lisy). 

Počas tohto procesu sú nástroje dezintegračných strojov (kladivá, kotúče) a nástroje zhutňovacích strojov (lisovací piest, lisovacia závitovka) podrobené enormnému opotrebeniu vplyvom kombinácie rôznych druhov opotrebení (adhézne, abrazívne, atď.) a tepelnému poškodeniu. Projekty spojené so Strojníckou fakultou v Bratislave autor: Peter Križan foto: archív ÚSETM Hlavným cieľom výskumného projektu je zvýšiť životnosť vybraných typov nástrojov na spracovanie biomasy. Ich výrobou technológiami odlievania a obrábania z progresívnych materiálov, akými sú oteruvzdorné liatiny s vysokým obsahom chrómu alebo liatiny s guľôčkovým grafitom typu ADI (Austempered Ductile Iron), ktoré sa vyznačujú priaznivejšou kombináciou pevnosti, oteruvzdornosti, húževnatosti a odolnosti voči lomu, v porovnaní s doteraz používanými materiálmi. Z dôvodu zložitosti riešeného problému bolo riešenie projektu rozdelené na viacero fáz:
1.) Výskum vplyvu parametrov vybraného procesu spracovania biomasy na opotrebovanie nástrojov.
2.) Optimalizácia konštrukčného riešenia nástrojov.
3.) Technologický výskum nástrojov vyrobených z viacerých materiálov technológiou odlievania a obrábania.
4.) Výskum zvyšovania životnosti nástrojov aplikáciou progresívnych liatych materiálov.
V záverečnej fáze projektu budú odliate nástroje, v rôznych modifikáciách (rôzne typy liatin, atď.) podrobené laboratórnemu testovaniu odolnosti voči opotrebeniu, stanoveniu tvrdosti, pevnosti, húževnatosti a odolnosti voči lomu, ktoré sa bude realizovať na meracích strojoch a zariadeniach, ktorými sú vybavené laboratóriá ÚSETM a ÚTM.

Výskum granulácie vodorozpustných farieb pre textílie

Projekt bol riešený pre zahraničného zákazníka so sídlom v Thajsku. Cieľom projektu bola optimalizácia parametrov granulačnej linky pre úpravu textilných farbív. Tieto farbivá sa získavajú rôznymi technologickými postupmi a to vo forme veľmi jemných práškov. Vzniká tak veľa problémov pri farbení textilu. V prvom rade je to ich rozmiešanie v kvapaline, ktorá sa na farbenie používa. Jemné častice farbív ostávajú na hladine, zle sa rozpúšťajú a výsledkom je zlá kvalita zafarbenej látky. Okrem toho manipulácia s takýmito látkami spôsobuje prašnosť, čo má za následok straty drahých farbív, ale zároveň aj zlé pracovné prostredie a vplyv na zdravie pracovníkov. Preto sa takéto práškové látky upravujú do tzv. granulovanej formy. Pri tejto úprave sa jemné častice spájajú do väčších celkov, vzniká granulát. Jeho rozmery sú niekoľko násobne väčšie ako rozmery samotných častíc prášku. Odstráni sa tým vznik prachu pri manipulácii a tiež sa zlepšuje rozmiešanie v kvapaline, v ktorej sa granulát postupne opäť rozpadne na základné častice farbiva. Granulácia sa väčšinou robí lisovaním jemného prášku medzi valcami. Vzniká tak pás zlisovaného materiálu.
Tento pás sa potom láme rôznymi metódami, napr. pretláčaním lopatkami cez matricu, na menšie časti, teda na granulát. Granulácia skompaktovaného práškového materiálu v granulátore s plochou matricou.
Keďže pri tejto operácií vzniká granulát s rôznymi rozmermi, posledným krokom je triedenie, ktoré oddelí častice ktoré nemajú vhodné rozmery od častíc s požadovanými rozmermi, teda od produktu. Triedenie cez sito v rotačnom triediči. Takáto technológia granulácie sa dá využiť v rôznych oblastiach priemyslu, napr. pri výrobe hnojív na autor: Roman Fekete foto: archív ÚPI trávniky, spracovaní špeciálnych chemikálií, ako je napr. kyanid, recykláciu odpadového materiálu z výroby brzdových doštičiek pre automobily, biologického odpadu zo živočíšnej a poľnohospodárskej výroby a pod.

Laboratórny varák

Projekt je určený pre oblasť papierenského priemyslu a spracovania celulózy. Zariadenie bolo navrhnuté a určené pre testovanie rôznych metód získavania celulózy. Surovina, teda drevená štiepka alebo rastliny, sa varí pri vysokých teplotách v rôznych kvapalinách kyslého alebo zásaditého charakteru. Počas varenia prichádza k oddeleniu vlákien celulózy a lignínu. Ďalším spracovaním, separáciou, sa potom získava samotná celulóza, ktorá sa ďalej upravuje tak, aby bola vhodná napr. pre výrobu papiera. Tento laboratórny varák umožňuje počas varenia aj premiešavať spracovávanú surovinu s varným roztokom. Zároveň umožňuje rýchle ohriatie a ochladenie suroviny. Naviac je možné naraz testovať niekoľko rôznych receptov, pretože zariadenie má šesť samostatných varných nádob.

Laboratórny varák (obrázky dole) Pohľad na zavretý varák a skriňu s ovládacím panelom. Detailný pohľad do vnútra otovreného varáku. V chladiacej nádobe je umiestnených šesť malých nádob pre varenie, pod otvoreným vekom je vidieť držiak pre uchytenie malých nádob počas varenia. Držiak sa môže otáča a prepážky, do ktorých sa vkladajú malé nédoby, sú sklonené, čím sa zlepšuje premiešavanie varného roztoku a suroviny.

Ďalšie projekty, ktoré boli riešené na ústave bola optimalizácia konštrukcie dosky adsorbéra s tryskam pre farmaceutický priemysel, analýza poruchy tesnosti rozparovača etylénu pre rafinériu, inovácia konštrukcie ťahačky kryštálov, návrh vyhrievania/ chladenia stanice na roztápanie bielej čokolády s crispami pre potravinársky priemysel, stanovenie hodnoty rosného bodu vodnej pary v zemnom plyne v regulačných staniciach, návrh a prototyp injektora pre výrobu hasiacej peny pre plynárenský priemysel.

Process Simulate a virtuálna realita

V najnovšom Process Simulate sa dokážete na simuláciu pozerať z pohľadu virtuálnej reality. Pomocou VR okuliarov a ovládacích prvkov dokážete linku upravovať, spúšťať a mať tak iný pohľad na vytváranie simulácie ako doteraz. Práca s virtuálnou realitou je jednoduchá a rýchla. Pomocou jedného tlačidla vám Process Simulate automaticky prevedie digitálnu linku do virtuálnej reality a vy môžete ihneď pracovať.
Virtuálna realita je skvelý prostriedok na vizualizáciu pre zákazníka, aby si vedel dokonale predstaviť ako bude navrhované pracovisko reálne vyzerať v mierke 1:1. Vo virtuálnom svete sa po ňom môže doslova prejsť a teda si otestovať napríklad rôzne typy robotov, poprípade na ňom vykonať rôzne úpravy. Taktiež si vie simulované procesy prehrať a uistiť sa o bezkolíznosti daných dráh a pohybov.

Héliová slučka STU

Na základe dohôd EÚ sa výskumné ústavy, akadémie vied a univerzity krajín V4 zaoberajú projektom ALLEGRO. Cieľom projektu je uviesť do prevádzky výskumný rýchly reaktor 4. generácie chladený héliom. Jednou z úloh projektu je zvýšiť teplotu hélia vystupujúceho z reaktora na 850 °C, čím vysokopotenciálne teplo z reaktora bude možné využiť na výrobu vodíka a v chemickom priemysle.
Po havárii blokov vo Fukušime sa zdôrazňuje potreba dlhodobého pasívneho odvodu zvyškového tepla z reaktora. Z tohto dôvodu bola vybudovaná experimentálna héliová slučka STU. Oceľová konštrukcia experimentálneho zariadenia má výšku 15 m, pričom héliová slučka je vysoká 10 m. Analyzovaná je najmä prirodzená cirkulácia hélia v héliovej slučke havarijného dochladzovania reaktora pri jeho zvyškovom tepelnom výkone do 220 kW, teplote hélia v rozmedzí od 150 °C do 520 °C a tlaku do 7,0 MPa.
Merania realizované na experimentálnom zariadení možno využiť pri korigovaní konštrukcie chladiacich slučiek ako aj na validáciu výpočtových kódov pre analýzy experimentálneho reaktora ALLEGRO.
Spolupracujúce organizácie:
ŠKODA JS, a.s. Plzeň
VUJE, a.s. Trnava
ÚJV Řež, a. s.
ENERGOMONT, s.r.o. Trnava
ISENG-MONT, s.r.o. Levice

Legendárny bicykel Favorit vzkriesený v spolupráci so Strojníckou fakultou STU

Značky Tatra, Zetor, Calex, Orava,... poznal a ešte stále pozná prakticky každý obyvateľ Česka a Slovenska, krajín, ktoré spoločnú domácnosť zmenili na susedstvo. Jednou z takýchto legendárnych značiek bol Favorit – nezabudnuteľná značka bicyklov. Nechceme však vyvolávať nostalgiu, pretože niektoré z týchto značiek už zanikli. Chceme krátko priblížiť vývoj novej generácie bicyklov Favorit, ktoré už dva roky behajú po cestách v Čechách a na Slovensku.
 
V roku 2011 sa majiteľom ochrannej známky Favorit stal podnikateľ Ing. Richard Galovič. Študent Strojníckej fakulty STU v Bratislave, ktorú ukončil v roku 2001 na študijnom programe Aplikovaná mechanika ako najlepší študent fakulty, na ňu nezabudol. Keď v polovici roku 2012 zaklopal Richard Galovič na dvere svojej alma mater, bol jeho zámer obnoviť výrobu bicyklov pod značkou Favorit už v štádiu vývoja prototypov. Koncept novej generácie bicyklov bol vysoko inovatívny v porovnaní s tým, čo vidíme v masovej produkcii.
Bicykel vyrobený podľa individuálnej antropometrie zákazníka, jednoducho na mieru. Bicykel, na ktorom sa nemôžu zachytiť nohavice do reťaze, pretože namiesto reťaze je na prenos krútiaceho momentu z pedálov použitý remeňový pohon. Bicykel, ktorého siluetu nekazia káble, lebo sú integrované vo vnútri rámu. Bicykel s prevodovkou v zadnom náboji, ktorého jazda je preto tichšia, prevádzka bezúdržbová a vzhľad elegantný. Použité technológie a materiály si vyžadovali čas na jeho vývoj.
 
Na ústave Aplikovanej mechaniky a mechatroniky (ÚAMM) Strojníckej fakulty STU v Bratislave prebiehali dve dôležité etapy – pevnostné výpočty nosných komponentov bicykla a skúšky týchto komponentov na elektrohydraulických pulzátoroch. Pre komponenty ako predstavec a podsedlovka bolo potrebné vytvoriť ich počítačové modely, čo vzhľadom na ich originálny tvar nebolo jednoduché. Tejto úlohy sa zhostil Ing. Marek Maták – vytvoril a upravoval 3D modely pre následné pevnostné analýzy. V prostredí softvéru ANSYS realizoval Ing. Miroslav Šulko, PhD. všetky pevnostné analýzy a simulácie podľa príslušných noriem pre testovanie a skúšanie cestných bicyklov. Na základe výsledkov týchto analýz sa dolaďovali tvary predstavca, podsedlovky a prednej vidlice pre výrobu prototypov na priame skúšky.
Prototypy spomínaných dielcov ale aj ďalších častí bicyklov boli podrobené statickým testom a cyklickému zaťažovaniu podľa príslušnej normy. Skúšobným zariadením bol elektrohydraulický pulzátor v laboratóriách ÚAMM s možnosťou programového riadenia zaťažujúcej sily, lokálnej deformácie vo vybranom mieste konštrukcie alebo zdvihu valca. Skúšky jednotlivých komponentov bicykla prebiehali pri predpísanom zaťažení 2mil. zaťažovacích cyklov. Pre každý testovaný komponent bol vyrobený prípravok pre jeho uchytenie do čeľustí pulzátora, ktorý zabezpečoval reálnu polohu komponentu v prevádzke.
Celkovo prebiehali výpočty a experimentálne skúšky s prestávkami až do začiatku roku 2015, kedy sa postupne spúšťala výroba prvých kusov pre zákazníkov. Skúšky všetkých častí novej generácie bicyklov Favorit boli úspešné. Celý vývoj bol precízny a prebiehal v súčinnosti s vývojom technológie výroby a voľbe materiálov jednotlivých dielcov. Výsledkom celého vývoja je spoľahlivý a bezpečný bicykel. Použité materiály – vysokopevný dural, karbón, oceľ, koža, špeciálne farby a laky – dotvárajú celkovú úroveň vzkriesených bicyklov zn. Favorit. Bolo pre nás cťou sa na tomto úspešnom projekte podieľať. Legendárna značka československých bicyklov Favorit je späť v plnom lesku!

www.sjf.stuba.sk
www.studujstrojarinu.sk

© Copyright 2018 Strojnícka fakulta STU v Bratislave - Všetky práva vyhradené / All Rights Reserved 
Webadmin/creator: Denis Gerhardt