Ve studiu strojírenské technologie je možné se specializovat na oblast technologie obrábění a její optimalizaci, technologiei tváření a svařování, a slévárenství , řízení výroby, aplikace modelování na strojích a počítačové simulace.

prof. Ing. Ladislav Zemčík, CSc.

1. Analýza řezného procesu pomocí explicitní MKP

   Dlouhodobé trendy v teorii obrábění využívají explicitní MKP pro simulaci řezných procesů z celé řady důvodů - analýza tvorby třísky, studium integrity obrobeného povrchu i predikce katastrofického opotřebení nástroje, resp. nalezení jeho napěťových koncentrátorů. Po řadě velmi úspěšných původních vědeckých publikací (CIRP), které byly zaměřeny na ortogonální soustružení a čelní frézování bude tato práce zaměřena na další technologie - zejména vrtání a vystružování, které jsou v praxi často využívány a studovány na ÚST.

   Školitel: Zouhar Jan, Ing., Ph.D.

2. Frézování obecných tvarových ploch prostřednictvím CNC strojů

   Neustálý tlak na snižování výrobních nákladů a cen výrobků i celosvětové ekologické trendy vedou k rozvoji moderních technologií třískového obrábění, kam je možno zařadit i tzv. HSC (High Speed Cutting), HFC (High Feed Cutting) a HPC (High Performance Cutting). Pochopení a aplikace těchto technologií bez procesních (řezných) kapalin může podpořit trvale udržitelný rozvoj při šetření přírodních zdrojů a zachování životního prostředí. Předmětem výzkumu bude studium silového a teplotního zatížení řezných nástrojů, obrobků i strojních dílů, se zahrnutím analýz vlivu těchto technologií na mechanismy opotřebení nástrojů, integrity obrobeného povrchu a teplotních deformací strojních dílů.

   Školitel: Polzer Aleš, Ing., Ph.D.

3. Mezní deformace uhlíkových ocelí při objemovém tváření za studena.

   Na vybraných nízkouhlíkových ocelích, které jsou používány pro objemové tváření spojovacích dílců a strojních součástí, posoudit jejich plastictu a strukturní změny při vysokých a mezních deformacích s vlivem rychlostí deformace. Vytvořit konstitutivní rovnice pro křivky napětí-deformace s omezením podmínkami limitních deformací.

   Školitel: Forejt Milan, prof. Ing., CSc.

4. Obrábění kostních ploch pro kolenní implantáty s využitím víceosých robotů.

   Vzrůstající počet totálních kolenních náhrad s využitím počítačové navigace mohou vést k přesnějšímu chirurgickému uložení implantátů ve srovnání k konvenčními operačními technikami. Použití robotických obráběcích technologií s počítačovou navigací může dále výrazně zvýšit přesnost kostních řezů s eliminací chyb, způsobených lidským faktorem. Lze očekávat, že přesnost polohování a lícování předzhotovených implantátů nepřesáhne chybu 1° v neutrální ose ve všech třech rovinách. Dále lze očekávat redukci operačního času, potřebného pro robotickou implantaci, redukci vysokých operačních nákladů a lepší pohodlí pro chirurga, což podporuje výzkum pokročilých obráběcích robotických systémů. Cílem práce je zejména zpracování CNC algoritmů pro inverzní obrábění kostních tkání podle reálných dutin implantátů.

   Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

5. Obrábění niklových super-slitin pro náročné technické aplikace

   V současné době vzrůstá počet aplikací niklových super-slitin pro aplikace zejména v dopravní technice ( zejména v leteckém a kosmickém průmyslu). Jako polotovary se často používají odlitky, které se hrubují konvenčními technologiemi a pak brousí pro dosažení vysoké kvality povrchu a přesnosti součásti. Nicméně tato výroba je provázena celou řadou problémů, spočívající ve zhoršené obrobitelnosti těchto slitin, vyšší četnosti strukturních povrch a obecně výrazné heterogenitě struktury. Velikosr zrn (dendritů) dosahuje výrazných rozdílů, což se projevuje mj. změnami mechanických vlastností s dopady na integritu obrobeného povrchu. Tato práce by měla řešit základní doporučení pro konvenční technologie úběru takovýchto materiálů a taktéž pro funkční plochy, dokončované zejména broušením

   Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

6. Obrábění titanových slitin pro chirurgické a ortopedické implantáty.

   V současné době probíhá patentové řízení pro nový druh kolenního implantátu s velmi perspektivním designem a funkčními vlastnosti, vyvinutý na ÚST FSI v Brně. Tento implantát zahrnuje aplikace několika technologií výroby, přičemž v každém případě končí výroba dokončovacím obráběním. Tato práce bude optimalizovat výrobu implantátu obráběním zejména z polotovarů vyráběných technologiemi rapid prototyping, slévání i obráběním z tvářeného polotovaru (ve formě tyče i výkovku) z hlediska časového i nákladového. Velká část práce se zaměří na algoritmy pro parametrizované 5-osé CNC obrábění zejména titanových slitin, vhodných pro tyto aplikace.

   Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

7. Optimalizace technologie inserce kostních implantátů

   V současné době se v odborném tisku (práce WASSENAAR, E.B., FRANSSEN, B.B.G.M., VAN EGMOND, D. B SCHUURMAN, F. a KON, M.) rozvíjí bohatá diskuze na téma inserce Kirschnerových drátů zatloukáním namísto vrtání. Přestože naše pracoviště má řadu pozitivních zkušeností s klasickým vrtáním, které má řadu předností (vysoká přesnost zacílení, kruhovitost a válcovitost díry jako opěrné plochy, absence radiálních trhlin, nebyla v tomto směru myšlenka zatloukání experimentálně zpracována a vyhodnocena. Vzhledem k častému používání těchto K-drátů v chirurgii a ortopedii je tato práce velmi aktuální.

   Školitel: Píška Miroslav, prof. Ing., CSc.

8. Optimalizace výroby voskových modelů z hlediska celkové konečné kvality odlitků zhotovených metodou vytavitelného modelu

   Kvalita voskového modelu je základním předpokladem zhotovení dokonalého odlitku metodou vytavitelného modelu. Přitom nejdůležitějším faktorem k dosažení tohoto cíle je optimalizace zaplňování dutiny matčné formy voskem. Zde je možné použít nástrojů numerických simulací, ovšem potřebné je především získání potřebné databáze a následná vlastní úprava a optimalizace příslušného softwaru.

   Školitel: Horáček Milan, prof. Ing., CSc.

9. Segregace v masivních ocelových odlitcích

   Segregace masivních ocelových odlitků jsou příčinou celé řady vad, které se projevují při finalizaci odlitku. Segregace mají významný vliv na spolehlivost strojů a strojírenských celků, které obsahují masivní odlitky. Případné poruchy na těchto odlitcích mívají za následek značné ekonomické ztráty. Teoretické základy vzniku makrosegregací neumožňuje doposud modelovat vznik makrosegregací. Rovněž vliv makrosegregací na vlastnosti materiálu v masivních odlitcích není dostatečně popsán.

   Školitel: Šenberger Jaroslav, doc. Ing., CSc.

10. Studium slévárenských vad v masivních odlitcích

    V masivních zejména ocelových odlitcích se vyskytují vady, které souvisí s pomalou rychlostí chladnutí a reoxidačními pochody. Práce má být zaměřena na klasifikaci vznikajících vad, stanovení hlavních faktorů, které vznik vad ovlivňují a studium příčin a mechanizmů vzniku těchto vad.

    Školitel: Šenberger Jaroslav, doc. Ing., CSc.

11. Studium vlivu rychlostních a teplotních parametrů na tvařitelnost hlinikových slitin.

    Na vybraných slitinách Al používaných při výrobě dílců pro letecký a automobilní průmysl posoudit nerovnoměrnost rozložení deformací a strukturních změn a posoudit vliv zvýšených teplot a rychlostí deformace na jejich tvařitelnost. Vytvořit konstitutivní rovnice pro křivky napětí-deformace jako materiálové modely vhodné do výpočtových modelů současných programů.

    Školitel: Forejt Milan, prof. Ing., CSc.

12. Svařování speciálních ocelí vláknovým laserem

    Studium možností využití vláknového laseru při svařování speciálních ocelí např. vysokolegovaných feritických chromových, kde specifické teplo vnesené do svaru významně ovlivňuje velikost zrn a tím i mechanické vlastnosti oceli. Práce bude realizována za pomoci ÚPT AVČR (RNDr. Libor Mrňa, Ph.D)

    Školitel: Daněk Ladislav, doc. Ing., CSc.

13. Využití termické analýzy pro predikci mikrostruktury a kriteria jakosti u litin

    Rozbor termické analýzy. Definování možných kriterií pro hodnocení jakosti u šedých litin - parametr metalurgické kvality, rekalescence, oxidační faktor, parametr Alfa. Rozbor kriterií v návaznosti na mechanické vlastnosti, mikrostrukturu, technologické vlastnosti.

    Školitel: Čech Jaroslav, prof. Ing., CSc.