VÝZKUMNÁ TÉMATA
SVA je tvořena třemi klíčovými výzkumnými tématy (VT1-VT3). V rámci těchto výzkumných témat (VT) budou řešeny konkrétní dílčí R&D projekty.
STRATEGICKÁ VÝZKUMNÁ AGENDA
Pokročilá a udržitelná výrobní technika a technologie
- Strojírenská výrobní technika
- Výrobní technika pro zpracovatelský průmysl
- Nástroje a technologie pro strojírenskou výrobu
- Udržitelná výroba
Digitální transformace a flexibilní automatizace
- Automatizace, robotizace a digitalizace výroby
- Měření, diagnostika a zpracování dat
- Virtuální, digitální a hybridní modely strojů a procesů
Nové materiály a nanotechnologie
- Konstrukční materiály a povrchové úpravy
- Materiály na nástroje
VÝZKUMNÉ TÉMA 1 - Pokročilá a udržitelná výrobní technika a technologie
Výzkumné téma 1 bude rozvíjet a podporovat výzkum a tvorbu výsledků, které současně řeší zachování, nebo zvyšování hlavních užitných vlastností výrobních strojů, a výrobních technologií při současném zdokonalování jejich udržitelnosti. Udržitelnost strojírenské výrobní techniky zde chápeme v nejširším slova smyslu.
V rámci zlepšování udržitelnosti z hlediska výrobních technologií se budeme věnovat řešení těchto témat: snižování nároků na spotřebu energie; optimalizaci využití materiálů ve stavbě strojů a zařízení; zlepšování opravitelnosti a znovupoužití výrobních strojů a jejich částí; zvyšování dlouhodobé funkční kvality a spolehlivosti; snižování uhlíkové stopy ve všech fázích životního cyklu strojírenských výrobních zařízení; snižování negativních dopadů na člověka; hledání materiálových alternativ pro stavbu strojů a zařízení s ohledem na surovinové zdroje; přizpůsobení výrobní techniky změnám zájmu a dovedností jejich uživatelů; podpora zájmu lidí o práci ve strojírenství; návrh nových řešení pro individuální výrobu a výrobu v malých dávkách s vysokou efektivitou a nízkou pracností.
Všechna tato témata je třeba v oblasti strojírenské výrobní techniky a technologie integrovat do reálných řešení strojů, zařízení, software, metodik a postupů a současně uspokojit nároky na primární parametry výkonnosti a jakosti výroby. Toto výzkumné téma má primární ambici představit výsledky, které demonstrují budoucnost strojírenství, kde požadavky ekonomické a požadavky udržitelnosti nejdou proti sobě a naopak jejich společné řešení podpoří vyšší konkurenceschopnost výrobních strojů a výrobních technologií budoucnosti.
VÝZKUMNÉ TÉMA 2 - Digitální transformace a flexibilní automatizace
Výzkumné téma digitální transformace a flexibilní automatizace přispěje k naplnění výzev NCKS, jako jsou rostoucí požadavky jakosti, výkonu, efektivity, spolehlivosti, individualizace a rozšířených služeb vyráběných produktů, kde kombinace řízení a práce s daty snímanými na reálných i virtuálních simulačních objektech pomůže vytvářet inovativní řešení.
Aktivity výzkumného tématu se z důvodu specifické pozice českých výrobních firem zaměřují na individuální výrobu, vysokojakostní výrobu v malých dávkách a vysokou efektivitu výroby sériové. Zkoumaná a vyvíjená technická řešení mají potenciál snížit spotřebu energie výrobních a zpracovatelských strojů díky optimálnímu návrhu pohonů a struktur (vč. využití nekonvenčních materiálů) i v provozu pomocí nástrojů smart power managementu (vč. optimalizace nastavení strojů i procesů). Komunikační rozhraní těchto systémů umožňují snadné porozumění aktuálním procesům tak, aby jejich ovládání zvládlo zajistit méně lidí nebo lidé s nižší kvalifikací.
Celé výzkumné téma je multioborové, protože moderní strojírenská zařízení jako kyber-fyzické systémy kombinují mechanické struktury a elektronické pohony se snímacím HW a řídicím SW využívajícím data z reálných senzorů i ze simulačních modelů. Vedlejším cílem tohoto výzkumného tématu je podporovat zájem o technické vzdělávání, práci ve strojírenství a také zájem o podnikání ve strojírenství propagací výsledků spolupráce a nových produktových možností, které oblast kyber-fyzických systémů nabízí.
VÝZKUMNÉ TÉMA 3 - Nové materiály a nanotechnologie
Výzkum a vývoj pokročilých materiálů, včetně dnes již neodmyslitelného segmentu nanomateriálů, představovaly a představují jeden ze základních předpokladů pro moderní strojírenství. Využití nových materiálů, tedy především kovů, plastů, kompozitů a keramických materiálů, při současném vývoji technologií obrábění, tváření, aditivních technologií, vstřikování, práškové metalurgie, aj., je klíčové pro návrh inovovaných komponent, strojů či zařízení.
Pokročilé materiály, ať již to jsou zcela nové materiály nebo modifikované stávající látky, předčí stávající materiály z hlediska kritických vlastností nebo kombinace kritických vlastností pro danou aplikaci. Kritické parametry v pojetí moderního strojírenství mají oproti minulosti více dimenzí. Vedle zlepšování základních vlastností, jako jsou mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti ve specifickém intervalu teplot, je velmi intenzivně sledován dopad materiálů a technologie jejich výroby na životní prostředí.
Jako příklady moderních materiálových řešení náročných aplikací z oblasti strojírenství lze uvést například funkčně strukturované materiály s odlišnými vlastnostmi v různých lokalitách podle lokálního charakteru namáhání, materiály odolné při specifickém provozním zatížení, materiály se schopností disipace deformační energie, materiály se schopností vysoké akumulace energie, materiály pro energy harvesting, materiály pro kontakt se speciálním médiem (roztavené soli, roztavené olovo, vodík, silné kyseliny atd.), materiály s kombinací vysoké pevnosti a nízké hustoty, materiály s extrémní odolností proti opotřebení, materiály se speciálními magnetickými vlastnostmi apod.