Bakalářská práce Lukáše Tenglera zpracovaná pro rodinnou firmu Alumetall CZ z Týnce nad Sázavou poslouží snížení zmetkovosti při lití odlitků. Cílem nového ocenění Průmyslové rady Fakulty strojní Technické univerzity v Liberci je podpora praktických dovedností studentů, zvýšení jejich zájmu o obor a prohloubení spolupráce fakulty s průmyslem.
Průmyslová rada Fakulty strojní Technické univerzity v Liberci (FS TUL), ve které jsou zastoupeny významné průmyslové podniky, se rozhodla, že bude každoročně odměňovat vybranou studentskou závěrečnou práci. Jak uvedl proděkan FS TUL Luboš Běhálek, do soutěže se studenti budou hlásit dobrovolně, na základě vlastního rozhodnutí.
„Soutěž je vypisována s cílem podpořit praktické dovednosti studentů a jejich tvůrčí činnost ve spolupráci s průmyslovým partnerem. Hlavním kritériem pro hodnocení je aplikační potenciál práce,“ přiblížil pravidla nové soutěže pro strojaře.
Členové Průmyslové rady letos v říjnu v prvním ročníku vybrali bakalářskou práci Lukáše Tenglera Optimalizace technologie výroby odlitku pomocí simulačního softwaru Magma, zpracovanou pro rodinnou firmu Alumetall CZ z Týnce nad Sázavou, která se zaměřuje na výrobu odlitků z hliníkových slitin. Lukáši Tenglerovi se podařila kompletní eliminace kritické vady a firma jeho závěry bude aplikovat v praxi.
Cenu sponzorují členové Průmyslové rady FS TUL
V pořadí 1. cenu sponzorovala částkou 12 tisíc korun firma Artweld, významný prodejce svářečské techniky, který jako člen Průmyslové rady spolupracuje s univerzitou zejména při vzdělávání v oblasti svařování. Cenu Lukášovi předal manažer firmy Vojtěch Čejka společně s děkanem FS TUL doc. Jaromírem Moravcem, který zároveň ocenil vedoucího práce Milana Jelínka z katedry strojírenské technologie.
„Na práci se mi líbí praktický přístup autora a jeho samostatnost. Já jsem ho zaškolil v používání softwaru Magma a navedl jsem ho, jak má postupovat. Pochopil, že než navrhne řešení, musí si udělat analýzu procesu a analyzovat vady odlitku. K závěru pak došel sám a postupoval velmi prakticky,“ říká dr. Jelínek, který se na katedře zabývá slévárenstvím a simulací slévárenských procesů.
Podle děkana FS TUL doc. Jaromíra Moravce je smyslem nové soutěže a Ceny Průmyslové rady ještě více prohloubit spolupráci fakulty s průmyslem a zvýšit zájem studentů o praktické problémy ve strojírenství. „Snažíme se naplnit požadavek současné doby, která klade velký důraz na provázanost vzdělávacích a vědeckých pracovišť s průmyslovou praxí. Je to přirozená spolupráce, ze které získáváme pro nás velmi důležitou zpětnou vazbu o tom, co průmyslová praxe od našich absolventů očekává. Pro technické fakulty je tato zpětná vazba a návaznost na průmysl nezbytná. A prakticky zaměřené závěrečné práce, jako je ta první oceněná našimi průmyslovými partnery, mohou tuto provázanost fakulty s průmyslem ještě prohloubit,“ uvedl při udílení ceny doc. Moravec.
Vkládání vsázky do tavicí pece (vlevo), odlitek s nálitky a vtokovou soustavou (vpravo)
Úpravou geometrie snížil zmetkovitost
Lukáš Tengler se zabýval optimalizací výroby konkrétního odlitku — regulačního ventilu kompresoru, u kterého vady ve vrchní části snižovaly potřebnou tlakotěsnost. U odlitku vyráběného gravitačním litím ze slitiny hliníku (AlSi10MgMn) analyzoval špatnou geometrii, která negativně ovlivňuje proces tuhnutí.
„Tuhnutí v tomto případě není usměrněné a postupuje obráceně, tedy od nálitku do odlitku. Špatná geometrie tohoto odlitku znemožňuje nálitkům jej zásobovat materiálem po celou dobu tuhnutí. Jak se při tuhnutí materiál smršťuje a dochází ke změně skupenství, vznikají ve vnitřní struktuře díry (staženiny), které už není možné z nálitků kvůli nevhodné geometrii doplňovat. Rozhodl jsem se upravit kovové jádro a vtokový systém tak, aby se rozšířila tloušťka stěny vrchní části odlitku pod nálitky a změnil charakter plnění formy. Tím se prodlouží funkční doba nálitků, usměrní se tuhnutí a lehce změní teplotní rozložení formy. Nezůstal jsem pouze u úpravy geometrie, ale rozhodl jsem se optimalizovat obsah křemíku (Si) ve slitině. Křemík společně s vhodnou geometrií zlepšuje slévatelnost materiálu. Výsledek optimalizace ukázal, že by bylo dobré zvýšit obsah Si z 10 na 10,5 % (blíže k eutektickému bodu), čímž by byla zajištěna ještě větší čistota odlitku,“ vysvětluje svůj postup Lukáš Tengler, nyní student magisterského programu inovační a průmyslové inženýrství na liberecké „strojárně“.
Výsledek je podle majitele firmy Libora Tenglera (otce úspěšného studenta doufajícího, že syn jednou nastoupí do rodinné firmy) velmi uspokojující a na Lukášův podnět nechá firma vyrobit nové jádro. Podařilo se totiž snížit zmetkovitost ze 16 na 3 %. Lukáš tak vyřešil dlouhodobý problém, který se snažila firma neúspěšně řešit aplikací postřiků ovlivňujících tepelnou vodivost kovové formy.
„V lití odlitků se objevují stále aktuální problémy. Velmi rádi bychom ve spolupráci s libereckou univerzitou pokračovali. Můžeme nabídnou zajímavá témata pro závěrečné studentské práce. Máme poloautomatickou výrobu a vyrábíme na tři desítky odlitků. Slévárenské odlitky nejdou vyrábět zcela bezproblémově. Vnitřní kvalitu například výrazně ovlivňuje i teplota, vlhkost a tlak okolí. Takové věci nelze řešit paušálně, ale je vždy nutné je řešit u konkrétního výrobku. Je toho hodně, co by se dalo řešit se studenty, kteří jsou schopni přinášet nová neotřelá řešení. Lukáš se díky odborníkům z fakulty a dobře vybaveným laboratořím naučil vytvořit a analyzovat metalografické výbrusy a analyzovat snímky z CT skenu. Firmy takové možnosti (stroje, softwary atd.) často nemají, a právě proto ze spolupráce s univerzitami mohou vznikat zajímavé bakalářské a diplomové práce s praktickými závěry,“ uvedl Libor Tengler.
Průmyslová rada jako poradní orgán děkana
Průmyslová rada FS TUL funguje jako poradní orgán děkana fakulty od roku 2015. V současnosti má 24 členů — zástupců významných českých strojírenských podniků. Jsou mezi nimi například Škoda Auto, Preciosa, KOH-I-NOOR, Benteler, AGC, Rieter, TZ nebo Magna Exteriors (Bohemia) a další, které jsou významnými potenciálními zaměstnavateli absolventů Fakulty strojní.
„Pravidelně diskutujeme o problémech v oblasti vzdělávání, výzkumu a rozvoji. Společně usilujeme o zlepšení struktury a kvality studia, o inovaci studia a začlenění moderních poznatků z praxe do výuky. Řešíme ale také potřebu celoživotního vzdělávání a zvyšování kvalifikace jejich zaměstnanců. Ke kvalitě studia bezesporu přispívají také exkurze do partnerských podniků a široká nabídka odborných praxí a stáží, stipendijních programů a vzájemně využitelná pracoviště. Velkým přínosem je spolupráce na společných projektech výzkumu a vývoje a poskytovaná témata pro bakalářské, diplomové a případně i disertační práce. Dobrým konkrétním příkladem je společná laboratoř naší fakulty a firmy Škoda Auto fungující od února 2019,“ přibližuje činnost průmyslové rady děkan Moravec.
Firmy mají o spolupráci s akademickou půdou zájem
Vstřícně se ke spolupráci s akademickou půdou stavějí i zástupci průmyslových podniků, které dlouhodobě potřebují strojaře na různé pozice. Fakultu strojní považuje za významného partnera pro výrobu i pro vývoj Pavel Šerý z firmy Rieter CZ.
„Jsme v úzkém kontaktu. Katedra sklářských strojů a robotiky pro nás vyvíjela jednoúčelové zařízení. Je nastavené přímo pro naše podmínky a na speciální produkt, který vyrábíme,“ řekl. Také Petr Galuška, zástupce společnosti Tungaloy Czech, která dodává v rámci celé republiky kovoobráběcí japonské nástroje, je přesvědčen o užitečnosti spolupráce s libereckou fakultou.
Společnost pro studenty Fakulty strojní pořádá prezentace a předává informace o nejnovějších trendech. „Bez inovací a kontaktu s nejnovějšími trendy se fakulta neobejde. Chceme také přispět k tomu, aby se studenti chtěli strojírenství věnovat i po ukončení studia. Strojírenství je vysoce sofistikovaná oblast a vzdělaní lidé jsou a budou potřeba stále víc,“ zmínil za Tungaloy Czech Petr Galuška.
Květoslav Zdražil z oddělení vývoje karoserie a motorových dílů společnosti Škoda Auto Mladá Boleslav připomíná, že společně s katedrou částí a mechanismů strojů FS úspěšně vyřešili uložení zkušebních strojů, když ve zkušebně vývoje surové karoserie a montovaných dílů instalovali na dvě ocelové desky odpružené vaky.
„V současné době řešíme s ohledem na bezpečnost společný projekt ‚modální analýza zpětných zrcátek‘. Snahou je optimalizovat konstrukci tak, aby se na maximální míru snížilo úrovňové kmitání zpětných zrcátek. Počítáme, že do konce roku dořešíme,“ upřesnil.
Také generální ředitel VÚTS Liberec prof. Miroslav Václavík stejně jako zástupce společnosti ČEZ hovoří o Fakultě strojní TUL jako o dlouhodobém a perspektivním partnerovi. Zmiňuje například, že VÚTS zajišťuje ve svých prostorách praktickou část výuky akreditovaných předmětů studijního programu Aplikované vědy v inženýrství.
„Fakulta strojní se mimo jiné zapojila do projektu Národní centrum kompetence Strojírenství, který realizuje VÚTS jako hlavní řešitel v programu NCK TA ČR,“ uvádí jako příklad prof. Václavík.
Vstřícnost průmyslových partnerů děkan FS Jaromír Moravec velmi oceňuje. Zdůrazňuje, že Fakulta strojní nemůže existovat jako izolovaná jednotka, která nereaguje na podněty zvenčí, jako jsou třeba inovační potřeby průmyslu. „Na technické fakultě nelze učit a zabývat se výzkumem bez návaznosti na to, co praxe potřebuje,“ konstatuje.