160 let strojařského vzdělávání v Praze: Výzkum a vývoj pro moderní výrobu

Jejích 17 ústavů pokrývá celé strojní inženýrství od matematiky a fyziky přes materiály a technologie po jednotlivé druhy strojů a procesů a ekonomiku podniků. FS ČVUT v Praze má široký záběr výzkumných aktivit v inženýrských disciplínách. Základní i aplikovaný výzkum hraje na FS dlouhodobě podstatnou roli. 160 let historie FS je dlouhých a představuje velký závazek, ale i nadějný příslib dalšího rozvoje průmyslu v Českých zemích založeného na českých strojních inženýrech.

Fakulta strojní má ucelený program spolupráce s průmyslem, který pomáhá nalezení správného propojení výzkumných pracovníků, studentů a podniků, které vede k uskutečnění úspěšných a inovativních průmyslových řešení, zvyšování technické excelentnosti a konkurenceschopnosti partnerských firem.

Reflektujeme celospolečenská témata a vyvíjíme lepší technologie a stroje pro náš svět zohledňující čerpání zdrojů energie a zanechání uhlíkové stopy při užití nejmodernějších dat, AI a informatiky. Ve středu pozornosti činností realizovaných v rámci výzkumu na FS ČVUT v Praze je člověk a společnost. Nabízíme znalosti a řešení pro udržitelnou budoucnost světa.

Moderní stroje musí nejen bezchybně fungovat, ale také dobře vypadat. Jsme unikátní udržením celostního přístupu ke strojním konstrukcím v intencích integrovaného inženýrství. Zejména se to týká výrobních strojů, automobilů a jejich moderních pohonů, v oblasti konstrukce se ale zabýváme také problematikou výrobních linek pro diskrétní i kontinuální výrobu robotů, manipulačních zařízení, měřicích přístrojů, dopravní techniky či materiálového inženýrství. Při zpracování technických řešení je navrhován moderní a funkční design. Vyhodnocení konstrukčních návrhů pomocí virtuální reality i ucelených experimentů umožňuje dosáhnout výborných užitných, ekonomických a provozních vlastností navržených strojů a zařízení.

Ve výrobě je potřeba neustále vyvíjet nové a inovovat stávající technologické postupy, tak aby byla zajištěna globální konkurenceschopnost produktů po stránce užitných vlastností i výrobních nákladů, při respektování stále se měnících regulatorních požadavků. Proto je důležité vhodně volit strategii výroby, použití nástrojů i materiálů, optimalizovat technologické postupy a rozvíjet výrobní technologie na míru požadavkům výroby. Díky tomuto komplexnímu přístupu výzkum a vývoj na Fakultě strojní ČVUT v Praze umožňuje nalézat řešení vedoucí k efektivním a ekonomicky výhodným inovacím výroby. Cílem spolupráce výzkumné a průmyslové sféry je zvyšování efektivity výroby, a tím konkurenceschopnosti podniků.

Výrobní provozy ve zpracovatelském průmyslu a energetice musí splňovat vysoké požadavky na bezpečnost, spolehlivost a udržitelnost, zároveň musí být šetrné k životnímu prostředí. Teoretické i praktické odborné problémy v oblasti energetiky a procesní techniky řešíme v konkrétních úkolech se zaměřením na výrobu a spotřebu elektřiny, tepla a chladu, projektování strojů a zařízení a jejich integraci do komplexních energeticky, ekologicky a ekonomicky optimalizovaných požadavkům a provozů v celé řadě průmyslových odvětví. Zpracovatelský průmysl a energetika přímo ovlivňují životní prostředí, proto rozvíjíme stávající a hledáme nové technologie a energetické zdroje pro minimalizaci jejich dopadu a snížení ekologické zátěže.

Realizujeme například výzkum v oblasti záchytu CO₂ ze spalovacích procesů (CCS – carbon capture and storage) s využitím biomasy (Bio-CCS), resp. využití zachyceného CO₂ z tohoto procesu (Bio-CCU). Výzkum je specificky zaměřen na oxy-fuel – spalování různých druhů biopaliv ve fluidní vrstvě, které se z pohledu nových zařízení jeví jako nejperspektivnější, a na celý technologický řetězec s ním spojený, včetně výroby kyslíku. Stojíme za vznikem technologie S.A.W.E.R., která získává vodu ze suchého pouštního vzduchu a dostala prestižní ocenění za nejlepší technologický projekt v rámci světové výstavy Expo 2020 v Dubaji.

Roboty a moderní výrobní stroje jsou složité mechatronické produkty, ve kterých se spojují klasické „strojařské“ prvky spolu se sofistikovanými systémy pro řízení požadovaného přesného a produktivního provozu stroje. Jedná se o integraci hardwaru, softwaru, řízení a elektroniky. Výzkum a vývoj automatizačních řešení, koncept chytrého stroje a chytré výroby a robotické aplikace ve výrobních procesech orientujeme na průmyslové výrobní procesy, automatizaci, informační systémy a technologie a robotické systémy. Sledujeme trendy Průmyslu 4.0 se zahrnutím digitalizace, automatizace a komunikace.

V oblasti dopravní a transportní techniky a strojů se výuka a výzkum na FS orientuje na automobily, leteckou i vesmírnou techniku a kolejová vozidla se zaměřením na konstrukci, mechaniku, pohony, senzory, emise, materiály a další. Výzkum a vývoj probíhá nejen ve spolupráci s průmyslovými partnery, ale také v rámci studentských týmů zapojených do mezinárodních soutěží. Jsme unikátní ve vývoji účinných řešení pro snížení emisí spalovacích motorů, konstrukci vozidel s důrazem na moderní nízkoemisní, hybridní a alternativní pohony.

Pro bezproblémový automatický chod strojů je nezbytné získat a ovládnout data a informace. Jsme jedineční integrací a rozvojem činností a aktivit souvisejících s počítačovou simulací, včetně schopností spojovat vlastní i komerční simulační programy pro nekonvenční zařízení. Ve spolupráci s průmyslovou sférou jsme rozšířili a modernizovali výuku některých předmětů a řešené diplomové práce našich studentů nyní mají špičkovou SW podporu.

Modelování je tvůrčí proces, který kombinuje řadu dovedností na pomezí strojařiny, matematiky a fyziky. Cílem činností vyvíjených na FS je hlubší poznání chování strojů a jejich dílců, a výzkum a vývoj zaměřený na jejich zlepšení. Zabýváme se optimalizacemi struktur strojů a modelováním jejich chování, vyvíjíme digitální modely. Výzkum zahrnuje i modelování interakcí komplexních systémů s okolím. Významné uplatnění nachází modelování například v biotechnických aplikacích.

Studentské programy podporují zapojování studentů do spolupráce s podniky, i jejich zapojování do studentských skupin, týmů a klubů, které se mohou účastnit mezinárodních soutěží. Jedním z takových týmů je například Formula student, v rámci něhož spolupracují studenti z FS a FEL ČVUT na vývoji formule.

Dlouhodobým projektem zaměřeným na jaderný průmysl je digitální 3D model jaderné elektrárny Cenelín. Vývoji, stavbě a testům kosmických technologií se věnuje CTU Space Research, který se zabývá návrhem, testováním a stavbou vysoce výkonných raket a kosmických technologií a který již vyvinul raketu s vlastním 3D tištěným palivem a řídicím počítačem Cimrman. CTU Robotics – Space Rover Team se věnuje funkčnímu modelu vesmírného roveru s robotickou paží pro pohyb na Marsu. Dalšími týmy jsou například CTU AeroLab, Engineering Student klub či Young Manufacturing Leaders.

Umístění expozice FS ČVUT v Praze na MSV 2024:
pavilon A, stánek 007