Aditivní technologie ve slévárenství (FSI-PTS)

Akademický rok 2023/2024
Garant: Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚST všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:

Předmět seznamuje studenty s přípravou a použitím dat potřebných pro 3D skenování modelů a odlitků, pro potřeby numerických simulací a virtuálního inženýrství. Studenti se seznámí se základními metodami a principy technologií RAPID PROTOTYPING (RP), včetně postupů reverzního inženýrství (RE). Získají znalosti vybraných moderních technologií výroby odlitků a metod řízení procesů s aplikací zásad průmyslu 4.0. Naučí se postupy a metody povrchových úprav modelů pro RP, forem a odlitků a budou seznámeni s metodami kontroly rozměrové a tvarové přesnosti a metodami metalografického a fázového hodnocení materiálu odlitku. Součástí bude i získání znalostí o skladbě výrobních nákladů a ekonomie prototypové výroby.
Výstupy studia a kompetence:

Studenti získají znalosti a dovednosti z oblasti návrhu tvorby 3 D modelu, metod rychlého prototypování (RP), využívání výpočetní techniky pro 3D měření (skenování), numerické simulace slévárenských pochodů atd. Řízení procesů ve vybraných slévárenských technologiích včetně kontroly jakosti a skladby a řízení výrobních nákladů v prototypové výrobě.
Prerekvizity:

Základní znalosti slévárenské technologie. Základní znalosti z oboru materiálového inženýrství a konstruování. Základy práce v CAD.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět seznamuje studenty se základními přístupy ke zpracování dat pro modely vyrobené metodou rychlého prototypování (RP). Získávají základní znalosti o principech RP včetně přehledu metod aditivní výroby (AM) použitelných ve slévárenské technologii. Získávají praktické zkušenosti při použití AM pro prototypovou výrobu. Předmět začleňuje hybridní technologie, počítačovou podporu výroby forem a modelů včetně metodiky kontroly kvality a ekonomie výroby prototypových odlitků.
Metody vyučování:

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna cvičením s využitím počítačové podpory, CAD modelováním a aplikací numerických simulací slévárenských procesů a laboratorním cvičením v RP laboratoři.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zápočet se uděluje za aktivní účast na cvičeních. Pro zkoušku obdrží posluchači seznam otázek, které shrnují probranou látku. Zkouška je ústní s písemnou přípravou.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na přednáškách je doporučená. Účast na cvičení je povinná. Pochopení přednášené látky je kontrolováno ve cvičeních. Vedoucí cvičení zadává studentům samostatnou práci. Nahrazení zameškaných hodin projedná student s garantem předmětu.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 3 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

  1. Slévárenská výroba – rozdělení výrobních technologií, technologičnost konstrukce. Napětí v odlitcích – konstrukce.

  2. Průmysl 4.0 – nové technologické výzvy.

  3. CAD modelovaní – principy, metody a nástroje pro zhotovení 3D výkresů modelů pro metody RP a numerické simulace.

  4. Optimalizace konstrukce odlitků – topologická optimalizace, generativní design.

  5. Metody reverzního inženýrství.

  6. Metody 3D skenování a zpracování obrazu.

  7. Aditivní technologie – rozdělení, principy jednotlivých metod.

  8. Aditivní výroba slévárenských modelů.

  9. Aditivní výroba kovových materiálů.

  10. Metody RP vhodné pro slévárenskou praxi, příklady použití, dosažitelné parametry.

  11. Povrchové úpravy modelů pro RP, povrchové úpravy forem pro vybrané moderní technologie.

  12. Případové studie, příklady z praxe.

  13. Ekonomické aspekty výroby prototypů pomocí aditivní výroby.
    Laboratorní cvičení

1. - 3. Tvorba 3D modelu odlitku pro účely 3D tisku.
4. - 5. Zadání 3D tiskových úloh - 3D slicer.
6. - 8. Tisk vybraných modelů.
8. - 12. Výroba keramických forem, odlévání prototypů.
13. Kontrola jakosti odlitků, vyhodnocení.
Literatura - základní:
1. FORD, S., MINSHALL, T. Invited review article: Where and how 3D printing is used in teaching and education. Additive Manufacturing. Volume 25, January 2019, Pages 13 -150. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.10.028
2. GIBSON, I., D. W. ROSEN a B. STUCKER. Additive manufacturing technologies: rapid prototyping to direct digital manufacturing. New York: Springer, c2010. ISBN 1441911200
3. MITCHELL, A. LAFONT, U., HOŁYŃSKA, M.,SEMPRIMOSCHNIG, C. Additive manufacturing - A review of 4D printing and future applications. Additive Manufacturing, Volume 24, December 2018, Pages 606-626. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.10.038
4. WANG, W., STAL, H. W., CONLEY, J. G. Rapid Tooling Guidelines For Sand Casting, Springer, 2010 ISBN 978-1-4419-5730-6.
5. CAMPBELL, J. Casting, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000, ISBN 0 7506 1696 2.
6. KAUFMAN, H. UGGOWITZER, P. J. Metalurgy and Processing of High-Integrity Light Metal Pressure Castings. Schiele-Schön, 2007, Berlin. ISBN 3-7949-0754-X
7. BOLONO, F., ODORIZZI, S. Numerical simulation of Foundry Processes, Program Leonardo da Vinci, 2001
8. Herman, A. a kol. Počítačové simulace ve slévárenství, Vydavatelství ČVUT, 2000
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-SLE-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 2 1 L