Simulace a testování výrobků (FSI-HSI)

Akademický rok 2022/2023
Garant: František Samek  
Garantující pracoviště: ÚST všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Předmět má studentovi poskytnout praktické znalosti o fázi certifikace výrobku pro automobilový průmysl. Absolvent by měl být schopen efektivně zvolit potřebné nástroje z oblasti CAE simulací a fyzického testování při validaci svého návrhu za účelem zkrácení vývojového cyklu a předcházení problémům při užívání výrobku zákazníkem. Navazující oblastí validace výrobků jsou výroba prototypů se zohledněním současných technologických možností zahrnující specifika silnostěnných optických polykarbonátů a dalších reflektivních systémů, řešení konkrétních příkladů výroby prototypů. Na příkladech z praxe bude demonstrována vhodnost použití používaných prototypových technologií pro získání požadovaných vlastností na jednotlivé díly světlometu. Navazující oblastí je využití tolerančních analýz a simulací pro ověřování, či optimalizaci rozměrů jednotlivých dílů a sestav dílů, ve vývojové fázi světlometů, včetně ověření výrobků pomocí 3D skenovacích systémů GOM (jeden z velmi rozšířených optických systémů v automobilovém průmyslu).
Výstupy studia a kompetence:
Studenti získají praktické znalosti z aplikace CAE simulací, tvorba prototypů zahrnujících technologie prototypových optických členů (aditivní technologie, vakuové odlévání, formováním plastů, přesné CNC obrábění), s následnou povrchovou úpravou dle současných standardů, technologie 3D scanovaní dílců a zpětné využití skenovaných dat v rámci validace výrobku.
Prerekvizity:
Základní znalosti polymerních materiálů a jejich mechanických vlastností, CAD, CAE. Technologické charakteristiky obráběcích metod.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět je zaměřen na oblast verifikace konstrukce výrobku formou počítačových simulací a fyzického testování na vzorcích výrobků. Podrobně budou představeny nejčastěji využívané druhy simulací a testů (vibrace, termální management, kinematika, výrobní technologie, světelné charakteristiky, elektronika), s využitím tolerančních analýz a simulací při vývoji světlometů (typy tolerancí a tolerančních řetězců pro optické členy a plastové materiály), metodami výpočtu tolerancí a jejich konkrétními aplikacemi v tolerančních analýzách a simulacích. Navazující oblastí je tvorba prototypů, kde se studenti seznámí se zapojením prototypové dílny do reálného procesu vývoje světlometů a zadních skupinových svítilen v automobilovém průmyslu včetně výroby prototypových optických členů. Studenti budou seznámeni s používanými prototypovými technologiemi výroby jednotlivých dílů a následné nutné povrchové úpravy. Vzorky dílců jsou pomocí optických skenovacích systémů zpětně zahrnuty do analýz a související validace dílců.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zakončení předmětu: klasifikovaný zápočet
Požadavky na studenta: docházka + seminární práce vypracovaná samostatně nebo v týmu (podle počtu přihlášených studentů)
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Všechna cvičení jsou povinná. Prezence ve všech cvičeních. Hospitace jinými učiteli (nepravidelná). Nahrazeni v jiných cvičeních, nebo samostatná práce na zpracovávané téma.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  12 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  1 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

1. Simulace ve vývojovém procesu – úvod
2. Simulace tepelného a mechanického zatížení světlometů
3. Simulace kinematiky a technologie výroby dílů z polymerních materiálů procesem vstřikování
4. Měření teploty na prototypech
5. Praktické řešení problémů způsobených přehříváním ve světlometu
6. Chemické zkoušky na světlometech
7. Přehled prototypových technologií používaných při vývoji světlometu
8. Specifické požadavky na prototypový model zadní skupinové svítilny
9. Technologie rapid prototyping a bezdotykové měření LED modulů
10. Specifické požadavky na 3D model pro prototypovou výrobu
11. Optické měřící systémy v automobilovém průmyslu – Tritop
12. Optické měřící systémy v automobilovém průmyslu – Atos
    Laboratorní cvičení 13. Struktura prototypových dílen a zkušeben v praxi (exkurze)
Literatura - základní:
9. HUTTON David.V. Fundamental of finite element analysis. The McGraw−Hill Companies, 2004 .
Literatura - doporučená:
1. KOLOUCH Jan. Strojírenské výrobky z plastů vyráběné vstřikováním. Praha: SNTL, 1986.
2. ZEMAN Lubomír. Vstřikování plastů. Praha: BEN, 2009. ISBN 978-80-7300-250-3.
3. GORDON N. Ellison. Thermal Computation for Electronics: Conductive, Radiative, and Convective Air Cooling. CRC Press, 2011. ISBN 978-1-4398-5017-6.
4. MEYWERK Martin. CAE-Methoden in der Fahrzeugtechnik. Springer, 2007. ISBN 978-3-540-49866-7.
5. FASTERMANN Petra. 3D – Drucken: Wie die generative Fertigungstechnik funktioniert. Springer, 2014. ISBN 978-3-642-40963-9.
6. TRES Paul A. Designing Plastic Parts for Assembly. Hanser, 2014, ISBN 978-1-56990-555-5.
7. KENNEDY Peter K., ZHENG Rong. Flow Analysis of Injection Molds. Hanser , 2013. ISBN 978-1-56990-512-8.
8. EZRIN Myer. Plastics Failure Guide: Cause and Prevention. Hanser, 2013. ISBN 978-1-56990-449-7.
9. HUTTON David.V. Fundamental of finite element analysis. The McGraw−Hill Companies, 2004
10. GRIEB Philipp. Digital Prototyping . Hanser, 2010. ISBN 978-3-446-42318-3.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- kl 4 Povinný 1 1 L
N-STG-P prezenční studium MTS Moderní technologie osvětlovacích soustav -- kl 4 Povinný 2 1 L