Hlavní projekty vedené katedrou od roku 2010

Vývoj alternativních způsobů přípravy progresivních materiálů a jejich zpracování

SP2023/022

Kocich Radim prof. Ing., Ph.D.

01. 01. 2023 - 31. 12. 2023

Předmětem výzkumu předkládaného projektu je problematika přípravy a zpracování progresivních materiálů aplikovatelných v komerční průmyslové sféře. Mezi hlavní oblasti aplikace těchto materiálu pak lze zahrnout medicínu a automobilový sektor. Řešená tématika bude vycházet z alternativních způsobů výroby neželezných materiálů na bázi Ti, Mg či Cu, kde budou paralelně jednotlivými pracovními skupinami optimalizovány procesy přípravy od prvotních až k finálním materiálovým stavům. Konkrétně pak půjde o přípravu modifikovanými konvenčními postupy jako je lití, prášková metalurgie anebo cestou recyklace a využití druhotných surovin (odpadů). Protože je problematika zpracování vybraných druhů odpadů z průmyslové výroby v současnosti i s výhledem do budoucna velmi žádaným výzkumným směrem, bude toto promítnuto i ve smyslu modelování způsobu nakládání s odpadem pro průmyslovou výrobu, vedoucímu ke stanovení podmínek pro hydrometalurgické získávání vybraných kovů z odpadů. Cílenou technikou zpracování odpadů by měla být hydrometalurgie a následná transformace výluhu, konvenční nebo alternatívní cestou na polotovar, který bude následně dále zpracováván. V průběhu řešení pak bude pozornost upřena na vliv následného zpracování, jako je například termomechanické zpracování nejen z pohledu strukturních změn ale i definování geometrie či řízení transformačních charakteristik některých materiálů. Měření fázových a strukturních přeměn bude doplněno termochemickými a termodynamickými výpočty s využitím používaného software. Modelování bude taktéž využito i pro predikci deformačního chování či vývoje struktury. Souběžně s tímto výzkumem bude kladen důraz i na navržené zpracování zaručující řízení vývoje struktury a tím i fyzikální, metalurgické a materiálové charakteristiky. Mezi příklady takového zpracování patří nicméně i tepelné zpracování vybraných materiálů ve vodíkové atmosféře. Samotné testování bude založeno především na strukturních analýzách, mechanickém testování ale třeba i na korozních zkouškách či jiných testech verifikujících například elektrické vlastnosti. Nedílnou součástí řešitelského týmu jsou odborníci z oblasti ekonomiky, díky kterým bude celá problematika různých cest přípravy a zpracování studovaných materiálů zhodnocena z pohledu jejich ekonomické náročnosti. Tyto výsledky budou rovněž konfrontovány s výslednou kvalitou materiálů vytvořených rozdílnými postupy. Pro samotné úspěšné řešení projektu se předpokládá využití stávajících strojů, zařízení či technologií. Existuje zde však předpoklad kooperace s jinými VaV pracovišti nejen tuzemskými, a to zejména v oblastech pro které jsou tato pracoviště lépe vybavena. Tato spolupráce by měla výt řešena formou společných publikačních výstupů. Výsledky vzešlé z jednotlivých paralelních výzkumných směrů by měly být v průběhu řešení projektu diskutovány ve smyslu optimalizace jednotlivých postupů a po vzájemné kompletaci pak zpracovány do formy technických publikací, přičemž se předpokládá samozřejmě jejich publikace i cestou například konferenčních příspěvků. Řešená problematika by pak měl sloužit jako možný podklad pro navázání spolupráce s jinými tuzemskými či zahraničními pracovišti ať už ve formě stáží nebo společných projektů.

prof. Ing. Radim Kocich, Ph.D.
prof. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D.
doc. Ing. Lenka Kunčická, Ph.D.
Ing. Josef Walek, Ph.D.
prof. Ing. Petr Besta, Ph.D.
doc. Ing. Petr Lichý, Ph.D.
doc. Dr. Ing. Monika Losertová
doc. Ing. Silvie Brožová, Ph.D.
doc. Ing. Ivana Lichá, Ph.D.
doc. Ing. Pavlína Pustějovská, Ph.D.
Ing. Petr Opěla, Ph.D.
Ing. Filip Radkovský, Ph.D.
Ing. Zdeněk Martínek
Ing. Lucie Chudobová
Ing. Michal Sniegoň
Ing. Jiří Cupek
Ing. František Zlámal
Ing. Šimon Kielar
Ing. Kateřina Miczková
Ing. Kristýna Dobiašovská
Ing. Josef Němec
Ing. Martina Bašistová
Ing. Michal Kopelent
Bc. Kristýna Klimková
Ing. Silvie Kovalová
Ing. Jiří Koutný
Ing. Marek Benč
Bc. Dalibor Vavrečka
Ing. Martina Závrbská
Ing. Jana Pelikánová
Ing. Tomáš Kutáč
Mgr. Jan Smolka
Bc. Vojtěch Konečný
Ing. Matěj Geryk
Bc. Daniel Nepustil
Ing. Josef Kišac
Bc. Jana Pospíšilová
Bc. Ilona Vlasáková
Bc. Linda Wawroszová
Bc. Ondřej Bartoň
Bc. Lenka Kuchařová
Bc. Aneta Polášková
Bc. Marek Hamala

Hlavním cílem projektu SP2023/022 je získání nových poznatků z oblasti přípravy a zpracování progresivních materiálů (na bázi Ti, Mg a Cu) pro aplikace v medicíně a automobilovém sektoru. V průběhu celého roku řešení projektu bude v jednotlivých oblastech přípravy a zpracování řešených materiálů výzkumná pozornost zaměřena na:
- výběr, ověření a optimalizaci metalurgických postupů přípravy vybraných materiálů,
- zhodnocení ekonomické náročnosti jednotlivých metalurgických postupů,
- použití a optimalizace vybraných postupů výroby litých dílů ze studovaných typů materiálů,
- použití a optimalizace procesu práškové metalurgie pro výrobu dílů ze studovaných typů materiálů,
- možnost využití procesu recyklace a druhotných surovin (odpadů) v použitých postupech,
- srovnání technologie odlévání, tváření a využití druhotných surovin z pohledu ekonomické náročnosti výroby a současně z hlediska dosažených vlastností výsledných materiálů,
- použití termomechanického zpracování vybraných materiálů a jeho vliv na vybrané charakteristiky materiálu,
- posouzení vlivu navrženého tepelného zpracování (včetně použití vodíkové atmosféry),
- studium použitých technologií s pomocí modelování,
- charakterizaci materiálů měřením fázových a strukturních přeměn,
- charakterizaci materiálů s využitím termochemických a termodynamických výpočtů,
- testování výsledných materiálů (mechanické, korozní, chemické a fyzikální vlastnosti).

Mezi plánovanými cíli navrhovaného projektu by tak mělo mj. být navržení optimalizovaného postupu přípravy progresívních materiálů na bázi Ti a Mg (pseudo)slitin.

Výsledky vzešlé z jednotlivých paralelních výzkumných směrů by měly být v průběhu řešení projektu diskutovány ve smyslu optimalizace jednotlivých postupů a po vzájemné kompletaci pak zpracovány do formy technických publikací, přičemž se předpokládá samozřejmě jejich publikace i cestou například konferenčních příspěvků. Řešená problematika by pak měl sloužit jako možný podklad pro navázání spolupráce s jinými tuzemskými či zahraničními pracovišti ať už ve formě stáží nebo společných projektů.

Řešení projektu také ve většině případů souvisí s řešením závěrečných prací (DP, DisP), proto budou jednou z forem výstupů právě tyto práce. Vzhledem k počtu zapojených studentů 2. ročníku navazujícího magisterského studia se předpokládá během období řešení projektu vznik 3 DP. Řada výsledků však bude využita v diplomových pracích zapojených studentů, kteří jsou v současnosti v 1. ročníku navazujícího magisterského studia.

Předpokládá se shrnutí dosažených výsledků ve formě minimálně 3 odborných impaktovaných publikací v kategorii Q1. Snahou řešitelského kolektivu bude v této kategorii cílit na publikace řazené do prvních decilů.

Časový harmonogram: orientační období řešení projektu

01. 2023 – 03. 2023
Návrh a příprava plánovaných experimentálních metod a výzkumných aktivit; specifikace a nákup potřebných materiálů pro oblast přípravy a zpracování progresivních materiálů. Aplikace vybraných metalurgických a alternativních postupů výroby progresivních materiálů.

04. 2023 – 09. 2023
Aplikace vybraných metalurgických a alternativních postupů výroby progresivních materiálů. Realizace experimentů v oblasti zpracování připravených materiálů technologiemi odlévání a tváření. Ověření možnosti využití procesu recyklace a druhotných surovin (odpadů) v použitých postupech. Testování výsledných produktů (lití vs. tváření vs. recyklace) z hlediska dosažených mechanických, fyzikálních a korozních vlastností. Zhodnocení technologické, časové, environmentální i ekonomické náročnosti zvolených postupů zpracování materiálů s ohledem na dosažené vlastnosti výsledných produktů.

10. 2023 - 11. 2023
Shrnutí a vyhodnocení dosažených výsledků v rámci řešení projektu SP2023/022.

12. 2023
Vypracování závěrečné zprávy projektu SP2023/022.