Oddělení konstrukce strojů

Transkript

1 Vedoucí oddělení: Ing. Michal Petrů, Ph.D. Oddělení konstrukce strojů Hlavní cíle a aktivity oddělení Oddělení konstrukce strojů je tvořeno třemi velkými laboratořemi: Laboratoří přípravy nanovláken a nanopovrchů, Laboratoří inovace textilních strojů, Hydrodynamickou laboratoří a Laboratoří aplikované mechaniky. Oddělení jako celek je zaměřeno na výzkum a vývoj strojů, prototypů, zařízení a technologií tematicky souvisejících se zaměřením jednotlivých laboratoří. Společným úkolem je vývoj a studium nových materiálů, jejich vlastností, použití a možnost jejich implementace do praxe v součinnosti s požadavky spolupracujících průmyslových odvětví. Špičkově vybavené laboratoře umožňují měření vlastností, optimalizaci a ověřování výsledných výstupů. Laboratoř přípravy nanovláken a nanopovrchů Odborné zaměření Laboratoř je zaměřena na vývoj technologií výroby nanovláken, zejména na průzkum vztahů mezi závislými a nezávislými proměnnými procesu elektrostatického zvlákňování a vývoj dalších možných metod pro přípravu nanovlákenných materiálů nebo jednotlivých nanovláken. Pro tyto účely slouží unikátní zařízení typu NS 1WS500U včetně příslušenství a zařízení, která jsou vyvíjena v rámci činnosti laboratoře. Pro výrobu jednotlivých nanovláken slouží zařízení pro tažení vláken metodou Drawing. Laboratoř se zabývá hledáním nových aplikací nanovlákenných materiálů pro technické a biologické účely. Laboratoř inovace textilních strojů Odborné zaměření Výzkum, vývoj a optimalizace výrobních strojů s využitím mechatronických principů, včetně ovládacích a řídících členů. Zkoumání dynamického chování pomocí matematických modelů a jejich uplatnění při optimalizaci. Řešení jsou ověřována prostřednictvím realizovaných funkčních modelů. Hlavní cíle a aktivity Výzkum, vývoj a zavádění pokročilých technologií ve vývoji textilních a jednoúčelových strojů. Využití nových poznatků ve vývoji nových strojních konstrukcí, zařízení a provozních linek. Vysokorychlostní kamera pro záznam velmi rychlých dějů Olympus i-speed 3 Elektrodynamický budič vibrací Termografická kamera Laserový skenovací vibrometr Polytec PSV 400 Optimalizované stroje, zařízení a linky s uplatněním řízených pohonů a mechatronických prvků orientované na výrobu textilií a nanostruktur. Výstupy Zařízení pro výrobu nanovláken typu jádro/plášť, kruhový spinner pro výrobu nanovláken účinkem elektrického pole, tester brýlových čoček, inovace plochého pletacího stroje s řízenými pohony, mechatronický systém rozvádění příze na rotorových dopřádacích strojích s řízeným pohonem Technologie Nanospider umožňuje výrobu nanovlákenných netkaných textilií o průměru nm Výzkum a vývoj užití nanomateriálů při výrobě míčů doba realizace: Program pro výpočet přesného křížového vinutí doba realizace: Výzkumný program Konkurenceschopné strojírenství

2 Oddělení konstrukce strojů Hydrodynamická laboratoř Odborné zaměření Výzkum laboratoří je orientován především na: Mechatronické systémy s aktivní regulací a rychlou odezvou na změnu vstupního signálu. Predikci a korekci kinematického stavu strojních částí a zařízení Konfigurace aktivních a pasivních prvků a systémů. Vývoj a testování lehkých kompozitních konstrukcí, vývoj prototypových technologií jejich výroby, testování nových materiálových konceptů pro inetriérové a exteriéové konstrukce. Konstrukční systémy pro pružné ukládání strojů, zařízení a budov eliminace účinků škodlivých vibrací. Predikce dějů, vlastností, vytváření FEM modelů a simulací. Vývoj konstrukcí s ohledem na specifické požadavky (Design for X). Hlavní aktivity a cíle Testování nejen mechanických vlastností - při vysokých rychlostech, v širokém klimatickém pásmu (-40 až +130 C) různými budícími signály, zátěžové testy, experimentální metody v mechanice kontinua, creepová odezva a viskoelastické vlastnosti polymerů, měření hluku, vibrací a testování komfortu a bezpečnosti. Návrhy, měření a ověřování postupů, optimalizace prvků a systémů, studie nových materiálů, nové postupy pro testování nekonvenčních materiálů a prvků, modelování a simulace objektů a dějů/procesů. Úzká součinnost mezi experimentálními pracovišti a průmyslovými subjekty. Projekty Nové aplikace v technologii výroby a použití kompozitních rámů z vláknových kompozitů. Doba realizace: Hydromotor pro rychlé děje Požadovaná rychlost zkoušky, nastavitelná v rozsahu 0 až 15m/s - 54km/hod Zkoušky jak v tlaku, tak tahu na pístnici. Horizontální i vertikální, možnost připojení na termokomoru a vzájemné kombinace více hydromotorů (víceosá zatížení) Hexapod Zařízení umožňuje realizaci obecného prostorového pohybu se 6 stupni volnosti simulující dynamické i kvazistatické děje. Zařízení složeno z pracovní desky, ovládacího hydraulického mechanismu (6 hydraulických válců) a velice specializovaného řídicího systému vyvinutéhona TUL. Vybavení Plošina se 6ti stupni volnosti Hexapod Vibrační zařízení Impaktní zařízení pro náraz hlavou Data acquisitions systémy Dynamicko-mechanický analyzátor Q800 (DMTA) Rychlý lineární hydraulický motor Klimatizační komora s externími boxy Zátěžové rámy pro zkoušky s hydraulickými motory Měřící systém DEWETRON Vysokorychlostní kamera ARAMIS CAD a FEM software pro výpočty a simulace s virtuálními modely Základní a aplikovaný výzkum ve vývoji konstrukcí strojů a zařízení. Realizace, optimalizace a testování prototypů a funkčních vzorků speciálních mechatronických zařízení. Měření odezvy polymerů a kompozitních materiálů s vláknovou výztuhou na silová a deformační zatížení ve vybraných klimatických podmínkách. Pokročilé mechatronické prvky pro průmyslové aplikace. Výstupy Aplikace kompozitních materiálů. Experimentální výzkum dlouhodobého chování nových materiálů v extrémních klimatických podmínkách. Vývoj konstrukce nových aktivních a pasivních tlumících jednotek rázu. Identifikace vlastností materiálů pro bezpečnostní prvky biomechanických vlastností člověka a jejich implementace do interakčního modelu. Experimentální a teoretický výzkum bezpečných konstrukcí. Realizace testů na systémech rychlých hydraulických válců a speciálních zařízení na měření vibrací. Experimentální výzkum aktivních a pasivních tlumících jednotek rázu za různých teplotních podmínek. Vývoj a realizace optimalizovaných konstrukcí s bezpečnostními prvky. Možnosti spolupráce Poradenská a konzultační činnost v oblastech působnosti oddělení. Výzkum a vývoj materiálů, konstrukcí, systémů a prototypů. Řešení problémů stavby mechanismů (syntéza, kinematická a dynamická analýza, simulace, optimalizace, měření, experimenty). Výpočtové a experimentální modelování dynamických vlastností a chování strojů a mechanismů s respektováním pružných těles. Pevnostní, napěťové a deformační analýzy a optimalizace s využitím FEM. CAD aplikace včetně tvorby výkresové dokumentace. Analýzy dějů pomocí rychlokamery. Trhačky do síly 250kN Klasická trhací zařízení, hydraulické upnutí s čelistmi a samosvornými čelistmi pro ploché i tvarované vzorky, přípravky pro zatěžování i celých dílů Smluvní partneři: Škoda a.s., Magna Exteriors & Interiors (Bohemia) s.r.o., Mubea s.r.o., Elmarco s.r.o., Preciosa a.s., Modus spol. s.r.o., Robert Bosch spol. s.r.o., EGE spol. s.r.o., TRIGA-MF spol. s r.o. a další. Výzkumný program Konkurenceschopné strojírenství

3 Vedoucí oddělení doc. Ing. František Novotný, CSc. Oddělení mechatronických systémů Hlavní cíle a aktivity oddělení Oddělení mechatronických systémů je tvořeno dvěma velkými labořemi: Laboratoř řízených elektrických pohonů a servomechanismů a Laboratoř robotických soustav. Oddělení jako celek je zaměřeno na výzkum, vývoj v oblasti automatizační techniky, elektrotechniky, elektroniky a robotiky ve smyslu řešení specifických konstrukčních uzlů průmyslových robotů a jejich efektorů, mechatronických prvků automatizační techniky a periferií robotizovaných pracovišť. Laboratoř řízených elektrických pohonů a servomechanismů je orientováno na návrh a optimalizaci struktur strojů s využitím mechatronických principů a prvků včetně návrhu ovládacích a řídicích členů. Stěžejním zaměřením je oblast měření a řízení elektrických pohonů a servomechanismů. Laboratoř je vybavena i pro návrh, simulaci a testování slaboproudé elektroniky. Oceňovanou specializací při vývoji elektroniky je aplikace rychlých programovatelných hradlových polí. Laboratoř je schopná provádět měření v oblasti elektrotechniky a průmyslové automatizace. Výzkum, vývoj v oblasti automatizační techniky, elektrotechniky, elektroniky a robotiky zaměřený na řešení pracovních uzlů strojů lehkého průmyslu. Komplexní řešení specifických problémů, vývoj řídicích bloků a jednotek, elektroniky a vývoj aplikací vestavných (embedded) mikropočítačů, do měřicích přístrojů, včetně návrhu desek plošných spojů a vývoje navazujícího software. Využití nových poznatků elektrotechniky, elektroniky, mechatroniky a kybernetiky v průmyslových technologiích a v elektrické městské trakci. Podpora výzkumu a vývoje nových nestandardních aplikací elektromagnetického pole v soustavách nízkého napětí do 1 kv o kmitočtu do 3 GHz a celkovém příkonu do 100 kw. Návrh a testování rychlých řídicích algoritmů, zejména pro elektrické pohony robotických soustav. Řešení nestandardních úloh z oblasti elektrotechniky, elektroniky, robotiky a kybernetiky. Projekty TAČR v oblasti dopřádacích strojů, elektrické tramvajové a trolejbusové trakce a rehabilitační robotiky. 3f programovatelný zdroj (0 300 V AC, Hz + DC, VA, simulace poruch a přechodových dějů) Programovatelné stejnosměrné zdroje (0 15 V DC, 200 A) Analyzátor výkonů (1,5 MSa/s, 40 A, 800 V, 1 MHz) Klimatická komora (-70 až +120 C) Vývojové soupravy ŘS Siemens a B&R Tester izolace (AC 5 kv, 20 ma, DC 5 kv, 5 ma) Teslametr (0,3 mt až 3 T), souřadnicový system Elektronická odporová zátěž (15 3 kω, AC/DC, 3 3 kw) Automatizované měřicí pracoviště, dynamometr pro měření statických a dynamických charakteristik řízených elektrických pohonů. Měřicí rozsahy ot./min, špičkový moment ± 70 Nm, maximální výkon soustrojí 6,3 kw. Smluvní partneři: Ligranit a. s. modernizace řídicího systému pily na kámen ComAp s. r. o. typové zkoušky digitálních ochran Siemens Gmbh potlačování residuálních kmitů KMB Systems s. r. o. vývoj omezovače zapínacího proudu transf Rieter CZ s. r. o. spolupráce při vývoji textilních strojů SKLOPAN Liberec a. s. programování řídicího systému stroje DPMLJ a.s. - testování tramvajových podvozků DPMUL- systém měření energie v trolejbusové trakci VW Gmbh biometrické signály a senzory Smluvní výzkum návrh zákaznických řešení z oblasti elektrotechniky a automatizace (dynamicky náročné servopohony, robotika, výrobní systémy, regulace výkonu, omezování parazitních jevů v ss a stř soustavách atp.) speciální měření elektrických i neelektrických veličin přechodových jevů, měření magnetických polí, teplotních závislostí, ověřování spolehlivosti návrh elektroniky (např. na bázi FPGA obvodů) školení pracovníků průmyslové sféry ve výše uvedených oblastech. Výzkumný program Konkurenceschopné strojírenství

4 Oddělení mechatronických systémů Laboratoř robotických soustav Řešení specifických konstrukčních uzlů průmyslových robotů a jejich efektorů, mechatronických prvků automatizační techniky a periferií robotizovaných pracovišť. Inovační výzkum autonomních servisních robotů. Vývoj dílčích zařízení robotizovaných technologických pracovišť a integrace do výrobních linek. Implementace prvků s vysokým stupněm inteligence a nových materiálů do robotických soustav, mechatronických soustav s více stupni volnosti a do standardních topologií pohonů. Optimalizované nekonvenční struktury výrobních strojů a zařízení s vyšším stupněm funkční integrace progresivních technologií prostřednictvím mechatroniky, robotizace, automatického řízení a prvků umělé inteligence. Mechatronické struktury základních uzlů výrobních strojů a robotů s řízenými pohony a vlastní inteligencí. Výzkum a vývoj nových typů výrobků s vysokou přidanou hodnotou na platformě kombinace skla a nanomateriály. 6-osé silové senzory Sada lineárních a rotačních pohonů Průmyslové roboty s kloubovou strukturou (KUKA KR 16, KR 90, KR 3 a KR 5 scara) Průmyslový robot s paralelní strukturou (ABB IRB 360 FlexPickerTM) Dvouramenný robot YASKAWA MOTOMAN SDA10F Zařízení pro měření pevnostních a frikčních vlastností (TINIUS OLSEN H2K5T) Průmyslové kamerové systémy (monochromatické a barevné (2D) kamery, řádkové kamery, inteligentní kamery, monochromatická 3D kamera, systém osvětlení a temný box) Konfokální snímače Precitec CHRocodile S Strojní vybavení prototypové dílny KUKA KR16 a KR90 - průmysloví roboti s kloubovou strukturou pro testování technologických, manipulačních a montážních operací před zavedením do výroby Humanoidní výukový robot Spolupráce CxI a společnosti Sklopan na vývoji matovacího stroje na principu mechanického matování Servisního robotu ROBOTUL VERTICAL CLIMBER 02 spolu s čisticí jednotkou VERTICAL CLEANER 01 Inovační výzkum a vývoj průmyslových a servisních robotů pro speciální aplikace. Vývoj nových typů efektorů robotů, mechanických i podtlakových chapadel a optimalizace flexibilních adaptivních úchopných hlavic. Systémy strojního vidění, aplikace machine (robot) vision. Implementace prvků s vysokým stupněm inteligence a nových materiálů do robotických soustav, mechatronických soustav s více stupni volnosti a do standardních topologií pohonů. Výzkum, vývoj a zavádění pokročilých technologií v oblasti automatizační techniky, elektrotechniky, elektroniky a robotiky pro strojírenské i nestrojírenské aplikace. Návrh matematických a softwarových postupů optimalizace zpracování materiálově fyzikálních a výrobních dat. Výzkum materiálových vlastností visko-elastických a nano materiálů pro aplikace při vývoji specifických výrobků, spolehlivých a flexibilních komponent výrobních strojů, robotů a jejich periferií. Počítačové modelování reologických a teplotně závislých materiálů, pevnostních výpočtů kritických uzlů strojů včetně tvorby kinematických a dynamických modelů mechanických soustav a mechatronických komponent. Nabídka spolupráce Řešení kontaktních úloh při manipulaci s výrobky. Vývoj nových typů efektorů robotů. Zpracování a vyhodnocování dat z automatické výroby s využitím navrhovaných softwarových nástrojů. Snímání a zpracování obrazu z digitálních fotoaparátů a kamer. Analýza teplotních polí termovizní kamerou. Implementace systémových I/O modulů ve výrobních linkách, základní programování PLC (Siemens, Lenze, B&R, Unitronics). Řešení speciálních pneumatických pohonů (obvodů). Dimenzování elektrických servopohonů. Laboratorní testování konstrukčních celků a snímačů. Projektování robotizovaných pracovišť. Návrh, vývoj, projektování, výroba a testování jednoúčelových strojů. Smluvní partneři: AGC Automotive Glass Europe, Czech Republic Úprava řetězu pece firmy SAREME. AGC Flat Glass Czech, a.s. Implementace sofistikovaných metod do procesu automatické výroby a zpracování plochého skla. Crystalex a.s. Vývoj nového typu výrobku v oblasti domácenského skla a navazujících technologií. KS-Europe s.r.o. Rychlá manipulace s 3D reklamními objekty na balicí lince. Preciosa Ornela, a.s. Rekonstrukce vyrážecího mechanismu stroje G6. RONA, a.s. Matematický model popisu relaxace napětí v užitkovém skle. SKLOPAN Liberec, a. s. Inovace strojů, zařízení a implementace pokročilých technologií do procesu automatické výroby a zpracování plochého skla. Sklostroj Turnov CZ, s.r.o. Řešení cest ke snížení hluku a tepelné zátěže obsluhy řadových strojů kapalinové chlazení forem. Škoda Auto, a.s. Robotická zástavba frontendu. Výzkumný program Konkurenceschopné strojírenství cxi.tul.cz

5 Vedoucí oddělení: Prof. Ing. Václav Kopecký, CSc. Oddělení fyzikálních měření Hlavní cíle a aktivity oddělení Na oddělení jsou vyvíjeny speciální metodiky měření, umožňující pochopit a popsat detaily jednotlivých fyzikálních i průmyslových procesů. Jsou využívány pokročilé techniky s využitím kontinuálních i pulsních laserů, vysokorychlostních kamer, impedančních i rentgenových tomografů, složitých automatických měřicích ústředen a další moderní systémy. Jsou rozvíjeny především metodiky měření v experimentální mechanice tekutin, automatizaci, vysokorychlostní vizualizaci, přenosu tepla i hmoty a rentgenové diagnostice materiálů. Laboratoř fyzikálních měření Odborným zaměřením laboratoře je měření fyzikálních veličin pro účely automatizace a optimalizace průmyslových systémů a experimentální výzkum fyzikálních dějů v technologických procesech. Výzkumné aktivity se zaměří i do oblasti návrhu a vývoje měřicích metodik a aplikačních měřicích řetězců. Významným úkolem je i poskytování servisních služeb pro další pracoviště CxI. Laboratoř soustředí technické prostředky pro rychlé sestavení výzkumných a ověřovacích experimentů v odbornosti specifikované v hlavních cílech a aktivitách, nástroje pro vývoj příslušných experimentálních sestav, elektronických modulů a počítačových algoritmů. Výsledky výzkumu a vývoje budou uplatněny jak v oblasti průmyslového a technologického nasazení, tak v oblasti experimentálního ověřování numerických modelů a simulací. Výzkum, vývoj a využití prostředků a metod pro bezkontaktní detekci a měření. Měření fyzikálních veličin v průmyslových technologických procesech. Experimentální výzkum v mechanice tekutin s důrazem na nestacionární i vícefázové proudění. Zpracování obrazových informací v průmyslu. Automatizace technologických procesů, automatické měření. Vývoj a aplikace obecně bezkontaktních metod s důrazem na optické principy, tj. různé typy osvětlování, snímání scény a algoritmy. Aplikace Global Imaging Methods (LDA, PIV, micropiv, PLIF, IPI) při výzkumu proudění v technologických uzlech a procesech. Optická a laserová měření v oblasti automatizace a optimalizace. Vývoj a aplikace metod analýzy obrazu v nových technologiích z oblasti mechatroniky, robotizace, automatizace řízení a umělé inteligence. Výzkum a vývoj nových metodik pro bezkontaktní detekci a měření. Výstupy Prototypy a funkční vzorky měřicích řetězců. Spolupráce na vývoji prototypů strojních zařízení. Metodiky měření a vývoj softwarových nástrojů. Vizualizace pohybu pomocí shadowgraphy a laserového řezu Impedanční tomograf Smluvní výzkum Nabízíme: vývoj a aplikace bezkontaktních měření v automatizaci a průmyslových aplikacích, aplikace Global Imaging Methods (LDA, PIV, micropiv, PLIF, IPI) v experimentální mechanice tekutin, pokročilé formy průmyslové automatizace, sledování a řízení kvality průmyslových výrobků Time Resolved PIV systém. Micro PIV systém. Elektrický impedanční tomograf. Smluvní výzkum je v současné době realizován např. s těmito partnery: Sklopan, Gea LVZ, Magna, Brano a ústavy AV ČR. Research Programme Materiálový výzkum Technical University of Liberec Institute for Nanomaterials, Advanced Technologies and Innovation Studentská 1402/ Liberec 1

6 Oddělení fyzikálních měření Laboratoř pro výrobu vzorků a prototypů výrobku Odborné zaměření spočívá v aplikaci moderních inteligentních textilií pro tvorbu smart oděvů s použitím nových nekonvenčních způsobů tvorby a spojování, s cílem dosažení co nejlepších užitných vlastností, zejména v oblasti fyziologických vlastností oděvů včetně monitorování a testování těchto vlastností pomocí zabudovaných senzorů a nositelné elektroniky. Design těchto výrobků bude spočívat nejen v uplatnění nových, inteligentních a textilních materiálů, ale také v aplikaci nových technologií tvorby smart oděvů, a dále v uplatnění takového konstrukčního a modelového řešení, aby bylo dosaženo maximální užitné hodnoty výrobků a komfort uživatele pro daný způsob použití, a tím i marketingových výhod na trhu s Hi-tech oděvy. Pro testování prototypů a vzorků smart oděvů budou využity přístroje pro hodnocení transportních jevů ovlivňujících termofyzikální a senzorický komfort oděvů. Transportní jevy budou také predikovány na základě teoretických výpočtů a rozborů přestupů tepla, vlhkosti a proudění vzduchu v oděvních strukturách. Testování nových výrobků a vzorků s novými užitnými vlastnostmi. Aplikace moderních způsobů spojování a technologií pro tvorbu smart oděvů s Hi-tech vlastnostmi. Využití nových moderních smart textilních materiálů pro tvorbu vysoce funkčních oděvů. Vývoj smart oděvů s nositelnou elektronikou. Aplikace moderních vysoce funkčních, textilních materiálů pro tvorbu smart oděvů. Uplatnění nových, nekonvenčních způsobů spojování a technologií pro tvorbu oděvů. Konstrukce sendvičové struktury oděvů s cílem dosažení co nejlepších užitných vlastností. Predikace transportních jevů přestupů tepla a vlhkosti s cílem optimalizace uplatnění oděvů pro daný účel použití. Monitorování základních parametrů, které určují fyziologický komfort podle předpokládaného použití a účelu smart oděvů. Zabudování čidel do oděvů. Výstupy Testování nových smart oděvů s lepšími užitnými vlastnostmi, zejména testování oděvního fyziologického komfortu. Monitorování fyziologických vlastností oděvů při použití pomocí čidel a senzorů umístěných v oděvech. Přístroj pro měření paropropustnosti a tepelného odporu na principu Guarded Hot Skin modelu pro plošné textilie sendvičové struktury oděvů. CT - mikrotomograf SkyScan 1272 Fox přístroj na měření tepelné vodivosti. Národní granty TUL je partnerem projektu Technologické agentury ČR s názvem Termotex, Hybridtex. Příjemce: VUB a.s. z Ústí nad Orlicí. Registrační číslo: TA ThermaCamTM S60 Termo kamera Flir pro přesné měření povrchových teplot a hodnocení komfortu oděvů CT scan - mikrotomograf SkyScan 1272 Scan distanční pleteniny v rozlišení 1mm Sweeting Guarded Hotplate (SGHP) Přístroj na měření výparného odporu plošných textilií Mikrotomograf SkyScan 1272 Výzkumný program Materiálový výzkum Fox 314 Přístroj na měření tepelné vodivosti. CZ.1.05/2.1.00/ TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Studentská 1402/ Liberec 1

7 Vedoucí oddělení: prof. Dr. Ing. Miroslav Černík, CSc. Oddělení nanomateriálů v přírodních vědách Hlavní cíl a zaměření oddělení: Oddělení se zabývá výzkumem, vývojem a především aplikacemi (nano)materiálů v přírodních vědách (chemii, biologii, vědách o zemi), zejména eliminací xenobiotik a antropogenních odpadů ze životního prostředí. Oddělení vzniklo spojením laboratoří, které se zabývají charakterizací nanomateriálů z pohledu jejich chemických a biologických vlastností, potenciální toxicity, jejich využitím v oblasti ochrany vod, sanací, ochrany ovzduší apod. Oddělení se zaměřuje na aplikované výzkumné projekty a speciálně na projekty v rámci mezinárodní spolupráce. Oddělení má také akreditovanou chemickou a biologickou laboratoř a poskytuje služby a smluvní výzkum. Oddělení spojuje 5 navzájem spolupracujících laboratoří: Laboratoř chemických sanačních procesů prof. Dr. Ing. Miroslav Černík, CSc., miroslav.cernik@tul.cz Laboratoř biotechnologií Ing. Tomáš Lederer, Ph.D., tomas.lederer@tul.cz Fyzikálně chemická laboratoř nanomateriálů prof. Ing. Josef Šedlbauer, Ph.D., josef.sedlbauer@tul.cz Pracoviště mikrobiologie a molekulární biologie RNDr. Alena Ševců, Ph.D., alena.sevcu@tul.cz Akreditace Ing. Petr Parma, petr.parma@tul.cz, Ing. Lenka Lacinová, Ph.D., lenka.lacinova@tul.cz Směry výzkumu oddělení: Využití nanočástic elementárního železa pro sanace. Výzkum nových sanačních metod založených na in-situ aplikacích. Toxicita nanomateriálů. Vývoj nanomateriálů zelenými technologiemi. Membránové separační procesy, membránové bioreaktory. Využití nanovlákenných materiálů ve vodním hospodářství. Vývoj a aplikace molekulárně genetických metod. Využití nanomateriálů na bázi oxidů titanu k čistění ovzduší. Charakterizace nanomateriálů a jejich funkcionalizace. Vývoj nanomateriálů metodou bottom-up. Vliv mikroorganismů v úložišti radioaktivního odpadu. Biocidní modifikace materiálů. Smluvní výzkum a služby: Návrh, studie proveditelnosti a vyhodnocení sanačních zásaků. Netradiční a nová řešení čistění různých typů vod. Diagnostika sanačního zásahu z hlediska mikroorganizmů. Sekvenace bakteriálních genomů včetně následné analýzy. Identifikace čistých kultur bakteriálních izolátů. Různé molekulárně genetické analýzy navržené na přání zákazníka. Pokročilé metody analýzy čistírenských směsných kultur. Poradenství v oblastech: nakládání s odpadními vodami, apod. Služby chemické a mikrobiologické analytické laboratoře akreditované ČIA. Další odborníci oddělení: prof. Ing. Ivan Stibor, CSc. příprava a funkcionalizace nanomateriálů RNDr. Michal Řezanka, Ph.D. příprava a funkcionalizace nanomateriálů Ing. Mgr. Lukáš Dvořák, Ph.D. membránové bioreaktory pro čištění odpadních vod, modifikace membrán Ing. Lenka Lacinová, Ph.D. výzkum nanočástic Fe, elektrokinetické metody, reaktivita nanomateriálů Ing. Jaroslav Nosek, Ph.D. výzkum nanočástic Fe, elektrokinetické metody, reaktivita nanomateriálů RNDr. Jiřina Macháčková, Ph.D. aplikace biotechnologických sanačních metod in-situ Ing. František Peterka, Ph.D. inovace a charakterizace fotoaktivních nanomateriálů Mgr. Tereza Sázavská, Ph.D. inovace a charakterizace fotoaktivních nanomateriálů Ing. Lucie Svobodová, Ph.D. aplikace biotechnologií, nanovláken, mikroskopie, respirometrie, obrazová analýza Ing. Jana Müllerová, Ph.D. instrumentace IČ, Raman, termogravimetrie, analýza organických látek, plastů, olejů, apod. Mgr. Pavel Hrabák, Ph.D. AOP (advanced oxidation processes), hmotnostní spektrometrie Mgr. Iva Dolinová molekulární biologie a genetika Mgr. Jana Steinová molekulární biologie a genetika Dr. Vinod Vellora Thekkae Padil příprava nanomateriálů z přírodních produktů Výzkumný program Materiálový výzkum

8 Oddělení nanomateriálů v přírodních vědách Laboratoř chemických sanačních procesů Laboratoř je zaměřena na vývoj nových metod pro sanace kontaminovaných podzemních, povrchových, odpadních a průmyslových vod založených na chemickém působení na vybrané kontaminanty. Vědecké aktivity zahrnují výzkum, vývoj a aplikace metod založených na chemických reakcích mezi kontaminantem a dodanou látkou (oxidace, redukce, komplexace apod.). Aktivita směřuje k pilotním ověřením, vývoji ověřených technologií a aplikacím při sanacích konkrétních kontaminovaných lokalit. Práce se zaměřují na odstranění chlorovaných uhlovodíků, látek PCB, těžkých kovů, některých radionuklidů. Důležitou součástí je použití nanomateriálů a nanotechnologií v sanacích. Pozornost je také soustředěna na problematiku možných negativních vlivů nanotechnologií a nanomateriálů na životní prostředí. Laboratoř biotechnologií Laboratoř je zaměřena na vývoj nejrůznějších nanomateriálů a jejich následné ověřování v (bio)technologiích určených pro environmentální aplikace. Příkladem je aplikace nanovláken využívaných jako nosičů biomasy pro čištění odpadních vod či jako nosičů enzymů nebo jiných nanočástic pro cílenou modifikaci separačních membrán používaných pro čištění vod. Pozornost je rovněž soustředěna na možnosti omezování foulingu a biofoulingu separačních membrán. Výzkumné úkoly jsou řešeny v rámci úzké spolupráce s laboratoří chemických sanačních procesů, a to zejména v oblasti předúprav/transformace xenobiotik před vlastním biologickým stupněm čištění a/nebo při finálním dočištění media. Pracoviště mikrobiologie a molekulární biologie Hlavním předmětem výzkumu je studium mikroorganizmů v kontaminovaných vodách, půdách a geologických strukturách. Analyzujeme složení a aktivitu mikrobiálních populací až na úroveň druhů, včetně exprese důležitých enzymů. Takto získáme informace o úloze mikroorganismů v různých procesech například bioremediačních nebo jejich vliv na obalové materiály v hlubinném úložišti radioaktivního odpadu. Ramanův mikroskop DXR Spektrální analýza organických i anorganických materiálů Kapalinový chromatograf Dionex UltiMate 3000 s UV/VIS detektorem Dále se zabýváme studiem toxicity nanomateriálů pomocí nových metod a modelových mikroorganismů, včetně vlivu stárnutí a chování nanočástic v environmentálně relevantních prostředích. Testujeme antimikrobiální vlastnosti fotokatalytických nanomateriálů. V laboratoři využíváme molekulárně genetické metody, které zahrnují real-time PCR a sekvenování, jak Sangerovo, tak i druhé generace. Fyzikálně chemická laboratoř nanomateriálů Pracoviště je zaměřeno na spektrální chemické analýzy včetně měření a interpretace NMR spekter, termickou stabilitu materiálů, vytváření metodik stanovení látek a charakterizaci jednak chemických, ale i fyzikálních vlastností nanomateriálů. Dále jsou v rámci pracoviště vyvíjeny, syntetizovány a testovány nové materiály, které mohou být využity pro funkční ochranu nejrůznějších materiálů, např. kovů nebo skel. U syntetizovaných látek je prováděno stanovení jejich čistoty a potvrzení předpokládané struktury nově vzniklého materiálu. Akreditace Analytická laboratoř akreditovaná ČIA podle EN/ISO/ IEC pod číslem Chemické a mikrobiologické zkoušky vod, půd, hornin, kalů, sedimentů a odpadů, výluhů, rostlinných materiálů, chemikálií, kovů, silikátových materiálů a ovzduší. Testování výrobků pro styk s vodou a přímý styk s potravinami. Charakterizace nanomateriálů. Mimo rozsah akrediace zajišťujeme vývoj analytických metod pro speciální požadavky. Přístrojového vybavení Laboratoř disponuje analytickým přístrojovým vybavením pro chemické a biologické analýzy a charakterizaci nanomateriálů. Příkladem jsou: Chemické analýzy: GC/MS/MS Thermo TSQ8000, ICP - MS NexIon 300D, analyzátor TOC Multi N/C 2100S, iontový chromatograf DEIONEX ICS 2100, HPLC Ultimate 3000, Hg analyzátor Spektrometr AMA 254 Měření nanomateriálů: Zetasizer nano ZS, CPS Disc Centrifuge, BET Autosorb ikr/mp Mikroskopie: Fluorescenční mikroskop AxioImager Zeiss, Termogravimetrický analyzátor TGA Q500 s FTIR spektrometr Nicolet is10, Infračervený mikroskop Nicolet in10, Ramanův mikroskop DXR Genové sekvenování: LightCycler 480 Instrument II, Applied Biosystems 3500 Series Genetic Analyzer, IonTorrent PGM, 2200 TapeStation Instrument, Multi- Mode Reader Synergy HTX Velkoobjemový respirometr Micro-Oxymax Termogravimetrický analyzátor TGA Q500 s připojením na FTIR spektrometr is10. Výzkumný program Materiálový výzkum Smluvní partneři: AQUATEST a.s., AQUA-CONTACT Praha, v.o.s., KEMIFLOC a.s., EPS s.r.o., Kemwater ProChemie s.r.o., MemBrain s.r.o., AECOM CZ s.r.o., Enacon s.r.o., PRO- AQUA CZ, s.r.o., ASIO spol. s r.o., MEGA a.s., Dekonta a.s., Mikrochem LKT s.r.o., NANOIRON s.r.o., UJV Řež a.s., a další.

9 Vedoucí oddělení: Ing. Jiří Bobek, Ph.D. Oddělení průmyslových technologií Hlavní cíle a aktivity oddělení V rámci činnosti oddělení je realizován výzkum v oblasti výrobních technologií určených pro velkosériovou, malosériovou, ale i prototypovou výrobu se zaměřením na automobilový, spotřební, chemický a potravinářský průmysl či na oblast zdravotnictví. Oddělení průmyslových technologií je významně aktivní v oblasti spolupráce s průmyslovou sférou, kde probíhá spolupráce na úrovni nultých výrobních sérií, experimentální výroby prototypů, řešení technologických problémů či zvyšování kvalifikace zaměstnanců prostřednictvím školení sestavených dle konkrétních požadavků daného provozu. Laboratoř prototypových technologií a procesů je orientováno na návrh a aplikace nových postupů a metod ve vývoji výrobků a zařízení, optimalizace konstrukce s využitím principů Rapid Prototyping včetně realizace prototypu. Důraz je kladen na metody Rapid Prototyping, předmětem výzkumu v oblasti prototypových technologií je vývoj nových struktur a zařízení, podporujících aplikace materiálového vývoje do konstrukce výrobků a strojů. Výzkum se orientuje na alternativní řešení metod a postupů vedoucím k novým zařízením a aplikacím nových materiálů. Výzkumné práce jsou směřovány k vývoji nových zařízení. Vytvořené modely umožní zkoumat nejen virtuální chování, ale i modely funkční, a získané poznatky uplatnit při optimalizaci řešení, s ověřením na realizovaných funkčních modelech. Výsledky výzkumu a vývoje budou dále uplatněny v nových aplikacích konstrukcí výrobků a zařízení např. s uplatněním nanovláken a nanovrstev. Zavádění pokročilých technologií do vývoje výrobků i zařízení. Komplexní řešení specifických problémů z oblasti strojírenské techniky a technologie zaměřené na nové pracovní postupy a jejich aplikaci ve vývoji výrobků. Využití nových poznatků materiálového výzkumu při návrhu vývoje výrobků a zařízení s aplikací nových postupů a metod k jeho realizaci. Výstupy Konstrukce zařízení rozšiřující možnosti využití metod RP. Stavba modelů a prototypů, vývoj výrobků různými metodami. Aplikace materiálového vývoje v návrhu výrobků a nových postupů. V laboratoři provádíme výzkum a vývoj nových metod a postupů pro usnadnění, zkvalitnění a zrychlení vývoje výrobků a procesů v oblastech Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Rapid Modeling, Rapid Manufacturing a Reverse Engineering. Testujeme nové materiály se zlepšenými mechanickými vlastnostmi, plasty plněné skelnými, uhlíkovými a kevlarovými vlákny, keramické materiály a kovy za účelem zpřesnění a zkvalitnění výroby modelů. Pracujeme na vývoji a výzkumu nových zařízení pro prototypovou výrobu modelů a jejich ověřování. Na stávajících a nových zařízeních vyrábíme testovací modely, na kterých se zkoumá přesnost a kvalita nových postupů a možnosti uplatnění modelů v následných technologiích jako je lití ve vakuu a výhodnost aplikací. 3D tiskárna Objet500 Connex s technologií PolyJet Matrix s možností dvou-komponentního tisku k rychlému zhotovení modelů a velmi přesných prototypových funkčních dílů a celků z různých materiálů (podobných pryži, ABS, dále tvrdé či čiré materiály) Generativní laserové tavicí zařízení SLM 280HL pro rychlou výrobu komplexních tvarových dílů technologií Selective Laser Melting ze všech obrobitelných práškových kovů (nerezová ocel, inkonel, hliník, titan a další) Vláknový řezací laser JK400FL o výkonu 400W pro řezání různých tvarů z plechů či desek z různých materiálů 3D tiskárna FORTUS 450mc k výrobě opakovatelně přesných a odolných dílů z termoplastů Výzkumný program Konkurenceschopné strojírenství

10 Oddělení průmyslových technologií Laboratoř progresivních průmyslových technologií Laboratoř se zabývá rozsáhlým a cíleným výzkumem nejenom v oblasti technologií pro zpracování kovů, ale vzhledem k dominanci existujícího pracoviště v ČR je silně zaměřena do oblasti zpracování plastů a kompozitů. Odborným zaměřením laboratoře je výzkum, vývoj, inovace a rozvoj technologií, technologických postupů a jejich alternativ včetně monitorizace a optimalizace procesních parametrů ovlivňujících konečné vlastnosti dílů vyráběných moderními a progresívními netřískovými technologiemi (zpracování plastů a kompozitů, slévání, tváření a svařování). Neméně podstatným cílem výzkumu bude minimalizace ekologické zátěže a energetické náročnosti zkoumaných a inovovaných technologií včetně vývoje a inovací recyklačních technologií polymerů a kovů včetně zpětné vazby na užitné vlastnosti výrobků. Výzkumné práce jsou zaměřeny na aplikační možnosti stávajících technologií a na vývoj a inovace progresivních technologií při zpracování standardních i netradičních materiálů (plasty, polymerní směsi, nanokompozity, mikrokompozity, kompozity s dlouhými vlákny, přírodními vlákny, materiály pro technologii CIM a MIM, biodegradovatelné materiály, ocel, litina, aluminidy, vysokopevnostní a povlakované plechy, slitiny neželezných kovů, materiály s tvarovou pamětí apod.). Výzkumné práce vedou k rozvoji a inovacím progresivních netřískových technologií, postupů a metod (včetně hybridních technologií) ve vztahu k aplikačnímu nasazení ve výrobní a průmyslové sféře. Vstřikovací stroj ARBURG 270S pro technologii PIM (procesy CIM a MIM). Jedná se zejména o progresivní a moderní technologie a technologické postupy s využitím plynů, kapalin, vakua, tlaku a teploty, vibrační postupy, predikce možností temperace a zmrazování, aplikační možnosti zvyšování pasivní bezpečnosti, aplikace sdružených technologií při spojení samostatných výrobních postupů, bionika apod. Vývoj, výzkum, inovace a aplikace progresivních netřískových technologií pro zpracování plastů, kompozitů, kovů a neželezných kovů do vývojových a výzkumných projektů a do praxe. Výzkum, inovace a aplikace progresivních průmyslových technologií pro zpracování moderních a netradičních materiálů současnosti. Komplexní řešení technologických a výrobních postupů podle požadavků výrobní sféry a komplexní řešení technologických problémů v průmyslové praxi. Monitorizace, parametrizace a optimalizace dopadů použitých technologií a procesů ve vztahu ke struktuře, konečným a užitným vlastnostem dílů, ve vztahu k ekologii a životnímu prostředí. Přístrojové vybavení Vstřikovací stroj ARBURG 270S pro technologii PIM včetně robotického systému ARBURG MULTILIFT H pro stroj 270S Vypalovací pece pro technologii PIM Sintrační pece pro technologii CIM a sintrační pece pro technologii MIM Vstřikovací stroj ARBURG 470 S s technologií MuCell DSC1/700 Mettler Toledo určený k provádění analýz metodou diferenční skenovací kalorimetrie Napěťově deformační analyzátor Gleeble 3500 Kompozitní materiál s přírodními vlákny kokosu v polypropylenové matrici. Smluvní partneři: Česká zbrojovka, a. s. ŠKODA AUTO, a. s. Magna Bohemia, s. r. o. Miconex, s. r. o. MALINA safety, s. r. o. Faurecia E.C.T., s. r. o. Grupo Antolin - Turnov, s. r. o. Elmarco, s. r. o. Continental automotive Czech republic, s. r. o. Kiekert CS, s. r. o. Henniges Hranice, s. r. o. Ravensburger Karton, s. r. o. a další Výzkumný program Konkurenceschopné strojírenství

11 Vedoucí oddělení: prof. Ing. Petr Louda, CSc. Oddělení přípravy a analýzy nanostruktur Hlavní cíle a aktivity oddělení Oddělení přípravy a analýzy nanostruktur je přednostně orientováno na aplikovaný výzkum a vývoj v oblasti nanostrukturovaných materiálů. Zabývá se přípravou a hodnocením vlastností plazmaticky vytvářených tenkých vrstev a tvorbou a aplikacemi geopolymerních a keramických kompozitů. K hodnocení vlastností nanostruktur jsou využívány přístroje a vybavení, viz níže. Laboratoř plazmatických úprav Laboratoř je odborně orientována na řešení výzkumných projektů zaměřených na modifikace povrchů kovových a nekovových materiálů pomocí tenkých vrstev vytvářených plazmatickými metodami. Hlavním cílem plazmatických úprav je zlepšení užitných vlastností modifikovaných součástí. V případě strojních součástí se jedná především o zvýšení jejich životnosti. Toho lze dosáhnout pomocí vhodných tenkých vrstev, které mohou zajistit vysokou tvrdost, odolnost proti opotřebení a nízký koeficient tření. Tyto vrstvy, s ohledem na jejich specifické vlastnosti můžou najít použití v různých odvětvích průmyslu, např. automobilovém, dále v strojírenství, energetice, medicíně apod. Tenké a tvrdé vrstvy odolné proti opotřebení mohou být používány jako ochranné povlaky na obráběcí a tvářecí stroje. V tomto případě tenké otěruvzdorné vrstvy mohou působit velice efektivně z hlediska zvýšení trvanlivosti, snížení řezných sil. Použití tenkých vrstev může také vést ke zlepšení stavu povrchů hotových výrobků. Uplatnění tenkých vrstev v oblasti automobilového průmyslu může vést k zmenšení třecích sil ve spalovacím motoru, snížené spotřeby paliva a snížení emise CO 2. Bioneutrální a opotřebení odolné povlaky mohou najít své uplatnění také v medicínských aplikacích. Jejich použití může vést ke zkrácení doby rekonvalescence po chirurgických zákrocích. Laboratoř je zaměřena také na hodnocení fyzikálních, mechanických a tribologických vlastností vytvářených vrstev. Laboratoř je vybavena mikrotvrdoměrem a nanotvrdoměrem používaným pro stanovení mechanických vlastností tenkých vrstev, povlaků a substrátů. V rámci určení tribologických vlastností je laboratoř vybavena vysokoteplotním tribometrem, který je schopen určit koeficient tření, třecí sílu, otěr apod. Adheze vrstev k substrátu je prováděna pomocí vrypové zkoušky. Dalším zaměřením laboratoře je modifikace polymerních materiálů plazmatickými metodami. Cílem je aktivace jejich povrchu. V tomto případě plazmatické úpravy mohou významně změnit povrchové atomové a molekulární složení polymerních materiálů a v důsledku toho ovlivnit jejich chemické a fyzikální vlastnosti. Jednou z důležitých vlastností je jejich hydrofobní/hydrofilní charakter. Uhlíková vrstva nanesena s mezivrstvou na substrátu Plazmatická komora Mikro/nano tvrdoměr Plazmová komora sloužící k vytváření vrstev metodou RF PACVD Vysokoteplotní tribometr určení koeficientu tření, třecí síly, otěru apod Scratchtest určení adheze vrstvy k substrátu Nové vakuové zařízení sloužící k vytváření nových druhů vrstev Smluvní partneři Škoda auto, a.s. IQ Structures, s.r.o. SHM Šumperk, s.r.o. MSV Systems cz, s.r.o. Vytváření tenkých vrstev plazmatickými metodami na povrchu součástek vyrobených z kovových a nekovových materiálů. Cílem je modifikace jejich užitných vlastností. Hodnocení fyzikálních, mechanických a tribologických vlastností tenkých vrstev. Modifikace polymerních materiálů plazmatickými metodami. Cílem je aktivace jejich povrchů. Výzkumný program Materiálový výzkum

12 Oddělení přípravy a analýzy nanostruktur Laboratoř nanokompozitních materiálů Laboratoř nanokompozitních materiálů se zabývá aktivitami spojenými s přípravou nanočástic technologií mletí za sucha a za mokra. Cílem je příprava částic s nízkým stupněm aglomerace a s výhodnou distribucí pro další zpracování technologií nanocoating, resp. technologií klasického zátěru. Výzkum a vývoj nanokompozitních materiálů. Výzkum technologií přípravy mikro- a nanočástic a jejich aplikace v tenké vrstvě na povrch substrátů. Komplexní řešení problematiky distribuce částic v zátěrovém materiálu ve formě pasty, pěny nebo roztoku. Optimalizovaná výroba nanočástic suchou a mokrou technologií mletí. Výroba nanokompozitů na bázi textilií s aplikací vrstev s obsahem nanočástic se zaměřením na zvýšení vodivosti a mechanických parametrů materiálu. Výroba kompozitů s obsahem nanocelulózy a jejich aplikace. Přístroje Nanomlýnek: zařízení na přípravu nanoprášků technikou mletí za sucha, resp. za mokra Měření distribuce částic: přístroj pro stanovení velikostí a distribuce částic v oblasti nanometrů Dip coater: zařízení pro aplikace tenkých vrstev (nanocoating) Smluvní výzkum Návrhy nových řešení pro potřeby zadavatele. Optimalizaci stávajících způsobů řešení aplikací pro potřeby zadavatele. Laboratoř geopolymerních nanostruktur Laboratoř je odborně orientována zejména na přípravu speciálních směsí geopolymerů, analýzu jejich struktury, vlastností a aplikačních možností. Dále je činnost laboratoře zaměřena na tvorbu speciálních struktur pro žárovou odolnost geopolymerů a odolnost v mechanickém namáhání. Příprava a ověřování geopolymerů pro speciální užití v prostředí s velmi vysokými teplotami. Konstrukce kompozitů na bázi geopolymerní matrice a s nanopartikulární, krátkovlákennou a dlouhovlákennou výztuží z anorganických a organických materiálů. Kompozity s výztuží z plošných textilií. Vývoj geopolymerních materiálů s vysokou pevností. Ověřování aplikačních možností geopolymerů pro restaurátorské, opravné a další účely. Optimalizace složení a další výzkum nekonvenčních geopolymerních materiálů. Vývoj geopolymerních struktur pro užití ve speciálních aplikacích. Kryogenický nanomlýnek Fritsch: využití pro přípravu nanometrických částic pro účely pracovišť CxI. Diamantová pila: využití pro přípravu vzorků k analýze vlastností geopolymerů. Míchadlo: využití pro přípravu směsí geopolymerů. Lis do 100 N: využití pro přípravu kompozitů s geopolymerních matricí. Výstupy Ověřené receptury geopolymerů pro daný účel použití. Návrhy řešení aplikací pomocí geopolymerních nanostruktur. Keramika Barevné geopolymery Text k obrázku Kryomlýnek - laboratoř geopolymerů Smluvní partneři: JaP Jacina, s.r.o., Krby Praha, s.r.o. Elektroporcelán Louny a.s., Kamenictví Pelhřimov, s.r.o. Výzkumný program Materiálový výzkum

13 Vedoucí oddělení: Ing. Robert Voženílek, Ph.D. Oddělení vozidel a motorů Hlavní cíle a aktivity oddělení Oddělení provádí výzkum a vývoj ekologických pohonných jednotek s optimalizací přenosu a přeměny energie pro dopravu, mobilní stroje a energetická zařízení. Výzkum a vývoj je prováděn převážně s průmyslovými partnery v rámci smluvního výzkumu a nebo národních grantů. Nová řešení a optimalizace současných koncepcí pohonných jednotek pro dopravu, pracovní stroje a energetická zařízení s nízkými výrobními a provozními náklady, které budou založeny jak na klasickém, tak i hybridním uspořádání vysoce efektivního pístového motoru spalujícího obnovitelná paliva, případně palivového článku, a hnacího elektromotoru. Využití alternativních paliv pro pístové spalovací motory, využití nových druhů paliv vyráběných z obnovitelných zdrojů, vývoj plynových motorů. Optimalizace spalovacího procesu a snižování produkce výfukových emisí. Nové koncepce spojení distribuovaných zdrojů mechanické a elektrické energie a řízení jejich toků. Výzkumné a vývojové práce na podvozkových orgánech hnacího řetězce automobilu, mezinápravových spojek a diferenciálů, účinností stálých převodů a převodovek. Odborné zaměření oddělení Experimentální výzkum a vývoj pohonných jednotek pro dopravu a průmysl zaměřený na optimalizace: Ekonomicko-emisních vlastností zážehových a vznětových spalovacích motorů na kapalná, plynná (klasická a alternativní) paliva a jejich směsi (benzín, nafta, LPG, CNG, vodík, metylestery olejů, metanol, etanol) určených pro pohonné jednotky v dopravě, v pracovních strojích a energetických zařízeních. Převodových řetězců přenosu energie v klasickém i hybridním uspořádání spalovacího motoru, elektromotoru, palivového článku, akumulátoru, elektrolyzéru a koly vozidla resp. náhonu pracovního stroje. Příslušenství: zejména vstřikovačů typu Common Rail pro plynná a kapalná paliva, prvků pro snížení pasivních odporů motorů a převodů, systémů směrového řízení vozidel apod. Výstupy Nové hybridní systémy pohonu mobilních i stacionárních prostředků splňující budoucí limity emisí EU 6 a limity pro skleníkové plyny s důrazem na použití nových druhů paliv z obnovitelných zdrojů. Zkušebna Powertrain - ověřování vlastností hnacího řetězce 4x4, 4x2 Výzkumný program Konkurenceschopné strojírenství

14 Oddělení vozidel a motorů POWERTRAIN zařízení slouží k experimentům při výzkumných aktivitách snižování spotřeby paliv v dopravě a průmyslu optimalizací přenosu energie např. hybridních systémů. Toto zařízení slouží k měření sil mezi hnací jednotkou a koncovým výstupem užitečného výkonu a identifikaci účinnosti jednotlivých uzlů přenosové soustavy. FTIR spektrometr zařízení je využíváno pro měření různých plynných složek emisí (mimo jiné také čpavek, metan, aldehydy, různé organické sloučeniny) vznikajících s používáním nových technologií u spalovacích motorů a využíváním nových paliv u spalovacího motoru. V rámci plnění úkolů laboratoře jsou využívány i technologie: 4 motorové zkušebny s dynamometry a analyzátory emisí. Laboratoř je dále vybavena technikou pro vizualizaci dějů uvnitř spalovacího prostoru VISIOSCOPE a technikou pro měření dynamiky spalovacích tlaků INDIMETR. Smluvní výzkum Nabízíme: Vývoj a výzkum zážehových spalovacích motorů (benzínových, plynových, na alternativní paliva) a vznětových spalovacích motorů pro automobily i těžká vozidla. Dlouhodobé zkoušky motorů ve vlastní zkušebně (vodní, vířivé a elektrické dynamometry), možnost spolupráce při dozoru nad zkouškami na zkušebně zákazníka. Vizualizace a výpočty tvoření směsi a spalovacího procesu, měření výfukových emisí. Experimentální výzkum systémů vstřikovačů typu Common Rail pro plynná a kapalná paliva. Měření koncentrací částic v nejvíce problematických velikostních kategoriích od jednotek po stovky nanometrů. Měření pasivních odporů motorů a převodů. Měření momentu setrvačnosti těles. Pevnostní a deformační analýza dílů motorů a vozidel. Na fotografiích jsou zobrazena vybraná zařízení pro výzkum pohonných jednotek Zkušebny motorů s vířivou brzdou Projekty Zařízení pro směrové řízení Emisní válcová zkušebna Zvyšování účinnosti strojů a zařízení snižováním třecích ztrát stroje a jeho komponentů, doba realizace Josef Bozek Competence Centre for Automotive Industry, doba realizace: Patent/poloprovoz/užitný vzor: Realizace funkčního modelu vozidla šetrného k životnímu prostředí (elektromobil nebo hybridní pohon). Vývoj nového systému aktivního směrového řízení. Výzkumný program Konkurenceschopné strojírenství

15 Vedoucí oddělení: prof. Dr. Ing. Jiří Maryška, CSc. Oddělení nanotechnologie a informatiky Oddělení nanotechnologie a informatiky Oddělení je tvořeno unikátním spojením dvou výzkumných oblastí sdružujícími materiálový výzkum a matematické modelování. Spolupráce odborníků z různých oborů umožňuje komplexní řešení úkolů výzkumu a vývoje překračující hranice jednotlivých specializací. Hlavní cíle a aktivity oddělení Příprava a optimalizace nanovlákenných materiálů pro specifické aplikační oblasti-filtrace kapalin a plynů, medicínské aplikace, akustické aplikace a membránové technologie. Funkcionalizace vyvíjených materiálů katalyzátory, enzymy a antimikrobiálními aditivy. Vývoj filtračních materiálů a struktur. Komerční testování filtračních vlastností. Vývoj měřících systémů a softwarových nástrojů pro posouzení účinnosti filtrace a katalýzy. Studium termo-hydro-mechanicko-chemických procesů během migrace kontaminantů přes bariérové systémy matematické modelování a vývoj specializovaných simulačních software. Odborné zaměření oddělení Materiálový výzkum Nanovlákenné a kompozitní materiály jsou připravovány v laboratorním a poloprovozním režimu. Pro tento účel je pracoviště vybaveno zvlákňovacím zařízením Nanospider NS1WS500U umožňujícím kontinuální výrobu nanovlákenné vrstvy v šíři až 0,5 m. Kromě plošných nanovlákenných vrstev disponuje pracoviště rovněž systémem pro výrobu kompozitních nití s nanovlákenným obalem. Významným atributem tohoto kompozitního materiálu je zpracovatelnost do formy plošných, či trojrozměrných útvarů klasickými textilními technologiemi. Připravené nanovlákenné vrstvy a kompozity jsou dále využívány výzkumnými pracovišti nebo komerčními partnery, zejména pro aplikace v oblasti filtrace, akustiky a medicíny. Výkon pracoviště se opírá o téměř desetileté zkušenosti s vývojem vlastních produkčních i laboratorních zařízení pro výrobu nanovlákenných vrstev a spolupráce na řešení aplikačních vývojových projektů. Sekce filtrace je zaměřena na výzkum filtračních materiálů a struktur na bázi nanovláken a funkcionalizovaných polymerů určených pro záchyt pevných částic, aerosolu, katalytický rozklad plynů a jejich sorbování. Hlavními oblastmi Příprava nové generace nanovlákenných filtračních materiálů (a membrán) funkcionalizovaných katalytickými a antibakteriálními aditivy a enzymy. Softwarové nástroje pro predikci chování vlákenných struktur Výzkum metodik pro posouzení migračních procesů přes inženýrské a geologické (přírodní) materiály. Výzkum metodik a vývoj SW nástrojů pro výběr lokalit pro umístění úložiště radioaktivníh oodpadu a posouzení jejich dlouhodobé bezpečnosti. Výzkum metodik a vývoj SW nástrojů pro plánování a řízení podzemních zásobníků plynu. Studium termo-hydro-mechanicko-chemických procesů ve složitých heterogenních prostředích pomocí vývoje počítačových modelů. jsou čištění horkých spalin, čištění vzduchu a čištění kapalin včetně technických kapalin (olejů, paliv), pitné a užitkové vody. Sekce akustických materiálů se zabývá vývojem zvukově pohltivých materiálů a designem akustických prvků pro interiéry staveb i průmyslové obory. Sekce medicínských aplikací je orientována na vývoj biokompatibilních nanovlákenných materiálů s uplatněním ve zdravotnictví. Vyvinuté materiály jsou uplatněny jako nosiče léků či zdravotnické prostředky, např. kryty ran. Jsou vyvíjeny materiály, které splňují požadavek biokompatibility, často i biodegradability. Materiály jsou testovány z hlediska cytotoxicity. Viabilita buněk je sledována jak metodami end-point (MTT test), tak v reálném čase na přístroji xcelligence. Vybrané nanovlákenné substráty jsou následně povrchově upravovány a funkcionalizovány biologicky aktivními látkami. Efektivita imobilizačních technik je vyhodnocována prostřednictvím moderního multidetekčního destičkového spektrofotometru Synergy HTX. Ověřování aktivity upravených nanovláken probíhá na interním pracovišti, případně na externích akreditovaných pracovištích. Matematické modelování Výzkumný směr je zaměřen na modelování vlastností technických textilií, modelování jevů v bariérách hlubinného úložiště vyhořelého jaderného paliva, vyhodnocení měření v podzemní laboratoři, automatickou detekci geofyzikálních anomálií a optimalizaci těžby v hnědouhelných dolech dole. Součástí řešení této problematiky je také počítačová simulace migrace koloidních částic horninovým a půdním prostředím a jejich chemických a geochemických interakcí. Způsob řešení zahrnuje jak aplikaci komerčního simulačního softwaru, tak vývoj vlastního pro speciální úlohy, dále jak samotné výpočty, tak porovnání a vyhodnocení experimentálních dat. Pro zajištění terénních dat má laboratoř svá pracoviště v Bedřichovském tunelu a ve štole Josef v Mokrsku, spravované ČVUT. V oblasti vývoje a inovací se laboratoř zaměřuje zejména na řešení problémů průmyslové praxe prostředky moderních matematických metod a softwarového inženýrství. Tento přístup je aplikován na široké spektrum problémů, začínající modelováním vlastností technických textilií až po automatickou detekci geofyzikálních anomálií. Výstupy Prototypy a funkční vzorky filtračních zařízení pro prašné a toxické provozy. Prototypy a funkční vzorky speciálních filtrů pro ultračisté výrobní provozy a operační sály. Funkční vzorky lícnicových filtrů a další prvky pro integrovaný záchranný systém a ochranu civilního obyvatelstva. Metodiky pro posouzení migračních procesů přes inženýrské a geologické přírodní materiály. Metodiky a vývoj SW nástrojů pro výběr lokalit pro umístění úložiště radioaktivního odpadu a posouzení jejich dlouhodobé bezpečnosti. Metodiky a vývoj SW nástrojů pro plánování a řízení podzemních zásobníků plynu. Publikace zahrnující variantní scénáře vývoje sdružených THMC procesů ve složitých heterogenních prostředí pomocí vývoje počítačových modelů. Metodiky aplikované informatiky pro zpracování obrazových informací a informací měřených terénních dat. Nanovlákenná vrstva kompozitního filtračního/katalytického materiálu (SEM 5000x zvětšeno) na bázi teplotně odolného polymeru polyimidu s inkorporovanými nanočásticemi TiO 2 Výzkumný program Materiálový výzkum

16 Oddělení nanotechnologie a informatiky Přístrojové vybavení Projekty Nanospider NS1WS500U výroba nanovlákenných vrstev s řízenými parametry Porozimetr SDL Atlas M021A měření prodyšnosti filtračních materiálů. Palas Hepa 1000 měření účinnosti filtrace částic 0,12-2µm Přístroj pro měření filtrů dle normy VDI/DIN 3926 simulace mechanického zatěžování filtru a jeho životnosti Elektronový mikroskop Tescan Vega3 SBU vizualizace struktury materiálů při vysokém zvětšení Vysokorychlostní kamera Olympus I-speed2 záznam rychlých dějů Software ANSYS Mechanical simulace dějů metodou konečných prvků Impedanční trubice pro stanovení akustických vlastností dle ČSN ISO stanovení zvukové pohltivosti Multidetekční destičkový spektrofotometr Synergy HTX efektivita imobilizace enzymů a funkčních látek xcelligence hodnocení viability buněk Smluvní partneři Smluvní výzkum realizujeme s těmito partnery: Ecotex s.r.o., VUTS a.s., Termizo a.s., Elmarco s.r.o., Trevos a.s., GEA-LVZ a.s., Sigma a.s., Správa úložišť radioaktivního odpadu, Státní úřad pro jadernou bezpečnost, RWE Gasstorage s.r.o., Ústav jaderného výzkumu Řež a.s., LENAM s.r.o., SIMGEO s.r.o., G-Impuls Praha s.r.o., PEGAS NONWOVENS s.r.o., Severočeské doly a.s. a ústavy Akademi věd České republiky. Přístroj pro hodnocení efektivity imobilizace biologických aditiv a hodnocení viability buněk Aplikace nanomateriálů a progresivních technologií Pre-Seed, doba realizace Filtrační zařízení pro bezpečnou místnost, doba realizace: SW pro simulaci a analýzu procesů v geosféře PROGEO, doba realizace: Pokročilé technologie pro výrobu tepla a elektřiny, doba realizace: Regenerace vrtů- vývoj nástrojů pro vyhodnocení stavu a následného využití jímacích objektů, doba realizace: Mathematical models of coupled T-H-M processes for nuclear waste repositories, doba realizace EBS Task Force, doba realizace: HORIZON2020, doba realizace: Možnosti spolupráce Škálovací testy výroby nanovlákenných materiálů pro optimalizaci výsledného produktu. Testování prodyšnosti podle norem EN ISO 9,237, EN ISO 7,231, EDANA 140,1, DIN 53,887, ASTM D3,574, BS 5,636. Testování hrubé filtrace atmosférického vzduchu částečně podle normy EN 779. Testování jemné filtrace atmosférického vzduchu vysoce účinnými (HEPA) filtračními materiály v souladu s normou EN Testování filtrace horkých spalin filtračními materiály a schopnost čištění filtračních materiálů v souladu s normami VDI/DIN 3926, ASTM D , ISO11057 (DIS). Testování spalinových filtrů v reálných podmínkách horkých spalin bez přítomnosti pevných částic, částečně dle normy ČSN EN (spolupráce s Termizo a.s.). Testování bakteriální filtrační účinnosti vzduchových filtrů. Testování katalytické účinnosti filtrů atmosférického vzduchu pro plynné organické látky, NOx a CO. Testování velikosti pórů Bublinkovou metodou podle normy ASTM F316 A3. Vizualizace procesu kapalinové filtrace. Zařízení pro kontinuální přípravu nanovlákenných vrstev Nanospider NS1WS500U Odběr vzorků vody ve vodárenské štole Bedřichov Pracoviště filtrace Struktura akustického materiálu Měření zvukové pohltivosti Výzkumný program Materiálový výzkum