Projektově orientovaná výuka ve strojírenství

Transkript

1 Projektově orientovaná výuka ve strojírenství Koutný, D. Paloušek, D. We learn by example and by direct experience because there are real limits to the adequacy of verbal instruction. Malcolm Gladwell, 2005 Faculty of Mechanical Engineering Brno University of Technology Czech Republic

2 OBSAH Úvod - Background - Klíčové problémy - Hlavní cíle Osnova oboru Metodika - Cíle výuky - Semestrální projekt - Struktura předmětu - Výstupy projektu - Studentská konstrukční kancelář Technologie pro studenty Příklady projektů Závěr

3 Úvod Vznik oboru 2005 nový obor Konstrukční inženýrství - založeno na principech Product Lifecycle Management Dvouletý magisterský studijní program Využití digitálních technologií v konstrukčním procesu Teoretický základ - Tribologie - Akustická emise - Technická diagnostika

4 Úvod Klíčové problémy Projekty byly dříve pouze teoretické, bez reálných výstupů Dobrá znalost software, ale žádné ověření na reálné úloze Nízká zkušenost s týmovou prací Konstrukční návrhy nebyly řešeny s ohledem na realizovatelnost Nízká zkušenost s uplatněním pokročilých technologií Nízká zpětná vazba od reálných projektů

5 Úvod Hlavní cíle Zvýšit kvalitu výukového procesu a vybavit studenty strategickými informacemia praktickými zkušenostmi. Prohloubení spolupráce s průmyslem Zhmatatelnit abstraktní pojem PLM

6 OSNOVA OBORU Zjednodušená osnova (praktick orientované předměty) 1. rok Semestr Zimní Letní Počet hodin týdně 24 hodin 26 hodin Konstrukční předměty/ teoretické předměty 70% / 30% 50% / 50% Konstrukční předměty Parametrické modelování - Inventor, Catia Počítačové modelování - Rhinoceros 3D Metoda konečných prvků Ocelové konstrukce 2. rok Semestr Zimní Letní Počet hodin týdně 24 hodin 26 hodin Konstrukční předměty/ teoretické předměty Konstrukční předměty 60% / 40% 70% / 30% Plastové prototypy Reversní inženýrství a rapid prototyping Konstrukční seminář - Solid Works Parametrické modelování - Pro/Engineer Počítačové nadstavby pro CAD Virtual Prototypes Diplomový projekt

7 METODIKA Výukové cíle Získat praktické zkušenosti s realizací reálných projektů, efektivně využít teoretické znalosti, které studenti získali v bakalářském studiu. Seznámit studenty s jednotlivými fázemi konstrukčního procesu Získat zkušenosti s prací v týmu Systematický přístup pomocí PLM Plánování projektu Zohlednit ekonomické hledisko Naučit studenty efektivnímu používání softwarových nástrojů Seznámit studenty se špičkovými technologiemi (rapid prototyping, 3D obrábění, apod.)

8 METODIKA Semestrální projekty Projekty jsou z různých oblastí strojírenství a elektrotechniky (multidisciplinární) Každoročne je 20 studentů ve třídě Tým je tvořen od 2 do 5 studentů Každá skupina si zvolí vedoucího, ten deleguje pravomoci a úkoly na ostatní Řešení projektu je rozděleno na přípravnou fázi (týdny 1-8) a realizaci (týdny 9-12)

9 METODIKA Structure of main constructional subjects WEEK ACTIVITIES 1. Zadání projektu, finanční limit projektu 2. Rešerše, časový plán, úkoly studentů v týmu 3. Varianty řešení 4. Schválení koncepce Checkpoint 5. Výpočty, 3D modelování 6. Simulace, 3D modelování 7. Finalizace designu, tvorba výkresové dokumentace 8. Plánování- objednání materiálu, Checkpoint - práce v dílně a na zařízeních Schválení vedoucím Realizace projektu - Objednávání materiálu - Výroba dílů - Sestavování - Povrchové úpravy 13. Prezentace projektu a dodání výstupů Checkpoint

10 METODIKA Výstupy projektu 3D digitální model 2D výkresová dokumentace Technická zpráva Reálný model nebo prototyp Prezentace před vyučujícími Poster

11 METODIKA Studentská konstrukční kancelář Kancelář kombinuje výuku a řešení reálných úloh z praxe využitím mentoringu Studenti jsou vedeni mentorem z praxe Momentálně v kanceláři pracují tři studenti Práce studentů je placena firmou Momentálně vyhodnocujeme

12 ZÁZEMÍ Technologické zázemí Strojní dílna ústavu Rapid Prototyping laboratoř 3D skener Studentská dílna plastových prototypů - vakuové formování plastu - vakuové odlévání plastů - 4-osé obrábění

13 PŘÍKLADY PROJEKTŮ 3D skener Zadání: Konstrukce a výroba 3D optického skeneru pro digitalizaci malých objektů. Problémy: konstrukce rámu, metodika digitalizace, řešení softwaru, elektrika Využité technologie: Virtual Prototyping, Rapid prototyping Dílenské práce: obrábění, vrtání, spojování Postup práce: - 3D digitální model - 2D výkresová dokumentace - Výroba reálného prototypu - Testování v reálných podmínkách - Testování softwaru

14 PŘÍKLADY PROJEKTŮ Electro-skateboard Zadání: Vyrobte dopravní prostředek na platformě skateboardu s elektrickým pohonem Minimální rychlost: 15 km/h, stoupání: 4% Problémy: Definování základních parametrů (síla, výkon, rychlost), dimenzování pohonu, uložení, rám, frame, brzdění, ovládání Software: Autodesk Inventor, ANSYS Díly: DC motory, baterie, řízení motoru, řetězový převod, brzdy, svařovaný hliníkový rám Dílenské práce: obrábění, svařování, broušení, Cena materiálu: 300 EUR Pracovní postup: - 3D koncepce - 2D výkresová dokumentace - Výroba reálného prototypu - Testování v reálných podmínkách - Povrchová úprava

15 PŘÍKLADY PROJEKTŮ Recumbent Bicycle Zadání: Navrhněte a vyrobte třístopé lehokolo určené do terénu Problémy: dimenzování rámu, ergonomie, brzdění Použité technologie: Virtual Prototyping, Rapid prototyping Dílenské práce: obrábění, svařování, vrtání a další Software: Autodesk Inventor, ANSYS Díly: komponenty na kolo, konstrukční materiál, spojovací materiál Cena materiálu: 500 EUR Pracovní postup: - 3D digitální model - 2D výkresová dokumentace - Výroba reálného prototypu - Testování v reálných podmínkách

16 PŘÍKLADY PROJEKTŮ Design plastového krytu telefonu Zadání: Design and manufacture a mobile phone for children. Problémy: produktový design, ergonomie, sestavení dílů Použité technologie: Virtual Prototyping, Rapid Prototyping, Vacuum Casting Dílenské práce: odlévání, broušení, barvení Software: Autodesk Inventor Cena materiálu: 120 EUR Pracovní postup: - 2D koncepce - 3D digitální mode - Rapid prototyping - Povrchové úpravy - Vakuové odlévání - Barvení grafika

17 PŘÍKLADY PROJEKTŮ PROJECT-ORIENTED LEARNING OF MECHANICAL ENGINEERING DESIGN

18 PŘÍKLADY PROJEKTŮ PROJECT-ORIENTED LEARNING OF MECHANICAL ENGINEERING DESIGN

19 PŘÍKLADY PROJEKTŮ PROJECT-ORIENTED LEARNING OF MECHANICAL ENGINEERING DESIGN

20 PŘÍKLADY PROJEKTŮ PROJECT-ORIENTED LEARNING OF MECHANICAL ENGINEERING DESIGN

21 PŘÍKLADY PROJEKTŮ PROJECT-ORIENTED LEARNING OF MECHANICAL ENGINEERING DESIGN

22 PŘÍKLADY PROJEKTŮ PROJECT-ORIENTED LEARNING OF MECHANICAL ENGINEERING DESIGN

23 PŘÍKLADY PROJEKTŮ PROJECT-ORIENTED LEARNING OF MECHANICAL ENGINEERING DESIGN

24 PŘÍKLADY PROJEKTŮ - DP PROJECT-ORIENTED LEARNING OF MECHANICAL ENGINEERING DESIGN

25 ZÁVĚR Přínos reálných úloh Plánování a rozdělení projektu do jednotlivých fází Využití softwarových nástrojů a pokročilých technologií Aplikace teoretických znalostí z jiných předmětů Zlepšení komunikačních dovedností Prezentace výsledků Projekty přináší dobrou zpětnou vazbu. Další benefity Nízké náklady na realizaci Propagace fakulty a Ústavu konstruování Připravujeme - výstava studentských prací v Technickém muzeu - projekty napojené přímo na průmysl

26 Děkuji za pozornost David Paloušek a Daniel Koutný Faculty of Mechanical Engineering Brno University of Technology Czech Republic