Articles (KTO)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Inverse dependence of heat accumulation on pulse duration in laser surface processing with ultrashort pulses(Elsevier, 2023) Moskal, Denys; Martan, Jiří; Honner, Milan; Ballardin Beltrami, Carlos; Kleefoot, Max Jonathan; Lang, VladislavDélka laserového pulzu je jedním z důležitých parametrů, který je schopen dramaticky změnit účinnost ablace. Kratší doba trvání laserového pulzu vede k hlubšímu transportu absorbované energie v podpovrchových vrstvách materiálu. Ultrarychlé a nerovnovážné procesy dokážou pozoruhodně ovlivnit zbytkovou energii, která se po ablaci akumuluje v hlubších podpovrchových vrstvách. Na druhé straně nežádoucí vysoká akumulace tepla vede k přehřívání materiálu s povrchovou oxidací, vznikem kapalné fáze a v důsledku toho k nízké kvalitě zpracování. V tomto článku byl poprvé experimentálně hodnocen vliv délky laserového pulsu na hodnotu akumulace tepla. Akumulace tepla byla měřena vysoce citlivým rychlým infračerveným detektorem. Výsledky byly prezentovány v porovnání s analýzou struktury povrchu, rychlostí ablace materiálu a optickou odrazivostí. Byla zjištěna neočekávaná inverzní závislost akumulace tepla na délce laserového pulzu. Optimální trvání laserového pulsu blízko 1 ps odpovídá maximální hodnotě akumulace tepla a také nejvyšší účinnosti ablace na rozdíl od delších laserových pulsů. Stejná optimální hodnota trvání pulsu byla detekována pro nízkofrekvenční (250 kHz) a pro vysokofrekvenční (1 MHz) režimy laserového zpracování povrchu. Maximální hodnota akumulace tepla byla očekávána při nejdelších laserových pulzech. Výsledky jsou diskutovány z pohledu dvouteplotního modelu.
Item Ergonomie jako významná součást age managementu(ERC, 2022) Pokorná, VáclavaDemografický vývoj populace v Evropě naznačuje trend, který předpokládá, že počet lidí ve věku nad 60 let se bude v příštích desetiletích ve světě zvyšovat asi o 2 miliony ročně. Tato prognóza poukazuje na situaci, kdy by se mohl počet obyvatel v produktivním věku snižovat a tím začne zároveň klesat počet zaměstnanců. Problém stárnoucí pracovní síly je celosvětová výzva k zamyšlení a je nutné se začít včas zabývat nastavením pracovních podmínek pro starší zaměstnance. Především nacházením možností jejich uplatnění v profesích, které to umožňují. Posláním ergonomie, jako samostatné vědecké disciplíny, je analyzovat pracovní podmínky pro člověka v souladu s jeho fyzickou a psychickou výkonností. Ergonomie se tím stává významnou součástí age managementu, jehož základní filozofií je nutnost nastavení takových podmínek pro práci starších zaměstnanců, aby požadavky byly v souladu s jejich schopnostmi. V článku je představen základní koncept ergonomického auditu pracoviště jako nezbytná součást pro možný výběr sdíleného místa v dané organizaci
Item Investigation on the parameter dependency of the perforation process of graphite based lithium-ion battery electrodes using ultrashort laser pulses(Laser Institute of America, 2022) Kleefoot, Max-Jonathan; Sandherr, Jens; Sailer, Marc; Nester, Sara; Martan, Jiří; Knoblauch, Volker; Kumkar, Malte; Riegel, HaraldPerforation of lithium-ion battery electrodes has recently become an increasing interest in science and industry. Perforated electrodes have shown improved electrochemical properties compared to conventional, nonperforated electrodes. It has been demonstrated that through perforation, the fast-charging capability and the lifetime of these batteries can be significantly improved. The electrodes for lithium-ion batteries consist of a copper foil onto which the electrode material is applied as a porous layer. This layer is mainly composed of active material particles, which are bound together by a binder phase. Here, synthetic graphite was used as an active material. Up to now, it has been shown that an advantageous and precise perforation geometry can be produced by ultrashort laser pulse ablation. Since the ablation volumes during perforation of the porous electrode material with ultrashort laser pulses are unusually high compared to solids, this work investigates the parameter dependency on the ablation mechanisms in detail. For this purpose, in particular, single-pulse ablation was investigated with respect to the ablation thresholds at different pulse durations. The pulse durations were varied over a large range from 400 fs to 20 ps. By varying the number of pulses per perforation up to 50 and the single-pulse energy up to 45 μJ, it could be shown that a homogeneous ablation down to the conductor foil through the 63 μm thick active material layer can be achieved.Item Comparative Study of Chip Formation in Orthogonal and Oblique Slow-Rate Machining of EN 16MnCr5 Steel(MDPI, 2019) Monková, Katarína; Monka, Peter Pavol; Sekeraková, Adriana; Hruzik, Lumír; Bureček, Adam; Urban, MarekItem VERIFICATION OF NORMALITY AS A BASIC PRECONDITION FOR THE USE OF QUALITY MANAGEMENT TOOLS(MAGNANIMITAS Assn., 2021) Bícová, Kateřina; Sklenička, JosefCílem tohoto příspěvku je představit možnosti, jak ověřit předpoklad normálního rozdělení dat pro další statistické zpracování, a to bez nutnosti studia nepřeberného množství metod a hypotéz o statistickém zpracování dat. Hlavní myšlenkou je to, aby například podniky v oblasti automobilového průmyslu, kde standardy jako IATF 16949 vyžadují 100% kontrolu a využívání statistických nástrojů pro monitorování procesů, měly snadný návod jak ověřit relevantní vstupní data pro další statistické zpracování. Normální rozdělení dat je jedním z nejčastějších rozdělení, které data mají. A zároveň je nejvhodnějším pro statistické nástroje, neboť lze u těch to dat predikovat, že hodnocený proces se bude za stejných vstupních podmínek chovat stejně. Bez tohoto ověření by další zpracování dat nemělo dostatečnou vypovídací schopnost o sledovaném parametruItem Základní přístup k otázkám bezpečnosti a ergonomie při projektování kolaborativních pracovišť(Výzkumný ústav bezpečnosti práce, 2020) Pokorná, VáclavaSoučasný svět průmyslové výroby lze definovat jako období růstu a výrazných změn od tradičních technologií k naprosto novým řešením a převratným změnám. Jedním z těchto trendů je zavádění kolaborativních robotů do výroby. Změny, které jsou spojeny s nákupem automatizační techniky a robotů jsou nejen finančně náročné, ale vyžadují především nový přístup při řešení a projektování pracovišť, který úzce souvisí s vybranými principy ergonomických zásad. Ty získávají v současném světě využívání moderních technologií a rozvoji automatizace nový význam. V tomto pojetí jsou více propojeni s požadavky na nutnou úroveň bezpečnosti. Standard ISO 9241-210:2010 představuje návod pro uplatnění nového přístupu (HCD) pro designové řešení produktu. Tento dokument je nezbytným doplňkem stávajících norem pro návrh společných pracovišť člověk-robot a v současnosti není mezi projektanty příliš známý. Antropocentrický přístup při projektování takových pracovišť je založen na myšlence, že člověk má oproti robotu určitá omezení a tato omezení mohou být hlavní příčinou chyb a selhání, související s prací operátora. Toto je důvod, proč by mělo být osvojení ergonomických zásad, rovněž tak znalost ISO 9241-210, součástí projektových prací při návrhu kolaborativních pracovišťItem Influence of the number of points on the contact scanning process during measuring on the CMM(Magnanimitas, 2020) Kubátová, Dana; Milsimerová, Aneta; Kutlwašer, JanItem Grinding of maraging steel 1.2709 with SiC grinding wheels and effect of grinding conditions on the surface roughness and wear of the wheels(J. E. Purkyne University in Usti nad Labem, 2020) Farský, Jindřich; Bakša, Tomáš; Zetek, MiroslavBroušení je jednou ze základních dokončovacích operací, kterou lze použít u dílů z různých materiálů, kde je vyžadována vysoká kvalita a přesnost povrchu. Jedním z těchto materiálů je vysokopevnostní ocel 1.2709, která se používá zkušební vzorky pro zkoušení tahem. V tomto případě je velmi důležité dosáhnout dobré kvality povrchu. Opotřebení brusného kotouče je nejlépe vyjádřen hodnotou G-ratio, která udává, zda jsou parametry broušení zvoleny správně. Tento článek se zabývá vlivem podmínek pro broušení nástrojové oceli Vaco 180 na 5osé brusce. Experiment byl navržen s cílem zjistit vliv změn řezné rychlosti, hloubky řezu a použití dvou brusných kotoučích. Na konci tohoto článku je provedeno shrnutí a porovnání výsledků experimentuItem Evaluation of the influence of the number of points on the measured(Science Events, 2019) Kubátová, Dana; Melichar, MartinPříspěvek se zabývá velmi aktuálním problémem hodnocení kritického parametru integrity povrchu. V dnešní době je měření integrity povrchu, zejména drsnost povrchu, velmi efektivní, protože špičková výrobní odvětví, jako je letecký průmysl nebo automobilový průmysl, kladou nejvyšší důraz na přesnost rozměrů a také na přesnost povrchové integrity. Kvalita povrchu má rozhodující dopad na životnost kritických součástí v těchto průmyslových odvětvích. Článek analyzuje vliv počtu bodů na změřenou hodnotu drsnosti povrchu. V první části článku je diskutována teorie metodologie. Druhá část článku zkoumá a popisuje experiment, ve kterém jsou prováděna experimentální měření a následné srovnání s příslušnými normami ISO pro různé hodnoty měření drsnosti a různé počty bodů. V poslední kapitole jsou výsledky vyhodnoceny a porovnány. Existuje mírná odchylka asi 20% od normy ISO.Item Influence of strut diameter and building direction on strength of lattice structure(J. E. Purkyne University in Usti nad Labem, 2019) Hanzl, Pavel; Zetková, Ivana; Cajthamlová, Šárka3D tisk z kovu poskytuje efektivní způsob jak vyrobit kovové styčníkové mikrostruktury. Tento relativně nový přístup výroby je založený na principu tavení kovové prášku laserovým paprskem. Mimo výhody této výrobní technologie jsou zde ale i slabé stránky. Jedna z nevýhod této technologie je geometrická přesnost. S vědomím této skutečnosti, byly sledovány odchylky v geometrii mezi vytištěnými válcovitými styčníky a jejich modelovou předlohou. Styčníky měly různé průměry a byly tištěny pod různými sklony. Jejich efektivní tuhost byla měřena a ověřována tahovými zkouškami. Výsledky poukázaly na vyšší pevnost nakloněných styčníků, než měly jejich svisle vyrobené ekvivalenty.Item Specially designed lattice structure for milling cutter supported by FEA(J. E. Purkyne University in Usti nad Labem, 2019) Hanzl, Pavel; Zetková, Ivana; Zetek, MiroslavLattice struktury jsou jednou z metod jak odlehčit komponentu, pokud mají být respektované pevnostní požadavky dílu. Tyto struktury jsou založeny na kubické buňce. Proto nemohou být jednoduše včleněny do rotačních dílů, který by měly být odlehčeny. Této problematice je věnována část článku a nabízí možné řešení jak adaptovat tyto struktury pro účely frézovacího nástroje. Navržené úpravy geometrie vybrané lattice struktury umožňuje plynulý tok napětí generovaný během obráběcího procesu frézou do celého tělesa frézy. Dále, byl brán zřetel během návrhu frézy i na vyrobitelnost metodou 3D tisku z kovu a funkčnost návrhu byl ověřen pevnostní MKP analýzou. Výsledky jsou porovnány s plnou frézou. Hodnoty ze statických analýz naznačují, že odlehčená fréza může být konkurenceschopné řešení.Item Benefits of a new approach to designing milling cutter using Metal Additive Manufacturing(J. E. Purkyne University in Usti nad Labem, 2019) Hanzl, Pavel; Zetková, IvanaTopologická optimalizace je proces snižování hmotnosti dílu při respektování požadavků na pevnost. Tento článek se zaměřuje na její možné pozitivní důsledky pro proces obrábění. Hlavním cílem je provést průzkum za účelem získání znalostí, které budou použity při topologické optimalizaci frézovacího nástroje. Podle všech ukazatelů má funkční implementace lattice struktur do konceptu frézovacího nástroje potenciál k dosažení vysoké úrovně inovací, protože snížení hmotnosti nástroje umožní vyšší dynamiku řezného procesu. Dále upravená tuhost řezného nástroje s absorpcí vibrací mohou příznivě prodloužit životnost řezného břitu a zvýšit jeho trvanlivost. Takovýto frézovací nástroj by na trhu poskytoval konkurenční výhodu.Item The Influence of a Ceramic Recoater Blade on 3D Printing using Direct Metal Laser Sintering(Univerzita J. E. Purkyně, 2019) Daňa, Milan; Zetková, Ivana; Hanzl, PavelTento článek se zaměřuje na možné ovlivnění procesu 3D tisku kovů metodou DMLS při použití keramického nanášecího elementu. Metoda DMLS je charakteristická tím, že díl je vystavěn postupně vrstvu po vsrtvě, přičemž aplikace jednotlivých tenkých vrstev práškového lože je realizováno pomocí nanášecího ramene. V nanášecím rameni se nachází keramický břit, který zajišťuje velice kvalitní a konstantní výšku vrstvy prášku. Ovšem tento nanášecí břit určitým způsobem ovlivňuje samotný proces tisku a při jeho použití existují určitá pravidla a omezení. Experiment byl proveden na tiskárně EOS M290 s použitím kovového prášku MS1. Tato studie je především zaměřená na nejvýznamnější problém, který při použití tohoto nanášecího elementu může vznikat, a tím jsou vibrace podpěrných struktur popřípadě tištěného dílu. Studie detailně popisuje mechanismus vzniku vibrací a jejich neblahý vliv na proces tisku. Dále je vyšetřován vliv tuhosti a výšky podpory s ohledem na vznik vibrací. V neposlední řadě se zabývá vhodnou orientací dílů a podpěrných struktur s ohledem na nanášecí element.Item High-temperature corrosion behavior of selected thermally sprayed coatings in corrosive aggressive environment(IOP Publishing, 2019) Česánek, Zdeněk; Houdková Šimůnková, Šárka; Lukáč, FrantišekCílem článku je zhodnotit a porovnat korozní odolnost povlaku Hastelloy C-276 s povlakem Stellite 6 a Cr3C2-NiCr, deponovaných technologií HP/HVOF. Koroze byla testována pomocí směsi agresivních solí 40%Na2SO4-60% V2O5, simulujících prostředí spalovacích kotlů. Bylo realizováno 50 cyklů při teplotě 750°C a následné schlazení na pokojovou teplotu po dobu 20 min.Zkorodované vzorky byly testovány pomocí elektronového mikroskopu, a EDS analýz. V porovnání s Cr3C2-NiCr, povlaky Hastelloy a Stellite poskytly lepší ochranu. Korozní mechanismus Hastelloy C-276 je založen na tvorbě ochranné oxidické vrstvy, která brání dalšímu prnikání korozního média. Povlak Stellite 6 korodoval pohranicích jednotlivých splatů, což vedlo k jejich postupnému odloupávání. V případě povlaku Cr3C2-NiCr byla korozně napadena matrice, což vedlo k postupnému uvolňování karbidů a destrukci povlaku.Item Obrobitelnost konvenčního Inconelu 718 vs. 3D tištěného metodou DMLS při vrtání(Univerzita J. E. Purkyně, 2018) Zetek, Miroslav; Zetková, Ivana; Kučerová, Ludmila; Kepka, Miloslav; Šimeček, Jiří; Černý, Ivo; Kec, JanObrobitelnost je technologická charakteristika vyjadřující souhrnný vliv fyzikálních, mechanických a chemických vlastností obráběného materiálu na průběh a na ekonomické resp. kvalitativní výsledky procesu řezání. Je možné ji hodnotit z pohledu kvalitativního, ekonomického anebo technologického. Obecně však platí, že obrobitelnost Inconelu 718 je velmi špatná z pohledu většiny hodnotících parametrů. Toto tvrzení vychází jak z vlastních, tak i zahraničních studií při použití konvenčního materiálu. Nyní se však otvírá otázka, jakou obrobitelnost má 3D tištěný materiál. Stejně tomu tak je i v otázce mechanických vlastností a dalších ve srovnání s konvenčním materiálem. Hlavní rozdíl, který může ovlivnit výsledné vlastnosti je především rozdílná struktura materiálu, která je vytvořena postupným svařováním rovnoměrných vrstev kovového prášku, jehož vstupní tvar je tvořen rozdílnými průměry kuliček Inconelu 718. Díky tomu struktura tištěného Inconelu není tvořena zrny tuhého roztoku s velkým množstvím dvojčatových pásů a občasným výskytem částic ostrohranných částic Ti, ale mikrostruktura je tvořena protaženými zrny tuhého roztoku, kde v hraničních oblastech zrn se vyskytují ještě další, velmi jemné fáze s jehlicovitou morfologií, které místy přechází do souvislého tenkého filmu. Obdobně umístěné fáze s podobnou morfologií byly již v publikovaných pracích identifikovány jako γ ´, γ´´ a Lavesovy faze. To je důvodem, proč studie se touto problematiku zabývá. Experiment je založen na technologii vrtání, kde hlavními sledovanými parametry je především kvalita obrobeného povrchu a opotřebení nástroje.Item Aspekty výroby kovových součástí pomocí 3D tisku(Univerzita J. E. Purkyně, 2018) Nozar, Martin; Zetková, Ivana; Hanzl, Pavel; Daňa, MilanV poslední době vzbudil 3D tisk mimořádný zájem, protože je díky němu možné vytvářet složité kompaktní tvary a struktury, které není možné vyrobit žádným klasickým výrobním postupem. Aditivním technologiím se podařilo proniknout do řady odvětví, kde jsou využívány k výrobě součástí a objektů nejen z plastu, ale i např. z papíru, betonu, kompozitních materiálů nebo kovů. Takové produkty přitom vykazují stejné nebo dokonce lepší vlastnosti než by měly, pokud by byly vyrobené pomocí běžných stavebních, obráběcích nebo tvářecích technologií. Tyto technologie ale stále mají svá omezení, a tak pro každého, kdo je chce smysluplně a efektivně využívat, je nezbytný přehled o možnostech a specificích vlastního výrobního procesu a jeho produktů. Většinou přitom nejsou ani tak důležité parametry samotného výrobního procesu, jako vlastnosti výsledného produktu, především jeho cena, kvalita a čas dokončení. Tento článek se proto snaží zodpovědět některé otázky, které mohou mít potenciální zákazníci při zvažování výroby prostřednictvím 3D tisku a přiblížit jeho výhody a omezení. Speciální pozornost je zde věnována 3D tisku z kovových materiálů, jehož zvláštnosti jsou předvedeny na příkladu tisku jednoduché součásti, která byla tištěna různými způsoby, v různých počtech a velikostech. Článek uvádí experiment provedený v reálném prostředí pomocí technologie DMLS a dokumentuje, jak sledované aspekty výroby ovlivňují cenu, celkový čas tisku a kvalitu výsledné komponenty.
