VV program specializace

Vědeckovýzkumná náplň zaměření „Progresivní technologie porušování materiálů“ (PTPM) je soustředěna především na aplikace fyzikálních poznatků pro zdokonalování moderních technologií. Navazuje na řešení projektů věnovaných vytvoření fyzikálního modelu vystihujícího proces porušování křehkých nehomogenních materiálů, kdy bylo zkoumáno porušování křehkých nehomogenních materiálů vodním paprskem, generace abrazivního vodního paprsku, principy generace pulzních vodních paprsků, projevy vodního paprsku na tepelně ovlivněných horninových materiálech, při zvýšeném okolním tlaku, a další návazné nebo související jevy. Souběžně byl zahájen i výzkum zaměřený na studium působení laseru (potažmo plazmatu) na materiály, zejména kovy a horniny.

Absolventi tohoto studijního směru budou mít přehled o fyzikálních principech vzniku a působení nástrojů progresivních technologií – laser, plasma, kapalinový paprsek, elektrojiskrové nástroje a nástroje pro ultrazvukové obrábění. Podle stupně svého vysokoškolského vzdělání budou schopni přispět k dalšímu vývoji přesnosti a účinnosti těchto nástrojů, rozvoji uplatnění těchto nástrojů v praxi, jejich inovaci, modifikaci na nová použití, kombinaci s klasickými nástroji i mezi sebou navzájem, apod.

Globálním cílem vědeckovýzkumné činnosti, o kterou se zaměření opírá, je uplatnit moderní fyzikální poznatky při vývoji nástrojů a strojů zvyšujících efektivnost lidské činnosti v zemské kůře (případně i na jiných tělesech ve vesmíru). Z toho vyplývají dílčí cíle, jako například potřeba řešit fyzikální problematiku týkající se vzniku paprsku, proudění kapalin v tekutém prostředí, ovlivňování toku kapalin magneticky, elektricky, ultrazvukem či elektromagnetickým zářením. Zároveň je třeba řešit i některé ryze technické problémy spojené s generací nebo aplikací paprsků, a technologických postupů užívajících kapalinový paprsek, laserové záření, plasma, elektroerozivní obrábění či obrábění ultrazvukem. Tyto nástroje jsou již v praxi využívány k různým náročným operacím: obrábění těžkoobrobitelných materiálů, přesné obrábění hornin, skla, keramiky a kovů, sanace betonových staveb, těžba dekoračních hornin. Stále se však vyskytuje velmi mnoho, zejména technických a technologických problémů s fyzikálním pozadím, k jejichž řešení by měli studenti se zaměřením na PTPM svými pracemi na příslušných stupních studia připívat.

Konkrétní cíle a zaměření se orientují do následujících oblastí:

  • Modelování výtoku kapaliny stlačené vysokým tlakem z trysky malého průměru tak, aby bylo možno jednoduchými fyzikálními vztahy popsat skutečný vývoj paprsku
  • Modelování modulačních členů, které by umožnily vytvořit modulovaný nebo přerušovaný pulzní paprsek kapaliny
  • Modelování ztráty energie kapalinového paprsku v prostředí mezi tryskou a materiálem, který má být paprskem opracován
  • Modelování interakčních procesů probíhajících při dopadu kapalinového paprsku na povrch opracovávaného materiálu, a to v návaznosti na typ materiálu, druh paprsku a způsob vzájemného pohybu
  • Modelování vlivu přísad přidávaných do kapaliny nebo paprsku na chování kapalinového paprsku a způsob jeho interakce s opracovávaným materiálem
  • Modelování součinnosti kapalinového paprsku s jinými zdroji energie působícími na opracovávaný materiál
  • Příprava algoritmů pro programování řízení technologického procesu používajícího vodní nebo abrazivní vodní paprsek jako nástroj obrábění materiálů
  • Vývoj optické metody vhodné pro zjišťování kvality povrchu vytvořeného vodním či abrazivním vodním paprskem
  • Vývoj měřicí metody vhodné pro dálkové okamžité měření kvality povrchu a velikosti úběru materiálu z důvodu řízení technologického procesu v reálném čase
  • Studium porušování materiálů, které jsou podrobeny neobvyklým nebo extrémním podmínkám, kapalinovým paprskem (simulace podmínek ve velkých hloubkách ve vodě), při a po požáru objektů obsahujících beton a kámen (tunely), ve vakuu (kosmický prostor)