studijní program
Strojírenská technologie
Fakulta: FSIZkratka: D-STG-PAk. rok: 2021/2022
Typ studijního programu: doktorský
Kód studijního programu: P0715D270019
Udělovaný titul: Ph.D.
Jazyk výuky: čeština
Akreditace: 18.2.2020 - 18.2.2030
Forma studia
Prezenční studium
Standardní doba studia
4 roky
Garant programu
Oborová rada
Předseda :
prof. Ing. Miroslav Píška, CSc.
Člen interní :
doc. RNDr. Libor Mrňa, Ph.D.
doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc.
doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D.
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D.
doc. Ing. Josef Sedlák, Ph.D.
prof. Ing. Ladislav Zemčík, CSc.
Člen externí :
prof. Ing. Radim Kocich, Ph.D.
Ing. Martin Petrenec, Ph.D.
Ing. Jiří Rosenfeld, CSc.
Ing. Libor Beránek, Ph.D.
Oblasti vzdělávání
Oblast | Téma | Podíl [%] |
---|---|---|
Strojírenství, technologie a materiály | Bez tematického okruhu | 100 |
Cíle studia
Doktorský studijní program Strojírenská technologie je zaměřen na výrobní vědy a technologie, jmenovitě technologie obrábění, tváření, svařování, slévárenskou technologii, technologii povrchových úprav včetně automatizace přípravy výroby a automatizaci výrobních procesů, které uvedené technologie využívají a vyžadují.
V průběhu studia získají studenti znalosti aplikované matematiky, fyzikální metalurgie, teorie experimentu a optimalizace technologických procesů, společně s dalšími teoretickými a praktickými znalostmi úzce souvisejícími s vybranou oblastí doktorského studia.
Cílem doktorského studijního programu je příprava vysoce kvalifikovaných pracovníků pro vědeckou práci v oboru strojírenská technologie. Studium je zaměřeno na poznání teoretického základu celého oboru a dále na podrobné seznámení se s nejvýznamnějšími poznatky v užším zaměření, na které navazují témata disertačních práci. Studium je orientováno na přípravu k vědecké práci ve zvoleném oboru a dosažená úroveň znalostí je prezentována u státní doktorské zkoušky.
Schopnost dosahovat původní vědecké výsledky je prokazována zpracováním a obhajobou disertační práce. Po úspěšné obhajobě disertační práce je absolventům doktorského studijního programu udělen akademický titul "doktor" (ve zkratce Ph.D. uváděné za jménem).
Profil absolventa
V doktorském studiu programu Strojírenské technologie je možné se specializovat na oblast technologie obrábění a její optimalizaci, technologie tváření a svařování, technologii slévárenství, řízení výroby, aplikace modelování na strojích a počítačové simulace. Doktorandi jsou schopni se zapojit do všech forem výzkumu, do smluvního vývoje a do hospodářské spolupráce s průmyslovými podniky, kde řeší pokročilé problémy technické praxe. Mají také možnost využít krátkodobých i dlouhodobých stáží a studijních pobytů u nás i v rámci EU ve spolupráci se zahraničními univerzitami.
Absolventi doktorského studijního programu Strojírenská technologie mají komplexní odborné dovednosti a znalosti o výrobních technologiích, metodách jejich řízení a plánování, mají znalosti v oblasti materiálových věd a inženýrství v aplikaci na vybrané výrobní technologie a to jak na úrovni teoretické, tak i praktické.
U absolventů doktorského studijního programu Strojírenská technologie se předpokládá uplatnitelnost na vedoucích pozicích spojených s technickou a technologickou přípravou výroby, jejího řízení a dalšího vývoje.
Absolventi se též uplatní jako výzkumní a vývojoví pracovníci v centrech aplikovaného výzkumu i jako akademičtí pracovníci univerzit a akademických pracovišť.
Charakteristika profesí
Absolventi doktorského studia jsou vybaveni velmi dobrými teoretickými i odbornými znalostmi a proto se jim naskýtají široké možnosti uplatnění v odborných nebo řídicích funkcích v rámci státních i soukromých strojírenských, případně mezioborových výrobních podniků, od malých a středních firem až po velké akciové společnosti. Získané znalosti mohou uplatnit i jako výzkumní a vývojoví pracovníci, nebo soukromí podnikatelé u nás i v zahraničí.
Podmínky splnění
Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).
Vytváření studijních plánů
Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.
Dostupnost pro zdravotně postižené
Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.
Návaznost na další typy studijních programů
Doktorský studijní program Strojírenská technologie je pokračováním aktuálně akreditovaného navazujícího magisterského studijního programu Strojírenská technologie (N-STG), se specializacemi Strojírenská technologie (STG), Strojírenská technologie a průmyslový management (STG), Moderní technologie osvětlovacích soustav (MTS) a programu Slévárenská technologie (N-SLE) bez specializace.
Ve studiu Strojírenské technologie je možné se specializovat na oblast technologie obrábění a její optimalizaci, technologie tváření a svařování, slévárenství, řízení výroby, aplikace modelování na strojích, počítačovou podporu výrobních technologií, počítačové simulace a umožňuje tak pokračovat ve třetím stupni studia. Na základě úspěšné obhajoby a dosažením vědecké hodnosti Ph.D. absolvent prokáže schopnost vědecké práce.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
- Mezní deformace uhlíkových ocelí při objemovém tváření za studena
Na vybraných nízkouhlíkových ocelích, které jsou používány pro objemové tváření spojovacích dílců a strojních součástí, posoudit jejich plastictu a strukturní změny při vysokých a mezních deformacích s vlivem rychlostí deformace. Vytvořit konstitutivní rovnice pro křivky napětí-deformace s omezením podmínkami limitních deformací.
Školitel: Forejt Milan, prof. Ing., CSc.
- Studium dynamických vlastností vyvrtávacích nástrojů
Dynamické vlastnosti řezného nástroje jsou určujícím atributem produktivity obrábění, a to zejména u technologie vyvrtávání, kde se využívá dlouhý, relativně poddajný nástroj s poměrem D/L až do 10. Disertační práce se zaměří na výzkum v oblasti technologie vyvrtávání a průzkum současného stavu konstrukčních řešení nástrojů z pohledu stability řezného procesu. Experimentální část práce bude mít za cíl ověření funkčnosti vybraných vyvrtávacích nástrojů při definovaném vyložení a stanovení jejich dynamických vlastností. Při těchto experimentech bude využito speciální přístrojové vybavení na diagnostiku mechanických vibrací. Paralelně s experimenty budou provedeny výpočty pomocí simulačního softwaru a CAD/CAM aplikace pro verifikaci matematických modelů testovaných nástrojů. Přínosem disertační práce bude získání praktických poznatků pro vývoj prototypových vyvrtávacích nástrojů nové generace, a také jejich aplikace ve výrobním procesu.
Školitel: Sedlák Josef, doc. Ing., Ph.D.
- Studium mechanických vlastností materiálu vyrobeného 3D tiskem drátovou metodou
3D tisk kovových materiálů je efektivním nástrojem pro prototypovou výrobu každého odvětví ve strojírenství, a to jako náhrada stávajících technologií výroby či renovací nástrojů, přípravků i výrobků. Problémem je současná neznalost struktury a mechanických vlastností takto zpracovaných materiálů. Cílem disertační práce bude studium mechanických vlastností vybraného materiálu vyrobeného 3D tiskem drátovou matodou, a to jak za statických, tak i za dynamických podmínek zatěžování. Dále pak studium vlivu procesních parametrů 3D tisku na výsledné strukturní a mechanické vlastnosti.
Školitel: Forejt Milan, prof. Ing., CSc.
- Studium mechanických vlastností materiálu vyrobeného 3D tiskem drátovou metodou
3D tisk kovových materiálů je efektivním nástrojem pro prototypovou výrobu každého odvětví ve strojírenství, a to jako náhrada stávajících technologií výroby či renovací nástrojů, přípravků i výrobků. Problémem je současná neznalost struktury a mechanických vlastností takto zpracovaných materiálů. Cílem disertační práce bude studium mechanických vlastností vybraného materiálu vyrobeného 3D tiskem drátovou matodou, a to jak za statických, tak i za dynamických podmínek zatěžování. Dále pak studium vlivu procesních parametrů 3D tisku na výsledné strukturní a mechanické vlastnosti.
Školitel: Forejt Milan, prof. Ing., CSc.
- Využití moderních technologií pro návrh výroby těla řezného nástroje
Výzkum a vývoj návrhu technologie výroby těla řezného nástroje, který by mohl být využitelný při běžném obrábění v praxi. Cílem výzkumu bude návrh technologie výroby prototypu těla řezného nástroje vyrobeného pomocí aditivní technologie 3D tisku a CAD/CAM aplikací. Prototyp bude navržen tak, aby držák mohl být potenciálně aplikovaný ve výrobní praxi. Návrh prototypu bude dále doplněn o nezbytné řezivostní testy spojené se silovým rozborem. Významným přínosem tohoto výzkumu může být dosažení nižšího ekonomického hlediska spojeného s nižší hmotností vyrobeného těla nástroje, možnost výroby nekonvenčních vnitřních rozvodů chladicího média a neomezené možnosti nastavení tiskových parametrů.
Školitel: Sedlák Josef, doc. Ing., Ph.D.
- Vývoj technologie výroby odlitků z hyperduplexních korozivzdorných ocelí
Korozivzdorné oceli a odlitky z korozivzdorných ocelí mají nezastupitelné místo v potravinářském, chemickém průmyslu, energetice apod. Hyperduplexní korozivzdorné oceli patří mezi slitiny s nejvyšší korozní odolností. Při tuhnutí odlitků z těchto ocelí dochází k značné precipitaci intermetalických fází, které zásadním způsobem ovlivňují jejich plasticitu a houževnatost. V důsledku toho dochází k porušování souvislosti odlitků již při jejich chladnutí ve formě. Výroba odlitků z těchto ocelí je tedy spojena s vysokým rizikem praskání a velmi omezenými možnostmi opravného svařování. Cílem práce je návrh a ověření technologie výroby odlitků z hyperduplexních korozivzdorných ocelí, jejíž součástí bude zejména ověření vlivu rychlosti ochlazování odlitků na jejich strukturu, mikrostrukturu a mechanické vlastnosti.
Školitel: Čamek Libor, doc. Ing., Ph.D.
- Výzkum materiálových a technologických vlastností otěruvzdorných plechů Hardox
Disertační práce je tematicky zaměřena na materiálový a technologický výzkum otěruvzdorných plechů Hardox. Jejich zvýšené fyzikálně-mechanické vlastnosti vyplývají z procesu válcování při vysokých teplotách a následného kalení a popouštění, které je předurčují k použití v širokém spektru speciálních aplikací a své uplatnění nacházejí jako součást velkorozměrových vrtacích zařízení, jakož i speciálních strojních mechanismů. Otěruvzdorné plechy Hardox se vyrábějí válcováním za tepla při teplotách 900 až 920 °C, s redukcí průřezu 50 ÷ 85%, v oblasti stabilního austenitu. Následně se do 1 min prudce zakalí ve vodní sprše. Tím dosáhnou tvrdost 46 ÷ 50 HRC, po nízkoteplotním popouštění při 200 až 300 °C. Materiál Hardox je konstrukční středně legovaná vysoce pevná ocel tepelně zpracovaná řízeným válcováním. Vyznačuje se tvrdou nízko popuštěnou martenzitickou strukturou s malým množstvím zbytkového austenitu. Důvodem potřeby realizace takového výzkumu je nesporně skutečnost, že právě výroba často velkorozměrových komponentů specifických tvarů je po všech stránkách nákladná a uvedené komponenty jsou po celou dobu vlastního provozu vystaveny enormnímu namáhání a mechanickému opotřebení v procesech, které mají významný vliv na jejich životnost. Na povrchu nebo těsně pod povrchem obrobku začínají procesy poruch, únavy a koroze. Výzkum stavu obrobených povrchů v sobě také zahrnuje podmínky, za jakých byl daný povrch vyroben a bere v úvahu různé technologické metody a jejich vliv na vlastnosti plochy po obrobení a dává je do vztahu k funkčním požadavkům na součástku. Proto je stále více potřebný výzkum podstaty vytváření nového povrchu a vysvětlení resp. rozšiřování již nabytých znalostí o vliv technologických metod na vlastnosti nově se vytvářejícího povrchu. V důsledku deformace a tepelných účinků, které doprovázejí samotné technologické procesy, se tvoří v povrchových vrstvách vnitřní napětí a mění se i fyzikálně-mechanické vlastnosti. Proto výzkum uvedených problémů vytváří ve strojírenské technologii podmínky na vybudování nových teorií a vývojových tendencí, jejichž cílem bude optimalizace použitých technologických metod a jejich vliv na výsledné mechanické vlastnosti a mikrostrukturu obrobených povrchů a následné formulování nových souvislostí mezi uvedenými aspekty. Z analýzy, realizovaných výzkumů a publikací mnohých autorů vyplývá, že každá technologická operace má vliv na změnu vlastností obrobeného povrchu a také ukazuje, že vliv jednotlivých faktorů na funkční vlastnosti obrobených povrchů není vždy stejný. Bez výzkumu všech těchto zákonitostí, které určují stav obrobeného povrchu není možné řešení problematiky kvality a funkčnosti povrchů. Pro výzkum budou v maximální míře využity i zařízení partnerského výzkumného centra Fakulty speciální techniky s názvem CEDITEK (Centrum pro testování kvality a diagnostiku materiálů).
Školitel: Majerík Jozef, doc. Ing., Ph.D.
- 3D tisk jako alternativa k renovaci nástrojových ocelí
Aditivní technologie 3D tisku kovů je rychle se rozvíjející progresivní technologie, která dnes zasahuje do všech druhů odvětví ve strojírenství. Vzhledem k vysokým požadavkům na produktivitu výroby a vhodné mechanické vlastnosti je tato technologie velmi perspektivní volbou pro prototypovou výrobu součástí. Úkolem práce bude zhodnotit možné metody 3D tisku nástrojových ocelí jako alternativu k renovaci nástrojů. Dalším úkolem bude stanovit metodiku testování těchto součástí. Hlavním cílem bude také studium proveditelnosti a možné praktické aplikace v průmyslu. Pozornost bude zaměřena na posouzení a optimalizaci procesních parametrů, svařitelnost, obrobitelnost, studium materiálových vlastností a struktur souvisejících s výrobou jednotlivých prototypových součástí.
Školitel: Sedlák Josef, doc. Ing., Ph.D.
Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)
Zkratka | Název | J. | Kr. | Pov. | Uk. | Hod. rozsah | Sk. | Ot. |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
9EMT | Experimentální metody ve tváření | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9REP | Reverzní inženýrství a rychlá výroba prototypů | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9TTT | Teorie procesů technologie tváření | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano |
Zkratka | Název | J. | Kr. | Pov. | Uk. | Hod. rozsah | Sk. | Ot. |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
9SC2 | Systémy CAD II | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano |
Zkratka | Název | J. | Kr. | Pov. | Uk. | Hod. rozsah | Sk. | Ot. |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
9AJ | Jazyk anglický pro doktorské studium | en | 0 | Povinný | drzk | Cj - 60 | ano | |
9ATO | Aplikace CAD/CAM v technologii obrábění | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9CTO | CNC technologie obrábění | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9EMO | Experimentální metody v obrábění | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9KKS | Krystalizace kovů a slitin | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9MNK | Metalurgie neželezných kovů | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9MEO | Metalurgie oceli | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9MMN | Moderní metalurgie neželezných kovů a slitin | cs | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9NSS | Numerická simulace slévárenských procesů | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9PPC | Počítačová podpora technologických činností | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9PMR | Pokrokové materiály pro řezné nástroje | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9PST | Progresivní slévárenské technologie | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9PTU | Progresivní technologie povrchových úprav | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9PTP | Progresivní technologie v plošném tváření | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9SIN | Simultánní inženýrství | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9SC1 | Systémy CAD I | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9TTS | Teorie tavné svařitelnosti kovů | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano | |
9TVN | Tvářecí nástroje | cs, en | 0 | Doporučený | drzk | P - 20 | ano |