Projekty

Využití impulsní excitační techniky pro nedestruktivní testování elastických vlastností materiálu

Martinek Radek prof. Ing., Ph.D.

2023

2025

Ministerstvo průmyslu a obchodu

Obecná forma

OPTAK - Operačního programu Technologie a aplikace pro konkurenceschopnost

Tento projekt s názvem „Vývoj komplexního měřícího systému pro impulzní excitační techniku“ si klade za cíl vytvořit unikátní systém, který bude sloužit k charakterizaci elastických vlastností materiálu v různých tepelných a atmosférických podmínkách. V současné době se k charakterizaci elastických vlastností homogenních izotropních těles nejčastěji používají následující veličiny: • Youngův modul pružnosti v tahu E • modul pružnosti ve smyku G • Poissonovo číslo (Poissonův poměr μ). Experimentálně je poměrně jednoduché změřit E a G v případě laboratorních podmínek, avšak během přesně nastavených podmínek (např. během zvyšování teploty) je daný úkol složitější. V normě [ASTM C 1259-01] je popsán způsob určení parametrů E, G a μ pomocí vzorků různých tvarů (válec, hranol, deska, disk) změřením jeho rozměrů, hmotnosti a rezonančních frekvencí, ze kterých lze určit výše uvedené parametry. Z výše popsaného bude cílem tohoto projektu vytvořit komplexní aparaturu pro měření Youngova modulu pružnosti (E) a modulu pružnosti ve smyku (G) při různých experimentálních podmínkách. Celá aparatura se bude sestávat z komory pro vzorek, impulsního budiče kmitů vzorku a bezkontaktního snímače těchto kmitů, kdy celý systém bude řízen vyvinutou řídicí jednotkou. Jednotlivé elektronické komponenty budou sestaveny řešiteli projektu, stejně jako programové prostředí, kde pro celkové řízení aparatury bude použito open-source řešení pomocí vybraných mikrokontrolerů, které budou komunikovat přes USB port s aplikací navrženou v programovém prostředí Matlab / Python. Takto bude zajištěno ovládání impulsu a řízení teploty v komoře. Zároveň bude posouzena náročnost daných měření (problémy při určování správné rezonanční frekvence, vliv teploty výpalu, zachování tvarů při výpalu, náročnost umístění vzorků na podpěry tak, aby byly podepřeny v uzlových bodech, vliv špatného podepření na správné určení rezonanční frekvence atd.). Realizace projektu je zaměřena na činnosti průmyslového výzkumu a experimentálního vývoje, pomocí kterých by mělo být dosaženo plánovaných výstupů – vytvoření komplexního měřícího systému pro impulzní excitační techniku. Žadatel bude řešit předkládaný projekt v tzv. účinné spolupráci s výzkumnou organizací (VŠB - Technická univerzita Ostrava). Obě výše uvedené subjekty mají rozsáhlou VaV historii, odborné technické zázemí a disponují potřebným know-how pro úspěšnou realizaci představovaného projektu. Realizace projektu potrvá po dobu 48 (42?) měsíců (od 1.1.2023 do 31.12.2026), kdy jsou jednotlivé činnosti průmyslového výzkumu a experimentálního vývoje jednoznačně a prokazatelně odděleny. Realizace představovaného projektu umožní firmě TECPA s.r.o. rozšířit své výrobní portfolio a stát se unikátním dodavatelem těchto technologií ve střední a východní Evropě. Díky tomu bude žadatel schopen upevnit své postavení jak na domácím, tak i zahraničním (primárně Evropském) trhu a reagovat na stále větší poptávku po nových, automatizovaných a nedestruktivních metodách pro testování materiálu. Představované řešení bude také plně korespondovat s Národní výzkumnou a inovační strategií pro inteligentní specializaci České republiky 2021 – 2027, kdy představovaný projekt spadá především do tematické oblasti „Pokročilé stroje a technologie“ s doménou výzkumné a inovační specializace „Pokročilé materiály, technologie a systémy“. Na základě těchto skutečností je projekt v souladu s relevantními aspekty RIS3 strategie ČR. Projekt navíc také reflektuje aktuální trendy v oblasti odpadového hospodářství, kdy si klade za cíl snížit produkci odpadu, který vzniká při destruktivním testování materiálů / výrobků. Což vede nejen k šetření přírodních zdrojů a nižší produkci CO2.