Detail předmětu

Konstruování a 3D tisk

FSI-6KM Ak. rok: 2024/2025 Zimní semestr

Předmět zprostředkovává jak teoreticky, tak i prakticky celý proces od myšlenky k prototypu. Studenti se seznámí s konstrukčním a návrhovým procesem, inženýrským myšlením a digitálním prototypováním prakticky realizovaným především pomocí CAD modelování, aditivní výroby a kompletní realizace a otestování soutěžního funkčního zařízení. K tomu bude studentům k dispozici zázemí a vybavení strojLABu konstruování. Předmět integruje poznatky získané v teoretických předmětech bakalářského studia strojního inženýrství, zejména v konstruování, výpočtech a návrhu částí a mechanismů strojů a rozšiřuje je o realizaci pomocí digitálních výrobních technologií.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování

Vstupní znalosti

Znalosti z kinematiky (kinematické vyšetřování mechanismů), dynamiky (dynamika soustavy těles, vyvažování) a konstruování strojů (spojovací součásti, převody, spojky, setrvačníky) na úrovni bakalářského studijního programu zaměřeného na strojírenství. 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky získání klasifikovaného zápočtu:

  • Samostatně vymodelovaný příklad v Solidworksu (min. 10 z 20 bodů).
  • Vypracování semestrálního projektu, který bude řešený v týmech 3-5 studentů. Projekty budou zaměřeny na vytvoření virtuálního a funkčního modelu zařízení splňujícího předepsané parametry a závěrečná prezentace vytvořeného zařízení (min. 40 z 80 bodů).

Výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.

Přednášky: účast je dobrovolná.

Cvičení a laboratoře: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Povolují se maximálně dvě absence. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci garanta předmětu.

Při účasti na cvičeních je nezbytné, aby měl každý student svůj vlastní notebook.

Učební cíle

Absolventi budou schopni zvládnout celý návrhový proces, modelovat díly a sestavy v CAD softwaru Solidworks a to s ohledem na výrobu pomocí 3D tisku nebo pomocí laserového řezání. Zároveň získají přehled mechanismů a hnacích strojů a jejich praktického užití a také přehled technologií a procesů spojených s digitální výrobou.

  • Znalost principu, konstrukce a užití základních druhů mechanismů a hnacích strojů.
  • Schopnost tvůrčího využití znalostí při návrhu i realizaci nových strojů a zařízení.
  • Získání potřebných dovedností v oblasti digitální výroby, zejména 3D tisku plastových dílů a jejich dimenzování pro technologii Fused Filament Fabrication a také praktické zkušenosti v oblasti 3D modelování strojních dílů, které budou ověřeny na vyrobených zařízeních.
  • Schopnost práce s parametrickými modely a s tím spojené efektivní navrhování a zpracování různých variant konstrukčního řešení. Uplatnění těchto zkušeností při konstrukční práci, tvorbě virtuálních modelů při řešení semestrálních projektů, diplomových a bakalářských prací a při realizaci prototypů.
  • Praktické zkušenosti s 3D tiskem, jakožto rychle se rozvíjející oblastí, rozšíří konkurenceschopnost na trhu práce.

Studijní opory

Opory k přednáškám, videa přednášek z předchozích semestrů a podklady do cvičení jsou poskytovány prostřednictvím e-learningu.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program B-PDS-P: Průmyslový design ve strojírenství, bakalářský, povinný

Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CZS: Předměty zimního semestru, volitelný

Program B-ZSI-P: Základy strojního inženýrství, bakalářský
specializace STI: Základy strojního inženýrství, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.
Ing. Jan Jaroš, Ph.D.
Ing. Tomáš Koutecký, Ph.D.
Ing. Petr Křivohlavý
doc. Ing. Michal Kubík, Ph.D.
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.
Ing. David Škaroupka, Ph.D.

Osnova

1. Úvod – proces konstruování.
2. Design Thinking – způsob myšlení používaný inženýry pro návrh produktu.
3. Koncept a prototyp – specifikace problému, vytvoření a prezentace konceptu, typy prototypů, výpočty a návrh modelu.
4. Mechanismy 1 – přehled základních mechanismů a s tím spojených výpočtů.
5. Mechanismy 2 – přehled základních mechanismů a s tím spojených výpočtů.
6. Poddajné mechanismy – moderní alternativa ke klasickým sestavovaným mechanismům.
7. CAD a jeho možnosti – CAD nástroje, formáty, reprezentace těles, algoritmické modelování a generativní design.
8. 3D tisk – přehled technologií (polymery).
9. 3D tisk – přehled technologií (kovy a ostatní).
10. 3D tisk – návrh dílů a sestav pro 3D tisk.
11. Digitální výroba a budoucí trendy – nástroje využívané (nejen) FabLaby (nejen) pro výrobu prototypů.
12. 3D skenování a reverzní inženýrství – moderní způsob získání dat pro výrobu.
13. Shrnutí probírané látky, exkurze k aditivním technologiím.

Laboratorní cvičení

12 hod., povinná

Osnova

1. 3D tisk – seznámení a zaškolení
2. Laserová řezačka – seznámení a zaškolení
3. 3D tisk dílů
4. Zpracování vytištěných dílů
5. Sestavení prototypu
6. Testování prototypu

Cvičení s počítačovou podporou

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Koutecký, Ph.D.
Ing. Petr Křivohlavý

Osnova

1. Úvod do předmětu, zadání projektů; Solidworks – náčrt, modelování dílů
2. Solidworks – modelování sestav
3. Koncept projektu
4. Solidworks – parametrizace, pokročilé modelování
5. Solidworks – animace
6. Solidworks – testový příklad
7. Prezentace – obhajoba projektu