Projekt CENTEM

Výzkumný program C3 Laserové technologie pro zpracování a analýzu materiálů

Zahájení: Q1/2011

Vedoucí výzkumného programu: doc. Ing. Milan Honner, Ph.D.

Cíle programu (včetně výstupů, výsledků, milníků a specifikace skupin uživatelů):

Program CENTEM 3 má tři dlouhodobá témata výzkumu:

  • Laserové technologie pro zpracování materiálů
  • Metody měření termomechanických procesů
  • Metody měření termomechanických vlastností materiálů

Získání nových znalostí o konstrukci a řízení moderních laserových technologických systémů a nových znalostí o procesech působení výkonných laserů na materiál pro dosažení určitých funkčních vlastností povrchové vrstvy, které v ČR umožní jejich široké průmyslové nasazení.

Výstup a1. Zprovoznění prototypu inovovaného laserového robotizovaného technologického systému pro tepelné zpracování a povlakování materiálů na bázi výkonného HPDD laseru. (12/2012)

Výstup a2. Zprovoznění prototypu nového laserového technologického systému pro tepelné zpracování, svařování, řezání a povlakování na bázi výkonného pevnolátkového laseru. (12/2011)

Výstup a3. Zprovoznění prototypu nového laserového mikroobráběcího technologického systému pro značení, rýhování a povrchové strukturování na bázi výkonného vláknového laseru. (12/2011)

Výstup a4. Zprovoznění prototypu nového laserového technologického systému pro přesné mikroobrábění materiálů. (12/2012)

Výstup a5. Zpracování a zveřejnění nabídky (v tištěné a elektronické formě) využití vytvořených laserových technologických systémů pro průmyslové společnosti. (12/2013)

Výsledek a1. Prototyp laserového technologického systému pro tepelné zpracování a povlakování materiálů. (12/2012)

Výsledek a2. Prototyp laserového technologického systému pro tepelné zpracování, svařování, řezání a povlakování. (12/2011)

Výsledek a3. Prototyp mikroobráběcího technologického systému s kontinuálním laserem. (12/2011)

Výsledek a4. Prototyp mikroobráběcího technologického systému s pulzním laserem. (12/2012)

Výsledek a5. Ověřené technologie využívající vyvinutých laserových technologických systémů v průmyslu. (12/2014)

Cílová skupina: Průmyslové společnosti využívající či zavádějící do výroby laserové technologické systémy pro tepelné zpracování, navařování a povlakování materiálů (klasická i jaderná energetika, výroba nástrojů, automobilový průmysl), pro obrábění, řezání, svařování a povlakování materiálů (výroba strojů a jejich součástí, potravinářský průmysl), pro mikroobrábění materiálů (elektrotechnický a elektronický průmysl, solární energetika).

Cílem je získání takových nových znalostí o moderních laserových a optických metodách měření termomechanických polí, které v ČR umožní jejich průmyslové nasazení v optimalizaci technologií zpracování materiálů využívajících intenzivních zdrojů tepla a ve vývoji dopravních prostředků.

Výstup b1. Sestavení nového systému pro synchronizované velmi rychlé měření dopadajícího záření laseru, povrchem emitovaného a odráženého záření. (12/2013)

Výstup b2. Sestavení nového komplexního měřicího systému na bázi systémů pro bezkontaktní měření teplotních a deformačních polí. (12/2013)

Výstup b3. Zpracování a zveřejnění nabídky (v tištěné a elektronické formě) na využití moderních laserových a optických metod měření teplotních a deformačních polí. (12/2014)

Výsledek b1. Funkční vzorek měřicího systému pro zachycení časového průběhu fázových a strukturních změn materiálu probíhajících v řádu nanosekund. (12/2013)

Výsledek b2. Funkční vzorek měřicího systému pro měření teplotních a deformačních polí v technologiích laserového zpracování materiálů. (12/2013)

Výsledek b3. Vytvoření a implementace metodiky měření teplotních a deformačních polí pro optimalizaci klíčových konstrukčních uzlů dopravních prostředků využitím nového brzdového a automobilového stendu. (12/2014)

Cílová skupina: Průmyslové společnosti a výzkumně-vývojová pracoviště využívající technologie s intenzivními zdroji tepla (laserové technologie, ale i žárové nástřiky, obloukové svařování, indukční kalení, plazmové řezání, apod.). Výrobci dopravních prostředků (automobilový průmysl) a jejich subdodavatelé.

Cílem je vytvoření nových měřicích systémů a výzkum metod měření tepelných, optických a mechanických vlastností materiálů, zejména povlaků a tenkých vrstev.

Výstup c1. Zprovoznění inovovaného víceúčelového měřicího systému pro měření teplotních a spektrálních závislostí emisivity povrchu materiálu. (12/2012)

Výstup c2. Sestavení nového víceúčelového měřicího systému pro měření tepelných vlastností povrchů materiálů a tenkých vrstev (tepelná efuzivita, tepelná vodivost). (12/2013)

Výstup c3. Zprovoznění nového víceúčelového měřicího systému pro výzkum nových metod hodnocení vzniku a relaxace povrchových zbytkových napětí a pro měření hloubkového profilu zbytkových napětí jejich uvolněním pomocí laserové ablace. (12/2013)

Výstup c4. Zprovoznění nového testovacího systému s mechanickým analyzátorem pro cyklické zatěžování vzorků materiálů. (12/2014)

Výstup c5. Zapojení čtyř nových měřicích systémů do spoluprací s průmyslovými či výzkumnými pracovišti. (12/2015)

Výsledek c1. Funkční vzorek měřicího systému pro analýzy emise záření povrchu materiálu. (12/2012)

Výsledek c2. Funkční vzorek měřicího systému pro analýzy tepelných vlastností povrchů materiálů. (12/2013)

Výsledek c3. Funkční vzorek laserového měřicího systému pro analýzy zbytkových napětí v materiálu. (12/2013)

Výsledek c4. Funkční vzorek měřicího systému pro analýzy mechanických a únavových vlastností materiálů. (12/2014)

Výsledek c5. Publikace článků s výsledky výzkumu vlivu parametrů jednotlivých metod na výsledek měření. (12/2015)

Cílová skupina: Společnosti vyrábějící materiály či strojní součásti zejména pro energetiku (klasickou, jadernou i solární) a automobilový průmysl.

Souhrn publikací pro všechny cíle programu: Během 4 let řešení projektu předpokládáme, že výstupem budou publikace v počtu minimálně 10 článků v odborných časopisech.

Klíčové metodologické přístupy, klíčové výzvy, klíčové vybavení:

Pracoviště žadatele je v oblasti laserových technologií a termomechaniky již nyní významnou laboratoří v ČR a již nyní poskytuje průmyslu žádané služby. Hlavním záměrem výzkumného programu, podpořeného dovybavením moderními přístroji, je posunout se na úroveň výzkumných center laserových technologií, která již úspěšně působí v některých zemích EU. Takové pracoviště pak bude sloužit českému průmyslu ale i výzkumným pracovištím jako znalostní základna pro průmyslové aplikace různých laserových technologií a zejména bude schopné účinně různými formami podpořit zavádění nových laserových technologií do českého průmyslu. Takové pracoviště v současnosti v ČR neexistuje a je proto motivací výzkumného programu CENTEM 3 ho vytvořit.

Pro naplnění navrženého výzkumného programu jsou požadovány investice v celkové výši 55 mil. Kč rozložené do tří let. Hlavní část těchto investic bude sloužit k vytvoření nových laserových technologických systémů pro makro i mikro zpracování materiálů a to v rozšířených výzkumných konfiguracích. Podobné systémy dosud nejsou k dispozici na žádném výzkumném pracovišti v ČR. Druhá část investic bude využita k pořízení moderních měřících systémů zejména pro bezkontaktní analýzy teplotních a deformačních polí při působení výkonných laserů na materiál a významně tím přispějí k objasnění a optimalizaci laserových technologických procesů. Třetí část investic bude sloužit zejména k pořízení přístrojového vybavení pro vývoj nových zejména laserových metod měření optických, tepelných a mechanických vlastností materiálů.