Soutěžní projekt zvýšil úroveň semestrálního projektu

Na Vysoké škole báňské - Technické univerzitě Ostrava Fakultě strojní probíhala v zimním semestru 2007/2008 soutěž hodnotící nejlepší semestrální projekty. Tuto soutěž vyhlásila společnost Visteon-Autopal v rámci předmětu „Počítačová podpora konstrukčních prací“ provozovaného Katedrou výrobních strojů a konstruování.

Předmět „Počítačová podpora konstrukčních prací“ je na Fakultě strojní, VŠB - Technické univerzity Ostrava vyučován již řadu let. Zahrnuje výuku 3D modelování a základy technických výpočtů prostřednictvím metody konečných prvků. Jako softwarový nástroj zde slouží CAD/CAM/CAE systém I-DEAS společnosti Siemens PLM Software, který využívají nejen vývojáři ve společnosti Visteon - Autopal, ale také na mnoha dalších místech v průmyslové praxi.

Společnost Siemens PLM Software od roku 2001 realizuje plán přechodu stávajících zákazníků I-DEAS na systém NX, přičemž plně respektuje potřeby uživatelů I-DEAS.  
 
Plán se zaměřuje na strategické cíle zákazníků používajících I-deas tak, aby přechod z I-DEAS na NX byl nejen úspěšný, ale zachoval jejich investici a duševní vlastnictví obsažené v existujících I-DEAS datech. Tento strategický plán zahrnuje I-DEAS i Team Data Manager (TDM) a představuje přechod z I-deas a TDM na NX a Teamcenter Engineering.

Hardwarově komfortně sloužila pracovna grafických stanic SUN, vybavená výkonnými počítači se 2 procesory AMD OPTERON 2,8 GHz a 4 GB RAM. Tuto moderně vybavenou pracovnu pro univerzitní využití zde provozuje Centrum informačních technologií.

Sestavení soutěžního projektu pro studenty tak, aby byl smysluplný a s očekávanými výsledky vyžaduje zřetel na mnoho specifických vstupních parametrů.

Pro tento projekt byl tedy hledán předmět, který splňuje zejména základní vlastnosti:

• rozsah a obtížnost pro studenty reálně zvládnutelná během jednoho semestru (cca 12 týdnů),
• co nejlépe hodnotitelné výstupy projektu podle předem daných a jasných kritérií,
• předmět z reálné praxe a pokud možno také zajímavý.

Na základě uvedených aspektů bylo vybráno řešení tvaru rámu světelného modulu. Jedná se o relativně jednoduchý díl, ale to jen na první pohled. Rám světelného modulu slouží jako nosný prvek pro světelný projektor. Projektor spolu s rámem a případně s dalšími komponenty tvoří celek zvaný světelný modul. Světelný modul je součástí světlometu automobilu.

Dominující aspekt takového projektu představuje řešení geometrie tvaru rámu tak, aby splňoval definované podmínky tuhosti a zároveň minimalizace objemu hmoty tohoto rámu. Hlavním důvodem minimalizace objemu je snaha o snižování výrobních nákladů úsporou množství použitého materiálu a také obecný tlak na snižování hmotnosti automobilových komponentů. Podmínky tuhosti zde definuje spodní hranice hodnoty 1. vlastní frekvence soustavy světelného modulu. To z důvodu rozkmitu světla při provozu světlometu a jeho vlivu na vnímání lidského oka.

Jestliže se jedná o řešení geometrického tvaru jediného dílu, úloha svým rozsahem může odpovídat rozsahu zvládnutelnému během jediného semestru. To však za podmínek, že vše ostatní je předem důkladně připraveno, včetně detailního návodu na sestavení výpočtové MKP úlohy a dalších materiálů.

Zadání vyžaduje exaktní definici veškerých důležitých vstupních parametrů:

• Využití systému I-DEAS.
• Vstupní geometrický tvar, základní rozměrové prvky, úchytné části, maximální objemová obálka.
• Tloušťka stěn rámu vnějších, minimální a doporučená.
• Tloušťka stěn rámu vnitřních - žebra, minimální a doporučená.
• Obecný požadavek na tvar z hlediska vyrobitelnosti prostřednictvím dvoudílné formy s dělící rovinou.
• Typ použitého prvku sítě rámu pro MKP výpočtový model.
• Maximální velikost prvku sítě.
• Definice sestavení výpočtového modelu a zejména okrajových podmínek.
• Vlastnosti materiálu rámu.
• Minimální hodnota 1. vlastní frekvence soustavy s rámem: 80 Hz při pokojové teplotě.
• Termín odevzdání projektu.

• Základy 3D modelování v modulu „Design“ systému I-DEAS.
• Základy výpočtů MKP v modulu „Simulation“ systému I-DEAS.
• Popis problematiky konstrukce rámu světelného modulu a sestavení výpočtového modelu simulujícího sestavu světelného modulu.
• Samostatná práce studentů na projektu.

Po celou dobu realizace soutěžního projektu jsme jako autoři akce byli plni očekávání, zda a jaké výsledky se dostaví. Již však při průběžném sledování závěrečné fáze projektu, kdy studenti samostatně a snaživě pracovali za účelem dosažení co nejlepších parametrů rámu, bylo zřejmé, že se v závěru semestru bude sklízet ovoce.

Poslední termín pro odevzdání soutěžního projektu byl stanoven na 18. ledna 2008, jako poslední den semestru. Dvacet z 38 studentů odevzdalo projekt do termínu a ve stavu zařaditelném do hodnocení v rámci vyhlášené soutěže. Z těchto projektů byl sestaven žebříček seřazený podle dosažené hodnoty objemu rámu. Dále následovalo setkání na půdě vyhlašovatele soutěže společnosti Visteon-Autopal v Novém Jičíně. Zde byli vybráni 4 nejlepší studenti na základě jejich výsledků projektu a dále se rozhodlo, že boj o první 3 místa proběhne formou závěrečných prezentací těchto 4 studentů. Dále byli navrženi další 4 studenti na mimořádné ocenění za specifické vlastnosti výsledků jejich projektů. Do termínu závěrečného vyhlášení výsledků byly dodány ještě další projekty a celkem se tedy sešlo 35 hotových projektů. Z těchto projektů byl sestaven celkový žebříček zahrnující všechny odevzdané projekty.

Závěrečné vyhlášení výsledků soutěžního projektu proběhlo dne 20. února 2008 na VŠB - Technické univerzitě v Ostravě-Porubě za účasti děkana Fakulty strojní Prof. Ing. Petra Horyla, CSc., proděkanky Doc. Ing. Sylvy Drábkové, Ph.D. a Dr. Ing. Anny Plchové, vedoucího katedry výrobních strojů a konstruování Doc. Dr. Ing. Ladislava Kováře a dalších zástupců za univerzitu a společnost Visteon-Autopal.

První tři ceny byli uděleny studentům:
1. místo: Jan Chrástek
2. místo: Josef Oleksik
3. místo: Patrik Sniehotta

Mimořádné ceny za realizace projektu si zasloužili:
Radim Slanina
Michal Dvořáček
Jiří Poláček
Petra Richterová

Zástupci společnosti Visteon-Autopal nechali podle 4 nejlepších projektů vytvořit prostřednictvím technologie Rapid Prototyping fyzické modely rámů. Zejména pro autory z řad studentů to bylo zajímavé setkání s reálnými hmatatelnými prototypy jejich výtvorů, které dosud znali pouze z virtuálního prostředí CAD systému.

Myšlenka zařazení takového soutěžního projektu do výuky u mne vznikla již dávno. Realizace se však neobejde bez aktivní spolupráce ze strany praxe.  Díky odhodlání a aktivnímu přístupu Ing. Veroniky Prudilové, Ing. Vladimíra Dobruše a Ing. Jaroslava Schwarze za společnost Visteon-Autopal se v roce 2007 vše mohlo odehrát.
Projekt navodil ve výuce při práci studentům konkurenční atmosféru, která přispěla nejen ke zvýšení aktivity a zájmu, ale také hlavně k samostatnosti studentů při realizaci. Série všech výsledků projektu, ať už více nebo méně úspěšných, vypovídá o tom, že každý ze studentů do své práce vložil své osobité myšlení a kus dobré práce. Těm nejlepším studentům patří gratulace a všem zúčastněným poděkování za vynikající spolupráci.
Právě takový projekt se stal vzorovým představitelem reálné spolupráce univerzity s průmyslovou praxí.

Autor pracuje na Katedře výrobních strojů a konstruování Fakulty strojní, VŠB - Technická univerzita Ostrava.