Experimentální úlohy v předmětu „Technické materiály a moderní technologie“
(FRVŠ 672/2007)
Řešitel: Mgr. Hana Lapšanská
Anotace
Aplikovaná fyzika je studijní obor, který svým studentům poskytuje vzdělání nejen v teoretických disciplínách fyziky, ale především v oblasti jejich aplikací. Jedním z akreditovaných předmětů tohoto oboru na Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého v Olomouci jsou „Technické materiály a moderní technologie“, který garantuje Společná laboratoř optiky Univerzity Palackého a Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky. Studenti fyzikálních oborů jsou v rámci tohoto předmětu informováni o aktuálním stavu dané problematiky a o základních principech jednotlivých technologií.
S řadou oblastí moderních technologií je spojen laser. V současné době jsou již vysokovýkonové lasery běžně požívány ve strojírenství k řezání, vrtání a svařování forem i samotných konstrukcí, ale také k povrchovým úpravám materiálů a jejich popisování. Díky vývoji nových typů laserových systémů, které poskytují kvalitnější svazek, vyšší výkon a především také vyšší účinnost, lze předpokládat i další rozšiřování okruhu laserových aplikací.
Tyto trendy je nutné sledovat i z pohledu přípravy budoucích odborníků. Studenti fyzikálních a technických oborů by měli být seznámeni nejen s principem generace laserového záření, ale také se samotnou konstrukcí laserových systémů a základy jednotlivých aplikací.
Cílem tohoto projektu je rozšíření výuky laserových technologií v rámci uvedeného předmětu. Podrobněji by měla být probrána problematika laserového řezání a svařování. Jde o nejčastěji používané průmyslové aplikace laserového záření. S ohledem na tuto skutečnost budou navrženy i úlohy, které doplní teoretický výklad, a díky nimž se studenti seznámí také se samotnou prací s laserovým systémem. Úlohy budou reprezentovat aktuální problematiku řešenou v naší laboratoři a budou zaměřeny na materiály, při jejichž zpracování lze výrazně demonstrovat vliv jednotlivých pracovních parametrů laserového systému na samotný proces výroby i kvalitu produktu.
K realizaci navržených úloh bude použit univerzální pulsní laserový systém LASAG KLS 246 - 102 s průměrným výkonem 150 W. Tento systém disponuje nastavitelným rezonátorem. Změnou polohy zadního zrcátka je možné měnit délku rezonátoru, a tím i vlastnosti vystupujícího laserového svazku. Díky tomu lze uvedený systém použít pro řadu laserových technologických aplikací, a představuje tak optimální nástroj pro laboratorní použití i výuku.
Cílem realizace úloh je seznámení studentů s laserovým systémem, jeho ovládáním a postupy při řešení konkrétních problémů od přípravy materiálu, počítačového programu řídícího systém, přes optimalizaci pracovních parametrů až po základní posouzení kvality produktu. Studenti tak získají alespoň minimální zkušenosti týkajících se dané problematiky a uvědomí si vliv jednotlivých parametrů.
Po absolvování úloh bude zařazena exkurze do některé z firem v olomouckém regionu, v níž se laserové technologie běžně využívají ve výrobě. Studenti tak mohou porovnat experimentální laboratorní práci se samotnou velkovýrobou.
Přínosem projektu bude prohloubení znalostí studentů fyzikálních oborů o laserových technologiích a díky řešení praktických úloh mají studenti jedinečnou příležitost získat alespoň základní praktické zkušenosti s používáním laserového svazku k obrábění materiálů.
Charakteristika řešitelského kolektivu
Řešitel: Mgr. Hana Lapšanská,
studentka doktorského studijního programu Fyzika, oboru Aplikovaná fyzika, odborné zaměření na laserové technologie.
Vzdělání:
Výběr z publikací:
- Lapšanská, H., Chmelíčková, H., Havelková, M., Čtvrtlík, R.: Simulace svařování v programu SYSWELD. In Trendy technického vzdělávání 2005, 21. - 22. 6. 2005, Olomouc, Česká republika, (2005) 456-459, ISBN 80-7220-227-8.
- Chmelíčková, H., Lapšanská, H., Čtvrtlík, R.: Laser beam profile analyse. Proc. of the SPIE International Symposium - Optical Metrology 2005, June 13 - 17, 2005, Munich, Germany, Proc. SPIE 5856 (2005) 1014-1021, ISSN 0277-786X, ISBN 0-8194-5856-2.
- Lapšanská, H., Chmelíčková, H.: Laserové řezání tenkých kovových plechů. Acta Mechanica Slovaca, 1/2006, ročník 10 (2006) 295 - 302, ISSN 1335-2393.
- Lapšanská, H., Chmelíčková, H.: Processing parameters optimisation in laser cutting of thin metal sheets with pulsed Nd: YAG laser. In 23rd DANUBIA-ADRIA Symposium on Experimental Methods in Solid Mechanics, September 26 - 29, 2006, Podbanské, Slovakia. Proceedings of Extended Abstracts, 2006, pp. 27-28, ISBN 80-8070-589-5.
- Chmelíčková, H., Halenka, V., Lapšanská, H., Havelková, M.: Alumina laser welding optimization. In XV. CZECH-POLISH-SLOVAK OPTICAL CONFERENCE Wave and Quantum Aspects of Contemporary Optics, September 10 - 15, 2006, Technical University Liberec, Czech Republic. Book of Abstracts, 2006, pp. 68-69, ISBN 80-86742-13-X.
- Chmelíčková, H., Lapšanská, H.: Nové trendy v oblasti pevnolátkových laserů. Zpráva č. 287/SLO/2006, SLO UP a FZÚ AV ČR, Olomouc, 2006, 26 stran.
První spoluřešitel: prof. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc.,
vedoucí Společné laboratoře optiky Univerzity Palackého a Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky.
Vzdělání:
304 publikací v časopisech a sbornících z konferencí, 70 výzkumných zpráv, 13 patentů a autorských osvědčení, 1 monografie, více než 300 znaleckých posudků (soudní znalec v oboru strojírenství). Školitel a konzultant diplomových a disertačních prací, řešitel grantových projektů.
Druhý spoluřešitel: Mgr. Veronika Kainzová,
studentka doktorského studijního programu Fyzika, oboru Didaktika fyziky.
Vzdělání:
Další spoluřešitel: Viktor Halenka
student 5. ročníku oboru Aplikovaná fyzika.
