Laboratorij, oprema i aktivnost Zavoda

ZAVOD ZA STROJARSKE KONSTRUKCIJE

 

Aktivnosti Zavoda za strojarske konstrukcije obuhvaćaju cjelokupan proces razvoja i projektiranja proizvoda – od početnog koncepta do eksperimentalne verifikacije gotovih konstrukcija.

Na Zavodu se provodi dizajn konstrukcija primjenom CAD alata, proračun i analiza konstrukcija korištenjem analitičkih izraza i numeričkih metoda, ponajprije metodom konačnih elemenata, uz optimiranje konstrukcijskih rješenja. Eksperimentalne aktivnosti obuhvaćaju planiranje i provedbu ispitivanja na modelima i gotovim proizvodima, obradu eksperimentalnih podataka te usporedbu s numeričkim modelima.

Znanstveno‑istraživački rad Zavoda i suradnja s gospodarstvom usko su povezani te čine temelje za stalno unaprjeđenje nastavnog procesa. Rezultati istraživanja objavljuju se u znanstvenim i stručnim časopisima te zbornicima međunarodnih konferencija, a na Zavodu je izrađen veći broj završnih, diplomskih, specijalističkih radova i doktorskih disertacija.

Djelatnici Zavoda sudjeluju u rješavanju problema iz prakse u području projektiranja, proizvodnje i eksploatacije, kroz revizije proračuna i projekata, ekspertize loma i oštećenja konstrukcija, redizajn i idejni razvoj proizvoda te izradu stručnih elaborata i tehničkih mišljenja.

U sklopu Zavoda za strojarske konstrukcije, a za potrebe nastavnog procesa, znanstveno-istraživačke djelatnosti, odnosno suradnje s gospodarstvom, u funkciji su slijedeći laboratoriji:

• Laboratorij za strojarske konstrukcije
• Laboratorij za mehanička ispitivanja
• Laboratorij za konstruiranje, numeričko modeliranje i optimiranje konstrukcija

 

LABORATORIJ ZA STROJARSKE KONSTRUKCIJE

Ovaj laboratorij pruža sveobuhvatnu istraživačku i razvojnu podršku za inženjersku praksu, znanstveno istraživanje i industrijsku primjenu. Laboratorij za strojarske konstrukcije raspolaže naprednom opremom za aditivnu proizvodnju, brzo prototipiranje, 3D skeniranje, reverzibilni inženjering te preciznu CNC i lasersku obradu.

• QIDI TECH X-Max Large Size 3D Printer – industrijska FDM tiskarica sa zatvorenom radnom komorom i volumenom ispisa 300 × 250 × 300 mm. Opremljena dvama Direct Drive ekstrudorima s maksimalnom temperaturom mlaznice do 300 °C, omogućava ispis tehničkih materijala: PLA, ABS, PETG, nylon, polycarbonate (PC) i vlakna ojačana ugljikom (CF-reinforced filamenti). Grijana radna ploča i kontrolirani temperaturni uvjeti osiguravaju stabilnost ispisa zahtjevnih materijala. Automatsko niveliranje, nastavak nakon nestanka struje i WiFi nadzor čine je pouzdanom platformom za funkcionalne prototipove.
• Creality K2 Plus Combo – Profesionalna FDM platforma – velika FDM tiskarica s volumenom ispisa 350 × 350 × 350 mm, dizajnirana za zahtjevne industrijske projekte. Maksimalna brzina 600 mm/s i ubrzanje 30.000 mm/s² omogućavaju brz razvoj. Direct-drive ekstruder podržava raznoliki spektar materijala, s mogućnošću rada i s PA-CF (carbon-fiber poliamid) filamentima. Zatvorena komora s grijanjem do 60 °C, AI nadzor ispisa i CFS multicolor sustav (do 16 boja u jednom projektu) čine je idealom za serijski razvoj i kompleksne montaže.
• Resin 3D Tiskarnice – LCD tehnologija
• Anycubic Photon Mono X 6Ks – napredni LCD resin printer s 9,1-inčnim 6K monokromatskim ekranom za ultra-precizne detalje. Volumen ispisa 195,8×122,4×200 mm, brzina do 60 mm/h s dual-linear Z-vodilicama osiguravaju izuzetnu točnost. LightTurbo Matrix UV izvor svjetla i laserom gravirana aluminijska platforma omogućavaju ravnomjernu izloženost i dobru adheziju. Osobito pogodan za precizne minijature, medicinske modele, dental aplikacije i komponente s ultra-finim detaljima (< 0,1 mm).
• Anycubic Wash & Cure 3.0 – post-produkcijska 2-u-1 stanica za resin modele. Kapacitet 3 litre (pranje) i 4 litre (stvrdnjavanje). Flexicure Gooseneck UV tehnologija s 30.000 µW/cm² omogućava učinkovito stvrdnjavanje teško dostupnih područja. 10 LED dioda (405 nm) za ravnomjerno stvrdnjavanje, UV-blokirajući poklopac koji filtrira 99,9% UV zraka. Tih rad (< 65 dB) s jednostavnom touch kontrolom.
• Creality CR-Scan Raptor – prijenosni profesionalni industrijski 3D skener s hibridnom tehnologijom: kombinacija planog laserskog 7-linijskog skenera i NIR (strukturirano infracrveno svjetlo). Raspon od 5 × 5 × 5 mm do 2000 × 2000 × 2000 mm bez potrebe za sprejevima na crnim/metalnim površinama. Točnost 0,02 mm (plavi laser) i 0,1 mm (NIR). Brzina skeniranja 60 fps (laser) i 20 fps (NIR). 24-bitno full-color mapiranje s LED osvjetljenjem, anti-shake algoritmi (IMU), kompatibilnost s OBJ, STL, PLY formatima. Idealan za reverzni inženjering, kontrolu kvalitete i 3D dokumentaciju.
• CNC Glodalica TwoTrees TTC6050 s 500W Spindle Kit – svestrana CNC stanica s radnom površinom 600 × 500 × 100 mm. Robusna aluminijska konstrukcija s 500 W vretenom (12.000 rpm, moguća nadogradnja na 800 W) omogućava obradu drva, MDF-a, akrilnih ploča, aluminija, bakra, nehrđajućeg čelika i plastike. GRBL firmware kompatibilan s Fusion360, VCarve i drugim CAM softverima. CNC Vacuum Cleaner (Monster M1) dodatak skuplja čestice tijekom obrade. Precizne mehanike čini je pogodnom za detaljne radove i kompleksne oblike.
• Snapmaker Ray 20W – Laserski graver i rezanje – profesionalna laserska stanica s 20 W poluvodičkim laserom (450-460 nm) i radnom površinom 400 × 600 mm. Brzina do 500 mm/s s industrijskih linearnih vodilica omogućava precizno graviranje i rezanje. Sposobnost rezanja do 10 mm debljine kontrplaka u jednom prolazu. Air Assist tehnologija poboljšava kvalitetu reza. Laser Class 1 sertifikacija s zaštitnim pločama i senzorima vrata. Kompatibilan s Snapmaker Luban i LightBurn softverom.

 

LABORATORIJ ZA MEHANIČKA ISPITIVANJA

Ovaj laboratorij opremljen je vrhunskim sustavima za karakterizaciju materijala i analizu lomnog ponašanja komponenti. Ključ laboratorijske infrastrukture čini servo-hidraulička dinamička kidalica MTS Landmark 370.25 (250 kN) koja omogućuje širok spektar statičkih, dinamičkih i zamornih ispitivanja, uključujući ispitivanja loma poput CTOD-a, J-integrala i zamorne propagacije pukotine. Uz nju, elektromehanička statička kidalica MTS Exceed E45 (100 kN) pruža visoku preciznost pri vlačnim, tlačnim, savojnim kao i drugim standardiziranim ispitivanjima. Laboratorij raspolaže i naprednim optičkim 3D sustavom za digitalnu korelaciju slike – ZEISS ARAMIS Adjustable 12M 3D – koji omogućuje beskontaktno mjerenje pomaka i deformacija u realnom vremenu, te služi kao ključan alat za validaciju numeričkih FEM modela i detaljnu analizu mehanike loma. Dodatnu specijaliziranu opremu čini automatizirani robotski sustav MRX X-Raybot HFX120 za nerazorno mjerenje zaostalih naprezanja difrakcijom X zraka, primjenjiv u laboratorijskim i terenskim uvjetima. Laboratorij posjeduje i više mjernih pojačala (Quantum MX840A, MX410, MX1615B te HBM MGCplus ABx22A) za visokoprecizna tenzometarska mjerenja na različitim konstrukcijama, ispitnim uzorcima i materijalima. Za potrebe numeričkog modeliranja i simulacija, laboratorij koristi radnu stanicu DELL Precision 7960 opremljenu komercijalnom verzijom softvera Simulia Abaqus i Sigma Rohr2, čime je osiguran visok kapacitet za statičke i  nelinearne analize, simulacije loma i multifizikalne proračune. Zahvaljujući kombinaciji eksperimentalnih i numeričkih kapaciteta, laboratorij nudi usluge ispitivanja materijala, analize naprezanja i deformacija, karakterizacije loma, ispitivanja zaostalih naprezanja, validacije numeričkih modela, kao i stručna tehnička savjetovanja za industriju i istraživačke projekte. U nastavku su prikazane osnovne specifikacije raspoložive opreme.

Servo-hidraulička dinamička kidalica nazivne sile 250 kN:

• MTS Landmark 370.25 (250 kN)
• MTS Landmark 370.25 je univerzalna servo-hidraulička kidalica koja se koristi za statička i dinamička ispitivanja materijala i komponenti. Neke od mogućnosti:
  • Vlačno ispitivanje za određivanje čvrstoće, modula elastičnosti, granice razvlačenja i istezanja.
  • Tlačno ispitivanje za analizu ponašanja materijala pod tlakom.
  • Savojno ispitivanje za procjenu duktilnosti i karakterizaciju mehaničkih svojstava pri savijanju (savijanje u 3 i 4 točke).
  • Niskociklički i visokociklički zamor za ispitivanje trajnosti materijala.
  • Dinamička ispitivanja komponenti.
  • Određivanje lomne žilavosti (CTOD, J-integral) i analiza loma.
  • Zamorna propagacija pukotine.
  • Uz dodatne čeljusti, pribor i prihvate, moguće se prilagoditi svim vrstama ispitivanja.

Elektro-mehanička statička kidalica nazivne sile 100 kN

• MTS Exceed E45 (100 kN)
• MTS Exceed E45 je elektromehanička univerzalna kidalica koja se koristi za statička ispitivanja materijala i komponenti. Neke od mogućnosti:
  • Vlačno ispitivanje za određivanje čvrstoće, modula elastičnosti, granice razvlačenja i istezanja.
  • Tlačno ispitivanje za analizu ponašanja materijala pod tlakom.
  • Savojno ispitivanje za procjenu duktilnosti i karakterizaciju mehaničkih svojstava pri savijanju (savijanje u 3 i 4 točke).
  • Uz dodatne čeljusti, pribor i prihvate, moguće se prilagoditi svim vrstama ispitivanja.

3D optički sustav za digitalnu korelaciju slike (DIC)

• ZEISS ARAMIS Adjustable base 12M 3D
• Zeiss Aramis Adjustable 12M 3D je optički sustav za digitalnu korelaciju slike (DIC) koji omogućuje beskontaktno mjerenje pomaka, deformacija i brzina na površini uzorka. U kombinaciji s MTS Landmark i Exceed omogućuje:
  • 3D mjerenje deformacija tijekom vlačnih, tlačnih, savojnih i zamornih ispitivanja.
  • Praćenje lokalnih naprezanja i pukotina u realnom vremenu, idealno za istraživanja u mehanici loma (CTOD, J-integral).
  • Validaciju numeričkih modela usporedbom eksperimentalnih polja deformacija i pomaka.
  • Zbog mogućnosti prilagodbe kamera, te uz dodatne kalibracijske objekte, mjerenja moguća i na malim i velikim mjernim volumenima.

Automatizirani sustav za mjerenje zaostalih naprezanja u laboratoriju i na terenu

• MRX X-Raybot HFX120
  • Automatizirani sustav za bezkontaktno i nerazorno mjerenje zaostalih naprezanja difrakcijom X-zraka. Sastoji se od 6-osne robotske ruke, X-ray detektora, X-ray cijevi, laboratorijskog radnog stola, uređaja za elektropoliranje te pripadajućih softverskih rješenja. Sustav je sukladan standardima NF EN ISO 12100, NF C74-100, NF EN 15305.

Mjerna pojačala za tenzometarska mjerenja

• QuantumX MX840AQuantumX MX410Quantum MX1615BHBM-MGCplus ABx22A
• QuantumX MX840A je 8 kanalno mjerno pojačalo s 24-bitnim A/D konverterima. Svaki kanal podržava petnaest različitih tipova pretvornika. Uređaj raspolaže s 8 internih pojačala, a omogućava precizna mjerenja signala elektrootpornih mjernih traka. Frekvencija prikupljanja podataka je 19200 Hz po kanalu.
• QuantumX MX410 pojačalo ima četiri pojedinačno konfigurabilna ulaza, svaki električno izoliran i svaki s analognim izlazom. Digitalizacija se provodi s visokom rezolucijom od 24 bita, dok brzina uzorkovanja do 96 kHz po kanalu omogućuje mjerenje dinamičkih veličina visokom kvalitetom mjerenja.
• Quantum MX1615B za spajanje tenzometarskih traka u punoj, pola ili četvrtinskoj mostnoj konfiguraciji. Napajanje mosta: DC ili nosiva frekvencija s 1200 Hz. Integrirani završni otpornik za četvrtinski most od 120 i 350 Ohm. Brzina podataka: max. 20 kS/s, TEDS podrška.
• HBM-MGCplus ABx22A mjerno pojačalo ima ukupno 24 mjerna kanala klase točnosti 0,05. Broj mjernih kanala je 2×8 za mjerenje punim, polu i četvrt mostom za eletrootporne mjerne trake. Mjerno pojačalo je namijenjeno za mjerenje: deformacija, naprezanja, sila, pomaka, brzina, ubrzanja, tlaka, i sl. Mjerenja mogu biti statička ili vremenski promjenjiva.

Radna stanica vrhunskih performansi opremljena komercijalnom verzijom softvera Abaqus i Rohr2

• DELL Precision 7960 Tower Workstation
  • Konfiguracija radne stanice: Intel® Xeon® w7-3565X (82.5MB Cache, 32 jezgre, 64 threads, frekvencija 2.5GHz to 4.8GHz Turbo 335W) 512 GB, DDR5, 4800 MT/s, RDIMM, ECC, Nvidia RTX 2000 Ada, 16 GB GDDR6.
• Komercijalni softveri raspoloživi na radnoj stanici:
  • SIMULIA Abaqus
  • Sigma Rohr2

 

LABORATORIJ ZA KONSTRUIRANJE, NUMERIČKO MODELIRANJE I OPTIMIRANJE KONSTRUKCIJA

Osnovna namjena laboratorija za konstruiranje, numeričko modeliranje i optimiranje konstrukcija jest edukacija studenata stručnog, sveučilišnog i doktorskog studija u području konstruiranja, oblikovanja i računalnog proračuna konstrukcija.

Laboratorij se također koristi za izradu diplomskih i doktorskih radova, provođenje znanstveno-istraživačkog rada te stručno usavršavanje i provedbu specijaliziranih tečajeva namijenjenih polaznicima iz gospodarstva. Laboratorij površine približno 30 m² smješten je u zgradi I Strojarskog fakulteta u Slavonskom Brodu, Trg Ivane Brlić-Mažuranić 2, pri Zavodu za strojarske konstrukcije.

Raspolaže s 21 mrežno povezanim računalom odgovarajućih performansi za zahtjevne numeričke proračune.

Računala su opremljena suvremenim softverom za 3D računalno konstruiranje, izradu 2D tehničke dokumentacije te proračun i optimiranje konstrukcija primjenom metode konačnih elemenata.

Na raspolaganju su komercijalne verzije programskih paketa, koje omogućuju proračune čeličnih konstrukcija i spojeva prema važećim normama, kao i detaljne numeričke analize složenog konstrukcijskog ponašanja.

Osim u nastavne i istraživačke svrhe, oprema laboratorija koristi se i u projektima suradnje s gospodarskim subjektima, uključujući razvoj i optimiranje proizvoda, izradu stručnih elaborata i ekspertiza te pružanje konzultantskih usluga.

Usluge obuhvaćaju proračune čvrstoće, oblikovanje i optimiranje mehaničkih konstrukcija, primjenu modela tehno-ekonomskog vrednovanja, numeričke simulacije ponašanja konstrukcija te stručnu podršku u izradi i provjeri tehničke dokumentacije.