Główne kierunki rozwoju prac naukowych to:

  • badania naukowe służące rozwojowi młodej kadry
  • prace badawcze służące kształtowaniu specjalizacji naukowej
  • prace służące rozwojowi metod dydaktycznych i nowych kierunków kształcenia

W ramach tych prac znajdują się min. następujące tematy badawcze:

  • badanie układów napędowych i struktur nośnych samochodów
  • automatyzacja projektowania i optymalizacja procesów wytwarzania maszyn
  • badanie w zakresie budowy, dynamiki i wytrzymałości maszyn i ich części
  • analiza dynamiczna mechanicznych układów wielomasowych
  • metody i techniki procesów produkcyjnych w przemyśle maszynowym i rolno-spożywczym
  • pomiary wielkości fizycznych w urządzeniach mobilnych z wykorzystaniem transmisji bezprzewodowej
  • równania i nierówności funkcyjne, miary probabilistyczne
  • nowoczesne metody badawcze stopów i kompozytów odlewniczych

Wybrane kierunki badań

  1. Modelowanie konstrukcji mechanicznych z wykorzystaniem MES.
  2. Modelowanie przekładni planetarnych.
  3. Metody diagnostyczne. Modelowanie komputerowe.
  4. Stateczność dynamiczna trójwarstwowych płyt pierścieniowych z rdzeniem lepkosprężystym.
  5. Zastosowania sterowania bazującego na logice rozmytej w badaniach numerycznych i doświadczalnych modeli obiektów dynamicznych.
  6. Zastosowania metod sztucznej inteligencji w projektowaniu i eksploatacji maszyn.
  7. Metodyka ograniczenia emisji związków szkodliwych w silnikach spalinowych.
  8. Teoretyczne modelowanie rzeczywistych procesów silnikowych.
  9. Dobór parametrów regulacyjnych silników o zapłonie iskrowym i samoczynnym.
  10. Zastosowania paliw alternatywnych do zasilania silników (gaz ziemny sprężony, biogazy, gazy odpadowe, alkohole).
  11. Sterowanie wielopaliwowych silników o zapłonie iskrowym i samoczynnym.
  12. Badania dynamiki podłużnej i poprzecznej w ruchu pojazdów.
  13. Analiza dynamiki układów mechanicznych: analiza dynamiki samochodów osobowych ze szczególnym uwzględnieniem ich zawieszeń.
  14. Analiza wpływu wybranych niesprawności pojazdu na bezpieczeństwo w ruchu drogowym.
  15. Wykorzystanie gruntowo-powietrznych wymienników ciepła w układach wentylacji budynków i pomieszczeń.
  16. Obliczenia ewolucyjne w optymalizacji procesów wytwarzania.
  17. Kształtowanie i rekonstrukcja procesów produkcyjnych w przemyśle maszynowym.
  18. Automatyzacja projektowania i optymalizacji procesów wytwarzania maszyn: wielokryterialne wspomaganie decyzji w wytwarzaniu produktów, sterowanie adaptacyjne na tokarkach sterowanych numerycznie, rozpoznawanie Wytwórczych Obiektów Elementarnych (ang. Manufacturing Features) obrabianych na tokarkach CNC.
  19. Doskonalenie technologii procesów metalurgicznych odlewniczych stopów aluminium.
  20. Nanopowłoki ze szlachetnych pierwiastków na implantach.
  21. Nowoczesne metody badawcze stopów i kompozytów odlewanych.
  22. Modelowanie i optymalizacja strategii pomiarowych we współrzędnościowej technice pomiarowej.
  23. Badania niepewności pomiaru w przemyśle maszynowym.
  24. Metody i techniki doskonalenia procesów produkcyjnych w przemyśle maszynowym, motoryzacyjnym i rolno-spożywczym.
  25. Zastosowanie technologii informatycznych w zarządzaniu procesami produkcyjnymi.
  26. Kodowania automatów sekwencyjnych minimalizujące pobór mocy.
  27. Bezprzewodowe sieci czujników.
  28. Równania i nierówności funkcyjne. Funkcje wielowartościowe. Miary probabilistyczne.

Czy zbudowanie kości w laboratorium jest możliwe?

Powszechnie stosowane metody leczenia większych ubytków tkanek (np. tkanki kostnej) przy zastosowaniu materiałów autogennych (przeszczep własnej tkanki pacjenta z jednego miejsca w inne), allogennych (pochodzących od innego człowieka) czy też ksenogennych (pochodzenia zwierzęcego) związane są z ryzykiem przeniesienia chorób, odrzucenia przeszczepu, infekcją oraz uszkodzeniem miejsca, z którego pobrany był materiał do przeszczepu.

Rys. 1. Podłoże dla Inżynierii Tkankowej wytworzone metodą elektroprzędzenia w Laboratorium WBMiI

Inżynieria Tkankowa stwarza możliwość zbudowania tkanki w laboratorium z komórek pochodzących od pacjenta. W tym celu konieczne jest wytworzenie odpowiedniego materiału, który będzie stanowić rusztowanie dla wzrostu komórek i odbudowy tkanki pacjenta. W przypadku materiałów do regeneracji tkanki kostnej dąży się do skonstruowania materiału o parametrach mechanicznych, fizykochemicznych czy biologicznych zbliżonych do kości. Kość jest nanokompozytem składającym się z miękkiej, włóknistej matrycy kolagenowej oraz nanokrystalicznego hydroksyapatytu. Dlatego właściwym kierunkiem poszukiwań odpowiednich materiałów na podłoża dla tkanki kostnej jest odwzorowywanie natury w projektowanych materiałach, a więc opracowanie tzw. materiałów biomimetycznych czyli wytworzenie materiału zbudowanego z włókien, które budową i właściwościami odpowiadają włóknom występującym w naturalnych tkankach, a jednocześnie zawierają w swej budowie hydroksyapatyt lub inne bioaktywne cząstki.

Rys. 2. Badania nad materiałami dla inżynierii tkankowej prowadzone w Laboratorium WBMiI

Wśród wielu metod wytwarzania porowatych rusztowań technika elektroprzędzenia stała się najbardziej popularną i uniwersalną metodą produkcji podłoży dla inżynierii tkankowej z włókien o średnicy zbliżonej do włókien kolagenowych.

Badania nad materiałami dla inżynierii tkankowej kości wytwarzanymi metodą elektroprzędzenia prowadzone są na Wydziale Budowy Maszyn i Informatyki (Katedra Podstaw Budowy Maszyn, Zakład Inżynierii Materiałowej).

Badania prowadzone w ramach projektu Iuventus Plus III nr IP2012033372 „Drukowanie polimerami przewodzącymi na wielofunkcyjnych nanowłóknistych podłożach dla regeneracji tkanki kostnej” – kierownik projektu dr inż. Izabella Rajzer.

Badania pojazdów specjalnych

Zakład pojazdów Katedry Silników Spalinowych i Pojazdów od 2006 oku zajmuje się badaniami stateczności i kierowalności samochodów osobowych i ciężarowych. Tego typu badania prowadzone są w celu podniesienia bezpieczeństwa w ruchu drogowym – oceny zachowania się pojazdu podczas wykonywania różnego rodzaju manewrów. Połączenie wiedzy teoretycznej z praktyką badawczą pozwala na wskazywanie rozwiązań zwiększających bezpieczeństwo ruchu drogowego.

Badania samochodów osobowych wykonywane były głównie dla Zakładu Nadwozi FIAT Auto Poland w Tychach. Prace prowadzone w Katedrze dotyczyły wpływu wprowadzonych niesprawności na zachowanie się pojazdów na drodze oraz działania wybranych zespołów pojazdów. Między innymi badano wpływ uszkodzeń elementów zawieszeń i opon. Do porównań wybrano testy: pojedynczej i podwójnej zmiany pasa ruchu, jazdę po okręgu ze stałą i zmienną prędkością, skokowe wymuszenie obrotu koła kierownicy, hamowanie na łuku drogi i „test łosia”. Przebadano samochody z napędem na jedną i dwie osie. Okazało się, że produkowane tam samochody charakteryzują się dużą odpornością na niesprawności zawieszeń, jedynym wyjątkiem było obniżone ciśnienie opon, które sprawiało kierowcom testowym największe trudności w zachowaniu zamierzonego toru jazdy.

Równolegle prowadzono badania stateczności samochodów ciężarowych, szczególnie samochodów specjalnych – pożarniczych, które charakteryzują się wysoko położonym środkiem masy. Początkowo były to badania porównawcze właściwości ruchowych pojazdu. Następnie zrealizowano projekt badawczy nr N R10-0008-04/2008 z dnia 09.06.2008 r. p.t. „Opracowanie sygnalizatora zagrożenia bezpieczeństwa do pojazdów o wysoko położonym środku masy” (kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Kazimierz M. Romaniszyn). Podczas badań do oceny działania sygnalizatora wykorzystywano modele pojazdów w mniejszej skali.

Rys. 1. Samochód pożarniczy podczas testów na torze badawczym

Rozwinięciem prowadzonych badań była realizacja kolejnego projektu badawczego nr N N509 547840 z dnia 04.04.2011 r. p.t. „Ocena stateczności rzeczywistego pojazdu na podstawie badań mobilnego modelu” (kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Kazimierz M. Romaniszyn). W ramach pracy wykonano model pojazdu w skali ~1:5 z zachowaniem warunków podobieństwa wybranych parametrów do porównywanego pojazdu pożarniczego. Wymagało do zbudowania szeregu stanowisk badawczych, pozwalających na określenie tych parametrów, zarówno w pojeździe w skali jak i w pojeździe pełnowymiarowym. Badania porównawcze przeprowadzono na torze badawczym fabryki TATRA w Koprzywnicy w Czechach i na lotnisku w Kaniowie.

Rys. 2. Model fizyczny pojazdu podczas badań

Prowadzone badania pozwoliły na opracowanie metodyki badań stateczności poprzecznej pojazdów z wykorzystaniem modeli fizycznych wykonanych w skali. Praca ta zaowocowała powstaniem monografii i uzyskaniem tytułu doktora habilitowanego przez pracownika Katedry Krzysztofa Parczewskiego. Publikowane wyniki badań budzą duże zainteresowanie w różnych ośrodkach naukowych.

Obecnie w ramach konsorcjum: Wawrzaszek Inżynieria Samochodów Specjalnych Sp. z o.o i Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej realizowany jest projekt badawczy nr INNOTECH K3/IN3/17/226833/NCBR/14 z dnia 27.05.2015 pt. „Zintegrowany system monitorowania parametrów pracy pojazdów specjalnych w celu poprawy bezpieczeństwa czynnego” (kierownik ze strony ATH dr hab. inż. Krzysztof Parczewski). Prace dotyczą zbudowania systemu monitorowania sprawności pojazdu i ostrzegania kierowcy w przypadku występowania zagrożenia przewróceniem pojazdu sprawnego lub niesprawnego. Ze strony Katedry są one skierowane na ocenę stateczności pojazdu w różnych warunkach drogowych i terenowych, opracowanie algorytmu działania urządzenia monitorującego ruch pojazdu oraz przeprowadzenie badań funkcjonalnych urządzenia. Aktualnie kontynuowane są prace mające na celu dostosowanie działania urządzenia do systemu ostrzegania.