Porota sestavená z předních evropských odborníků ocenila na mezinárodním veletrhu R+T 2024 ve Stuttgartu patentovaný systém stínění oken, na jehož vývoji se podílel profesor Miroslav Vořechovský z Ústavu stavební mechaniky FAST VUT.  

Prestižní ocenění v oboru stínicí techniky pro technologii ZOOMTECH^® české rodinné firmy Bematech je výsledkem několikaleté práce vědců, designérů i techniků a mnoha cyklů ověřovacích experimentů. Kombinací minimalistického designu, inovativních mechanických komponentů, nového výrobního stroje a pokročilého softwarového řešení vznikl revoluční systém velkoformátových rolet do interiéru i exteriéru nebo pro projekční plátna. Mimořádně štíhlá trubka, na které je navinuta látka, je zároveň dokonale přímá. U běžných rolet se tloušťka návinu pět metrů dlouhé rolety pohybuje kolem 15 cm, u nového řešení je to pouhých 5 cm. Trubka se navíc neprohýbá, látka se nedeformuje a nevytváří nežádoucí V-efekt. 

Výpočty i praktické řešení jako výzkumné cíle 

Profesor Vořechovský koordinoval celou výzkumnou část projektu včetně strategie. Se svým týmem vyvíjel počítačový model rolety pro návrh optimálního tvaru skryté výztuže, která kompenzuje gravitační síly a ruší nežádoucí průhyb rolety. Současně balancuje zatížení ložisek, kolem nichž se navíjecí trubka otáčí. “Silně nelineární působení ložisek a fakt, že výztuha může být kvůli přítomnosti motoru podepřena pouze na jedné straně, činí optimalizační úlohu nalezení komplexního tvaru výztuhy mimořádně složitou,“ vysvětluje profesor Vořechovský. Každá roleta má odlišnou výztuhu, jejíž tvar se odvíjí od rozměrů rolety, zvolené látky a ostatních individuálních parametrů.

Dalším výzkumným cílem z oblasti mechaniky byl vývoj metodiky a následně i stroje, který výztuhy s takto přesným tvarem vyrobí. “Nejedná se totiž o prosté zakružování, ale bylo potřeba zajistit, aby výztuha zajistila podporující síly bez nežádoucí relaxace a plastických deformací během působení v roletě,“ doplňuje Vořechovský a objesňuje postup: “Vyvinuli jsme vlastní experimentální metodiku, která poskytuje údaje o nelineárním kinematickém zpevnění použitých materiálů do sestavených materiálových modelů pro formování výztuh jediným průchodem strojem.” Výsledkem je stroj ZoomBox unikátní konstrukce, jenž řízením za pomocí zpětných vazeb z čidel automaticky vyrobí požadovanou výztuhu.  

Dodané řešení je kompletní: spočítaný optimalizovaný tvar je softwarem doplněn rovnou i o data nutná k výrobě ve stroji, vždy v závislosti na zvoleném materiálu výztuhy. Tyto stroje již nyní slouží k výrobě výztuh v mnoha zemích v Evropě i mimo ni, aby nebylo nutné převážet hotové výrobky a výrobci mohli k produkci rolet s technologií ZOOMTECH^® používat místní materiály. Vyvinutý software běží na místních serverech nepřetržitě. 

Umělá inteligence optimalizuje výrobní procesy 

Výzkumný tým měl na starosti i takové „maličkosti“ jako je konfigurátor OptiSol pro výběr materiálu látky nebo tvorbu 3D vizualizace pro budoucí zákazníky. Využívá funkce umělé inteligence a strojového učení a je součástí komplexního systému společně s konfigurátorem finální podoby rolety. Konfigurátor tak neslouží pouze k atraktivní vizualizaci produktu zákazníkům, ale sbírá důležitá data, která pomáhají optimalizovat výrobní proces. Informace z konfigurátoru pomohou nastavit výrobní stroj, jenž přesně definuje ohýbání výztuh pro konkrétní parametry trubky. „Sada dat pro nově vyvinutý software zahrnuje i energetické hodnoty a další parametry látky nebo klimatická specifika pro místa použití. Algoritmus dokáže s pomocí umělé inteligence doporučit typ látky a s ním spojené parametry navíjecího mechanismu,“ doplňuje profesor Vořechovský.  Dalšími přínosy pro výrobní procesu je schopnost softwaru zohlednit vliv konkrétní látky na úsporu energií, schopnost snížit bakteriální a virové toky nebo návrh relevantních konstrukčních prvků. 

Správnému a bezchybnému fungování celého systému předcházela mravenčí práce s databázemi. Každá ze zhruba 500 druhů látek musela být otestována, zavěšena na různé typy tyčí, změřena, vyhodnocena a její vlastnosti uloženy do databáze. Stejný proces se odehrál s konstrukčními prvky a komponenty: navíjecí trubky z oceli, plastu, hliníku nebo karbonových vláken byly změřeny, prověřeny, vyzkoušeny, zkombinovány s ložisky, ovládacími řetízky, motory i aplikacemi v mobilních telefonech.  

Věda a podnikání v jednom týmu 

„Nepochybovali jsme, že výsledek bude dobrý, měli jsme kvalitní strategii a jasný záměr. Ale spolupráce s profesorem Vořechovským a jeho týmem překonala plánovaný cíl profesionálně i lidsky. Chtěli jsme esteticky i funkčně kvalitní řešení, které bude splňovat nároky architektů i klientů, a máme perfektní produkt, jenž nastavuje úplně nový standard v celém odvětví,“ shrnuje spolupráci s VUT Bernard Mullie, majitel firmy. Dřívější řešení zahrnovalo velké množství ruční práce s výběrem konkrétní látky a testováním její vhodnosti z hlediska hmotnosti, míry deformace nebo objemu po navinutí. Velkoformátové rolety se často prověšují, nezůstávají dokonale rovné a bylo nutné je rozdělit na několik menších. Na veletrhu R+T 2024 ve Stuttgartu však návštěvníci obdivovali štíhlé rolety s rozpětím přesahující 8 m a představená technologie vzbudila mimořádný zájem. Nevyšší ocenění je o to významnější, že veletrh se konal kvůli covidu po šesti letech a konkurence inovací byla značná.  

„Výzkum a vývoj, který stojí za převedením našeho původního nápadu do faktické praxe, bychom bez akademiků s hlubokými teoretickými znalostmi nedokázali sami zrealizovat. Projekt aplikovaného výzkumu, který nás spojil s profesorem Vořechovským, je vzornou ukázkou toho, jak odborníci z vysokých škol mohou uplatnit své znalosti a pomoci menší rodinné firmě přinést skutečnou průmyslovou inovaci, která firmu posune na špičku na trhu,“ hodnotí Mullie společný projekt. 

Spolupráce akademické sféry s aplikační v tomto případě neznamená jen novou patentovanou technologii a úspěšně dokončený projekt, ale i nové příležitosti pro rozvoj celého oboru. V budoucnu bude například možné pro výrobu rolet využívat materiály, o kterých se dříve vůbec neuvažovalo.  

 

Projekt byl podpořen z Operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost, program Aplikace.