Tlak trhu nutí firmy vyvíjet stále dokonalejší produkty s ohledem na ekonomiku provozu, vliv na životní prostředí, úsporu materiálu i pracovní síly, komplexnost a další parametry, které dnes mají nemalý dopad na prodejnost a úspěch tohoto produktu na trhu. V dnešní době výpočetní techniky se proto inovační postupy neobejdou bez využití numerických simulačních metod.
Metoda diskrétních prvků
Jednou z nich je metoda diskrétních prvků, využívající virtuálních modelů sypkých hmot k simulaci dynamického toku partikulárních látek v dopravních, manipulačních, skladovacích a procesních systémech. Metoda diskrétních prvků (DEM, z angl. Discrete Element Method) je příkladem progresivního přístupu ke konstruování, umožňujícím geometrickou, materiálovou a procesní optimalizaci nových i stávajících inženýrských děl, pracujících se sypkými hmotami.
Stejně jako metoda konečných prvků, známá bezmála už šest desetiletí, se pomalu i DEM dostává do povědomí konstrukčních i projekčních firem, a stává se užitečným nástrojem predikce chování sypkých hmot. Tím lze virtuálně testovat základní funkčnost zařízení, a jejich konstrukčních uzlů, před výrobou prototypů, případně optimalizovat stávající zařízení, což vede k nemalým ekonomickým, časovým, pracovním a materiálovým úsporám.
Nejdůležitější částí matematického modelování procesů partikulárních hmot je tvorba matematického modelu samotného sypkého materiálu, jehož chování ovlivňuje velké množství specifických podmínek, a z určitého úhlu pohledu je dalším skupenstvím hmoty. Chování prášků a sypkých hmot závisí na mnoha vnějších faktorech, které ovlivňují jejich sypnou hmotnost, úhel vnitřního a vnějšího tření, sypný úhel, soudržnost, morfologii a granulometrii částic, tokovost, a mnoho dalších parametrů.
Laboratoř sypkých hmot
Laboratoř sypkých hmot se rozvíjí v rámci projektu ENET, Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava a zabývá se měřením vlastností partikulárních látek, sloužících jako vstupní parametry simulací, dále pak i pro konstrukční a projektovou činnost v rámci nových nebo stávajících inženýrských děl. Dále jsou to inovačních řešení a metodiky, včetně průmyslově právní ochrany a komplexními službami včetně marketingu z oblasti sypkých hmot.
Jelikož se stává trendem nedopravovat pouze materiál z místa A do místa B, ale výhodně spojovat přepravu s procesy (sušení, chlazení, třídění, atd.), LSH otevírá novou cestu konstrukční a procesní optimalizace, kdy lze předcházet chybám v návrhu strojů ještě před jejich výrobou, a tím ušetřit nemalé časové a finanční prostředky na výrobu prototypů, opravu zmetků, prostoje a jiné problémy spojené s nedokonalým návrhem inženýrského díla.
Využití v zemědělství
Zmíněné postupy lze využít u řady zemědělských aplikací, od optimalizace geometrie pracovních nástrojů pluhů a podmítačů, přes mísení a třídění partikulárních směsí, kinematiku secích a práškovacích strojů, až po řešení poruch toku v silech a zásobnících.
Vývoj a zdokonalování jakéhokoliv zařízení je cesta náročná a zdlouhavá, ale pro zajištění konkurenceschopnosti a prodejnosti navrhovaných zařízení je nezbytná. Nové metody návrhu otevírají dveře za kterými jsou netušené možnosti využití těchto možností při návrhu jakékoliv techniky.
