Témata
Reklama

3D tisk: výhodná inovace i v době škrtů

V některých oblastech průmyslu se již otevřeně debatuje o stagnaci a přípravě na možný ekonomický útlum, ne-li budoucí krizi. Někde se začalo prvoplánově škrtat, ti prozíravější hledají cestu, jak zefektivnit výrobu a podpořit svou konkurenceschopnost. Promyšlené nasazení aditivní výroby je přitom jedním z přístupů, který přináší hmatatelné výsledky jak v dobách hojnosti, tak i v nejistých časech.

Ač zpravodajství bulvárních médií tu a tam dělá z 3D tisku samospásnou metodu výroby pro všechno a na vše, je lépe vidět tuto dynamicky se rozvíjející technologii v reálných souvislostech. Aditivní výroba nemá a nechce nahradit ty tradiční technologie, které jsou osvědčené, spolehlivé a dosud nezastupitelné – například ve velkosériové výrobě. Dokáže ale příjemně překvapit všude tam, kde probíhá výzkum a vývoj, výroba (i plně funkčních a velmi odolných) dílů na míru, optimalizace součástí a sestav pro náročné účely nebo kusová a malosériová výroba dílů přesně přizpůsobených zákazníkovi. Díky 3D tisku dnes dokážeme vyrobit i to, co jinou metodou možné není.

Reklama
Reklama
Reklama

Rychleji, levněji, pod kontrolou?

Oprostíme-li se od marketingového přehánění, promyšlené nasazení některé z metod 3D tisku prokazatelně – a měřitelně – vede (i v prostředí českých a slovenských firem) k úsporám ve výrobě a rychlejšímu uvádění produktů na trh. Nejde přitom o jednotky procent, ale často o mnohonásobné zrychlení a zlevnění. Některé z příkladů napříč obory najdete v ukázkách na stránce 3D tisk v praxi.

Pro mnohé lodivody středoevropských podniků je dosud překvapivým, ale o to zajímavějším aspektem tzv. lokální digitální výroba – 3D tisknout mohou až v daném provozu, „pod vlastní střechou“ a až když je třeba. Navíc přímo z digitálních dat, bez mezikroku s rychle zastarávající papírovou dokumentací nebo složitým programováním strojů. Třeba v oblasti náhradních dílů se lze vyhnout nepříjemnostem s drahými odstávkami výroby, logistikou a skladováním náhradních součástí, neboť mnohé kritické díly si dokážou vyrobit sami.

Příklad z průmyslové výroby: Díky přesnému a spolehlivému 3D tisku na stolních zařízeních Ultimaker se společnosti Průmyslová keramika daří vyrábět jednoduchá i složitější jádra do forem až pětkrát rychleji a desetkrát levněji.

O peníze jde až v první řadě

Investice do kvalitních 3D tiskáren se dnes mohou vracet během pouhých týdnů či měsíců. Nezřídka už s první větší zakázkou. Nejde o sen, ale tvrdou realitu doloženou řadou konkrétních případových studií. Spolehlivé 3D tiskárny pro profesionály a podniky, včetně příslušenství, zaškolení a plné podpory, jsou totiž stále dostupnější a uživatelsky přívětivější. Kromě centrálních tiskových center je najdete přímo v jednotlivých odděleních firmy. Dokážou být (doslova) po ruce těm, kdo je zrovna potřebují a využijí.

Příklad z robotiky: Většina z dílů robotické paže Dexter využívané v NASA, GoogleX či Toshibě je tištěna z odolných kompozitů na 3D tiskárnách Markforged. Počet součástí díky tomu klesl z 800 na méně než 70 a v Haddington Dynamics dosáhli o 70 % rychlejší výroby při o 58 % nižších nákladech.
Příklad z automobilového průmyslu: Přímo v montážním závodě Volkswagen Autoeuropa dosáhli 91% snížení nákladů a 95% úspory času díky výrobě nástrojů a montážních přípravků na stolních profesionálních tiskárnách Ultimaker.Příklad z robotiky: Většina z dílů robotické paže Dexter využívané v NASA, GoogleX či Toshibě je tištěna z odolných kompozitů na 3D tiskárnách Markforged. Počet součástí díky tomu klesl z 800 na méně než 70 a v Haddington Dynamics dosáhli o 70 % rychlejší výroby při o 58 % nižších nákladech.

Proč investovat do 3D tisku?

Není překvapivé, dokáže-li záplava protichůdných informací o současných možnostech aditivní výroby mást. Ve výrobně konzervativním Česku není výjimkou, váhá-li se léta nad praktickými přínosy 3D tisku (často v důsledku chybějícího know-how) nebo je-li tato technologie odsunuta kamsi do budoucna, protože je podnik dosud paralyzován už samotnou snahou o digitalizaci procesů v rámci Průmyslu 4.0. V jiných společnostech mezitím využívají možností 3D tisku naplno a rozšiřují své kapacity už o druhou či třetí generaci tiskáren. O rychlé návratnosti investice zde už dávno nepochybují, mají svá tvrdá data. Získanou konkurenční výhodu využívají k prosazení se na trhu. Jak zmiňují třeba v libereckém VÚTS: „Od nás již neodchází stroj, který by na sobě neměl 3D tištěný díl.“ Odkaz na další praktické příklady najdete zde.

3DwiserTomáš Vít
vit@3dwiser.com

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 191030
Datum: 01. 10. 2019
Rubrika: Trendy / MSV 2019
Autor:
Firmy
Související články
Budoucnost české výroby

Česká výroba prochází složitým obdobím. Naši výrobci musí každý den řešit složité úkoly a problémy, za které si z části ani nemohou. Doba už je taková, je potřeba se jí ale postavit čelem.

Optimalizace tvaru nástroje pro válcování

V současné době je velmi vyhledávaným strojem válcovačka typu ULS. A s rozvojem elektromobility se jeví velmi pravděpodobný požadavek na zvyšování produkce hřídelových součástí. Společnost Šmeral Brno se proto rozhodla inovovat a zlepšit nejen stroj ULS, ale i samotný proces tvorby nástrojů příčného klínového válcování (PKV).

Princip laserového čištění a jeho možnosti

Laserové čištění patří mezi mladé technologie, jež nacházejí stále nové uplatnění nejen v průmyslu. Hlavním důvodem jsou nízké provozní náklady, ekologická šetrnost k životnímu prostředí a v neposlední řadě šetrnost k čištěnému materiálu oproti konvenčním metodám.

Související články
Kovy, nebo pevné kompozity?

Aditivní výroba vysoce odolných kompozitů se spojitou výztuží z karbonu (stejně jako 3D tisk kovů) dnes běžně pomáhají při zrodu funkčních dílů nebo montážních přípravků. Obě technologie fungují velmi dobře už samostatně, jejich kombinace však přináší zcela nová, chytrá řešení. Navíc často s rychlou návratností investice.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ultra lehké komponenty vyráběné 3D tiskem

V posledních letech se do širšího povědomí dostávají aditivní technologie, neboli 3D tisk, kde je součást tvořena přidáváním materiálu nikoliv jeho odebíráním, jako je tomu u klasického obrábění. Jejich využití je zkoumáno napříč nejrůznějšími obory od strojírenství přes architekturu až po medicínu a módu. Pokud se omezíme na 3D tisk kovů, zjistíme, že aditivní technologie jsou brány jako prostředek pro výrobu tvarově složitých a občas konvenčními způsoby zcela nevyrobitelných dílů. Jsou brány jako jakási ideální výrobní technologie pro výrobu čehokoliv. V posledních letech se navíc stále více skloňuje spojení aditivní technologie a topologické optimalizace, což je způsob návrhu tvaru dílu na základě matematické optimalizace. Jak lze tušit, navržený tvar je značně složitý a často bývá označován jako organický. Takové díly jsou údajně vhodné pro 3D tisk, ale není tomu tak. Ve většině případů je realita daleko prozaičtější. Použití aditivní technologie je pouze jediná možnost, jak takový díl vyrobit.

Vytvořit a vyhrát

Již od roku 1998 se datuje existence evropské soutěže Formula Student. Její podstatou je konstrukční úkol, který je součástí fiktivního výběrového řízení na vývoj vozu formulového typu.

Kombinace technologií slévání a 3D tisku

Aditivní technologie přinášejí do oboru slévárenství nový pohled na věc a výrazně ovlivňují nejen proces výroby odlitků, ale i myšlení pracovníků ve slévárnách. Aditivní výroba zásadním způsobem mění zavedené pracovní postupy, systémy práce s výrobní dokumentací, technickou přípravu výroby a technologii výroby odlitků. Mění také možnosti konstrukce odlitků včetně jejich tvarové náročnosti. Proto můžeme bez přehánění tvrdit, že celou slévárnu a její postup výroby odlitků lze vměstnat do jednoho stroje - 3D tiskárny na kovy.

Výuka a výzkum aditivních technologií

Inovativní výrobní technologie nacházejí své místo také v technickém vzdělávání. Do svých osnov je dříve či později zakomponovaly všechny technické vysoké školy. Avšak pořízení nákladných technologií se neobejde bez podpory ze strany průmyslového výzkumu. Na Fakultě strojní ČVUT v Praze nyní disponují úplně novým zařízením M2 cusing pro výrobu dílů metodou DMLS německého výrobce Concept Laser, dnes působící pod značkou GE Additive. Stroj dodala společnost Misan a technologie slouží primárně pro výzkum v leteckém průmyslu.

Dostupnější 3D tisk kovů

Aditivní výroba z kovových materiálů přináší do průmyslu řadu výhod - od tvarové svobody až po výrobu dosud nemyslitelných (a jinak nevyrobitelných) dílů i celých sestav. Dosud si drží pověst velmi nákladné a provozně složité technologie. Nové metody však chtějí přinést 3D tisk z kovů i týmům a firmám, které si jej dosud nemohly dovolit.

Nové technologie osvětlení vozidel

Získat zkušenosti s novými zdroji světla bylo cílem jednoletého projektu Ideag, do něhož se na konci roku 2017 pustila mladoboleslavská společnost EDAG Engineering CZ. Výsledný prototyp zadní lampy navržené pro model Škoda Superb ukazuje možnosti využití tří moderních technologií: elektroluminiscenční fólie, OLED panelu a COB LED destiček.

Zajímavosti ze světa 3D tisku

3D tisk nabízí stále nové možnosti uplatnění, ať už jde o vlastnosti nebo rozměry finálního výrobku, nebo o zcela nové aplikační oblasti. Jednou ze zajímavých novinek je 3D tiskárna na desky plošných spojů, která umožňuje výrobu prototypu nebo malé série během několika hodin. Nebo z jiného soudku - v největších výrobních systémech lze vytisknout plastové díly s rozměry kolem 900 mm. Pokud máte za to, že se vám investice do takového zařízení nevyplatí, není třeba zoufat, neboť technologie jsou dostupné i formou služby.

Aditivní výroba unikátních řezných nástrojů

Aditivní technologie jsou jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Od roku 2014, kdy v ČR 3D tisk kovů odstartoval „ve velkém“, byla o této problematice napsána celá řada publikací, díky nimž je tato technologie považována za poměrně známou. Jedním z průkopníků 3D tisku v ČR je firma Innomia, která přinášela informace o technologii DMLS do povědomí českého průmyslu již několik let před tímto zmiňovaných boomem.

Kombinace aditivní výroby s obráběním

V současnosti se průmyslově používají dvě technologie laserové aditivní výroby z kovových prášků. První způsob SLS (selective laser sintering) pracuje se spékáním prášku v tenkých vrstvách o tloušťce několika desítek nanometrů. Výhodou je dobrá rozměrová přesnost, nevýhodou naopak omezená velikost dílu daná velikostí pracovního prostoru stroje. Nejčastěji se v současnosti lze s touto metodou setkat při výrobě vstřikovacích forem pro plast, leteckých dílů nebo implantátů pro medicínu vyráběných ze slitin titanu či Inconelu. Protipólem je robustní metoda s mnoha názvy, nejběžněji označovaná LMD (laser metal deposition). Výhodou tohoto způsobu je vyšší produktivita (navaření až několika kilogramů prášku za hodinu) a použití i na větší strojní díly. To za cenu menší tvarové přesnosti a nutnosti větších přídavků pro následné obrábění. Většina významných výrobců obráběcích strojů již vyrábí takové hybridní stroje a integrovala laser s navařovací hlavou do svých strojů.

Aditivní technologie (nejen) v leteckém průmyslu

3D tisk, neboli aditivní výroba, v dnešních dnech zažívá opravdový boom. Většina firem technického zaměření, které jsou na špičce v oblasti inovací, tuto technologii vlastní, nebo alespoň externě využívá. Obdoba této technologie však není v přírodě nová, ani nijak výjimečná.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit