Témata
Reklama

Aditivní technologie pro Průmysl 4.0

Výrobní stroje pracující na principu aditivních technologií si generují samy vlastní výrobní strategii a dráhy. Nepotřebují zvláštní přípravu výroby. Ta spočívá pouze v umístění výrobku do výrobního prostoru stroje.

Aditivní výroba vyžaduje, aby konstrukce výrobku neobsahovala pouze tvar, ale i technologické parametry, nebo naopak aby konstrukce byla provedena s ohledem na technologické možnosti (výhody) aditivních technologií.

Z klasického schématu výroby „konstrukce – příprava výroby – výroba“ tedy příprava výroby odpadá a je rozdělena jednak do konstrukce a jednak do vyšší inteligence výrobního stroje. Tato vlastnost je podstatná s ohledem na předpokládané schéma výroby v Průmyslu 4.0. To je zcela podstatné s ohledem na požadovaný pohyb výroby, neboť zadání výroby je již obsaženo v konstrukci.

Aditivní způsob zkracuje revolučním způsobem dobu výroby z týdnů na dny. Tím v mnoha případech snižuje i náklady na ni. Je to jednak v důsledku již zmíněné absence přípravy výroby a jednak v podstatě vlastní technologie.

Vlastní výroba je většinou díky vysokým pořizováním nákladům 3D tiskáren dražší, ale celkové náklady jsou v mnoha případech nižší.

Doba výroby je prakticky nezávislá na složitosti tvaru. Složité podkosové, těžko pro výrobu přístupné tvary se vyrábějí stejně rychle jako tvary jednoduché. Doba výroby je dána objemem výrobku a schopností 3D tiskáren.

Výrobek má prakticky konstantní (předvídatelnou) přesnost. Všechny tvarové plochy jsou vyráběny s přesností daného stroje a velikosti kroku tisku.

Reklama
Reklama
Do 16 hodin (obvykle přes noc) je forma vytištěna.

Efektivnost i šetrnost

Aditivní tiskárny jsou univerzálním výrobním prostředkem, parametrem je použitý materiál a rozměry pracovního prostoru tiskárny. Do tohoto prostoru lze navíc optimálně vložit více výrobků najednou. Tím se podstatně zvýší efektivnost stroje.

Tiskárny jsou šetrné k životnímu prostředí. Z jejich podstaty vyplývá, že pracují s podstatně menším objemem materiálu. Vytváří méně odpadu, a navíc je často odpad recyklovatelný. Bez zvýšených nákladů umožňují vyrábět skořepiny a navyšování materiálů je téměř vždy objemově menší než jeho odběr například třískovým obráběním.

Pro vyjmutí formy ze stroje a odlití odlitku je třeba další pracovní den.

Aditivní tiskárny mění způsob konstrukce. Díky této technologii lze některé funkční celky vytisknout – odlít do tištěného písku – najednou jako jednu součást bez dříve z technologických důvodů potřebného dělení. Tato vlastnost je rovněž důležitá pro perspektivu v Průmyslu 4.0. Současné 3D tiskárny jsou pro svou univerzálnost vhodné pro kusovou nebo malosériovou výrobu.

Tato technologie umožní vyrobit odlitek do tří dnů po obdržení jeho datového modelu. Konstruktér realizuje technologické úpravy (úkosování není potřeba) a modeluje vtokovou soustavu nálitky a dělicí rovinu pískové formy. Vytvoří datový model pískové formy pro lití. Do 16 hodin (obvykle přes noc) je forma vytištěna. Pro vyjmutí formy ze stroje a odlití odlitku je třeba další pracovní den. Třetí den je odlitek vyklepán a provede se čištění a apretace.

Modelárna Liaz vlastní stroj S-Max od firmy ExOne.

Písek pro dokonalost motorů

V naší společnosti, která se zabývá výrobou nástrojů a přípravku pro automobilový průmysl, využíváme technologie 3D tisku písku. Je určena pro tisk pískových forem na lití odlitků. Používáme ji v naší slévárně na odlitky Al slitin. Tuto technologii máme plně začleněnu do výroby třetím rokem a je nutno zmínit některé její nevýhody. Jednak pořizovací cena stroje je stále ještě vysoká, druhou nevýhodou jsou relativně vysoké provozní náklady spočívající v náročnosti technologie na prostředí a ve vysoké kvalitě použitého materiálu.

Naše společnost vlastní stroj S-Max od firmy ExOne. Tiskárna je vybavena dvěma jobboxy (pracovními stoly), které mají automatický výměnný systém, a je tedy možné vytisknout oba boxy bez zásahu obsluhy.

Technické parametry tisku realizovaného tímto strojem jsou následující:

  • velikost pracovního prostoru: 1 800 x 1 000 x 700 mm – větší velikosti lze spojovat a mechanicky zpevňovat
  • dva pracovní stoly
  • doba tisku celého pracovního prostoru jednoho boxu: 16 hodin
  • pevnost tištěného písku v ohybu: 180–220 N/cm2
  • přesnost tisku v celém pracovním prostoru: +/-0,3 mm
  • prodyšnost: 180–300 GP (normální jednotka prodyšnosti), resp. 300–500 Si
  • síla tištěné vrstvy: 0,4 mm
  • velikost zrna písku: 0,19 mm
  • teplotní odolnost tištěného materiálu (teplota licího kovu): 1 200–1 500 °C – lze zvýšit ochranným nátěrem
  • měrná hmotnost tištěného písku: 1 500 kg/m3
  • formát zadávacích dat: všechny formáty (preferujeme STL, CATIA, PRO/Engineer, STEP)
  • možnost úpravy rozměrů ve všech směrech a možnost zrcadlení
  • možnost označování tištěných dílů textem ve všech směrech

Modelárna Liaz

Ing. Libor Horáček
doc. Ing. Vojtěch Pražma, CSc.
Ing. Pavel Vydra

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 180445
Datum: 11. 04. 2018
Rubrika: Trendy / 3D technologie
Autor:
Firmy
Související články
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.

Podnikové výzkumné centrum formuje budoucnost vývoje materiálů

Eureka je aplikační laboratoř společnosti JSP, výrobce materiálu Arpro, která nabízí vývoj a výrobu prototypů, jejich testování a ověřování prvních sériových výrobků. Umožňuje dokonce experimenty s technologiemi, jako je například laminace či zalisovávání vkládaných dílů s možností ověření 3D tolerancí.

Názorové fórum odborníků

Na tomto místě budeme pravidelně přinášet názory odborníků k tématům, která se objeví v aktuálním vydání MM Průmyslového spektra. V tomto vydání jsme zástupcům vysokých škol a firem položili následující otázku:

Související články
Desatero pro export - Marketingový průzkum poprvé

V dnešním díle našeho exportního seriálu se budeme věnovat marketingovému průzkumu. Ten je základním nástrojem pro posuzování jednotlivých vývozních teritorií a sestavování individuálních exportních plánů. Cílem je vytvořit profily potenciálních trhů, které zahrnou jejich charakteristiky, očekávání a preference. Na základě těchto profilů chceme sestavit klasifikaci atraktivity trhů podle předem určených kritérií. Dalšími cíli jsou analýza konkurence na vybraných trzích, identifikace hrozeb a příležitostí a určení právního rámce a systému autorského práva.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

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.

Customizace 3D tisku+ eMobilita = eBike

V loňském roce (viz. www.mmspektrum.com/170744) jsme přinesli rozhovor Jána Košturiaka s renomovaným slovenským designérem Patrikem Paulem. Rozprava se týkala 3D tištěného eBiku, jehož výjimečnost konstrukce spočívá v customizovaném řešení rozměrových a materiálových parametrů kola pro optimální potřeby jezdce.

Vývoj v oblasti 3D tisku z kovu pokračuje

Již téměř před rokem představila společnost Kovosvit MAS v rámci tradičních zákaznických dnů stroj WeldPrint5X. Na zářijovém strojírenském veletrhu v Brně byla novinka, která kombinuje plnohodnotnou generickou technologii (navařování kovu) a plnohodnotnou subtraktivní technologii pomocí frézování až v pěti osách, oceněna Zlatou medailí. „Ocenění ještě zvýšilo motivaci celého týmu, který na vývoji technologie pracuje,“ říká Petr Heinrich, technický ředitel Kovosvitu MAS. A prozradil, že firma chystá další novinky v oblasti 3D tisku z kovu.

3D technologie letem světem

Vývoj 3D technologií dnes již zasahuje téměř do všech oblastí výroby. Uplatnění nachází u kusové výroby, ale dokáže si najít své místo i v sériové a dokonce velkosériové výrobě, kde nemusí jít nutně o samotné výrobky, ale např. o výrobu nástrojů nebo přípravků.

Odlehčovací optimalizace 3D tištěné frézy

Vývoj v oboru obrábění se tradičně potýká s mimořádným dynamickým zatížením soustavy na straně jedné a požadavky na přesnost a produktivitu obrábění na straně druhé. Nalezení takové konstrukce nástroje, která odolá extrémním provozním podmínkám, a přitom umožní proces obrábění urychlit, může vést k zefektivnění výrobního procesu. Příkladem toho může být vývoj odlehčené frézovací hlavy. Dosavadní konstrukce obráběcích nástrojů vycházely z jednolitých plných tvarů zaručujících vysokou tuhost na úkor dynamických vlastností nástroje. Změnou vnitřní struktury je však možné najít optimum mezi těmito protichůdnými požadavky.

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.

Alternativa k aditivním technologiím

Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

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.

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