Témata
Reklama

Aditivní výroba míří k sériové výrobě

Aditivní výroba je na vzestupu s celosvětovými prodejním navýšeným o zhruba 30 % v roce 2016 na více než sedm miliard dolarů. Jedním z průkopníků oboru je firma Concept Laser z Lichtenfelsu v Německu. Společnost pokračuje v pozici lídra realizací své vize "Aditivní výroba - továrna zítřka".

Ondřej Svoboda

Jednatel a spolumajitel společnosti Misan. Vystudoval čtyřleté gymnázium. Z mimoškolních aktivit se věnoval prakticky denně sportu. Po ukončení doktorského studia na ČVUT a nástupu do zaměstnání si dálkovou formou doplnil vzdělání v elektrotechnice (výuční list) z důvodu získání oprávnění pracovat samostatně na zařízeních pod napětím (vyhláška 50). Jeho volba padla na Strojní fakultu ČVUT, specializaci „výrobní stroje a zařízení“. Po ukončení doktorského studia spojeného se zaměstnaneckým poměrem ve Výzkumném centru pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT na Fakultě strojní ČVUT v Praze pracoval po dobu jednoho roku ve výrobním závodě jednoho z japonských výrobců obráběcích strojů v Anglii. Poté přišel do rodinné firmy Misan, kterou jeho otec spoluzakládal. Věří, že směřování jeho firmy najde pozitivní odezvu v českém průmyslu, jehož budoucnost vidí právě v zaměření na složité a přesné výrobky vyráběné s nejvyšší produktivitou. 

Aditivní výroba je na vzestupu s celosvětovým prodejem navýšeným o zhruba 30 % v roce 2016 na více než sedm miliard dolarů. Jedním z průkopníků oboru je firma Concept Laser z Lichtenfelsu v Německu. Společnost pokračuje v pozici lídra realizací své vize „Aditivní výroba – továrna zítřka“.

Studie provedená mezinárodní poradenskou společností Bain & Company odhaduje, že meziroční tempo růstu o více než 30 % bude pokračovat i nadále a obrat vzroste zhruba na 12 miliard dolarů v roce 2018.

Aditivní výroba (AM) bude vždy tím správným řešením, pokud aditivně postavená součást bude objektivně lepší – tužší, lehčí, bude rychleji k dispozici a bude levnější. Z průmyslového hlediska je stěžejním úkolem najít optimální parametry generování nového dílu. Pokud jde o posuzování ekonomické efektivnosti, pak je hlavním parametrem rychlost procesu stavby. Limity těchto parametrů se neustále mění – zvyšují – díky technologickému pokroku.

Intenzivní rozvoj současné fáze nasazování aditivních metod je prvním krokem směrem k aditivní průmyslové sériové výrobě. Geometrická konstrukční svoboda a potenciál pro odlehčené konstrukce, funkční integrace, možnosti kusové výroby podle specifických požadavků, úspory času a nákladů a úvahy o trvale udržitelné výrobě ve vztahu k šetření se zdroji – to všechno hraje v této etapě významnou roli.

Reklama
Reklama
Intenzivní rozvoj současné fáze nasazování aditivních metod je považován za první krok směrem k aditivní průmyslové sériové výrobě.

Očekávání se stále zvyšují

Jaké odpovědi na hlavní výzvy současnosti nabízejí stroje pro spékání práškových kovů, respektive jejich vývojáři ve střednědobém horizontu?

Větší stavební prostory? Průmyslový stroj typu X line 2000R se dvěma lasery o výkonu 2x 1 000 W je v současné době největším světovým stavebním prostorem na bázi laserového spékání kovů (800 x 400 x 500 mm). Ještě větší stavební rozměry jsou ovšem technicky reálné.

Silnější laserové zdroje? To je chtěným očekáváním, ale ukazuje se, že technický pokrok povede jinudy. Tato cesta sama o sobě s největší pravděpodobností nebude preferovanou volbou.

Vyšší stavební parametry strojů pro AM? To je určitě jeden z přístupů, který lze realizovat relativně rychle. Klíčovým konceptem je multilaser technologie. Použití více laserových zdrojů najednou musí být aplikováno uvážlivě, tak aby nemohlo dojít k nejistotě se zaručením kvality výroby.

Výkon laseru na čtvereční metr stavební plochy se za posledních několik let zvýšil sedminásobně. Dr. Florian Bechmann, vedoucí oddělení výzkumu a vývoje u Concept Laser, říká: „Stavební kapacita se zvyšovala enormně díky multilaserové technologii. Rychle rostou i velikosti stavebních prostor. Nyní jsme již představili modulárně integrovaný koncept stroje s novou architekturou, která má implementovány zásady Průmyslu 4.0 a může výrazně přispět k povýšení aditivní výroby na výrobní strategii budoucna. Potenciál pro zvýšení přidané hodnoty a aplikaci v sériové výrobě rozhodně má.“

Průmyslový stroj typu Xline 2000R se dvěma lasery o výkonu 2x 1 000 W je v současné době největším světovým stavebním prostorem.

Současné stroje a zařízení pro AM jsou „soběstačnými komplety jednotek“. Ty fungují jako samostatná seskupení potřebných technologií, aniž by skutečně byly integrovány do tradičního výrobního prostředí. Zařízení nejsou navzájem propojena a nerespektují kritická místa procesů. Mohou komunikovat pouze v omezeném rozsahu, a to výhradně v řetězci digitálních procesů zahrnujících konstrukční zpracování, externí přípravu výroby a přenos dat do výrobního zařízení. V takovémto provedení nejsou vhodné pro průmyslovou sériovou výrobu budoucnosti. Důsledná automatizace časově a v některých případech i bezpečnostně náročných manuálních procesů stále chybí, ale postupně se hledá a rozvíjí způsob, jak zajistit dosažení cílů Průmyslu 4.0 v podobě chytré továrny pro AM.

Softwarová platforma CL WRX 3.0 umožňuje obslužně zaměřené, přehledné řízení a monitorování všech procesních úkonů.

Požadavky sériové výroby AM

Problémy, které sériové výrobě způsobuje stávající koncepce autonomních strojů pro práci s kovovými prášky, řeší Concept Laser novou strojní architekturou. Oddělitelné moduly výrobních a manipulačních procesů umožňují plné využití zařízení dvou časově nesrovnatelných procesů. Kromě toho automatizované řízení práškového hospodářství i automatizace dalších procesů, dříve pouze ručních, umožňují redukování prostojů jednotlivých procesů na minimum.

Nová koncepce strojů pro aditivní výrobu z kovů se vyznačuje v podstatě oddělením „předvýrobních“, „výrobních“ a „následných“ procesů. Cílem je kompletovat procesní moduly vybavené univerzálními rozhraními a zvýšit pružnost takto sestavovaného aditivního výrobního systému. Důsledné modulární konstrukce manipulačních stanic stejně jako procesních výrobních jednotek, z hlediska jejich kombinací a propojení, zajišťuje podstatně větší flexibilitu i jejich lepší cenovou dostupnost. Důležitým aspektem je také možnost budoucího rozšiřování celé konfigurace s ohledem na předpokládané rozšiřování aditivní výroby.

Základní výrobní jednotka má stavební kapacitu o rozměrech 400 x 400 x 400 mm. Laserové zdroje, řízení procesů ochranných plynů a filtrační technologie jsou integrovány do modulu. Tloušťky vrstev při vlastní stavbě zůstávají v obvyklém rozsahu.

Konvenčně byly jednotka výchozího materiálu, procesní jednotka a sběrná jednotka přebytečného materiálu pevně spojeny dohromady. Vedlo to například k nutnosti přerušit aditivní proces v případě nutnosti doplnění dalšího prášku a ztrátě kapacity nejdůležitějšího procesu. Nový přístup nyní předpokládá rozdělit tyto tři úseky do jednotlivých, nezávisle a individuálně ovládaných modulů. Moduly mohou být přesunuty prostřednictvím systému tunelů uvnitř procesu nebo pomocí manipulačních ručních či robotizovaných stanic. Vyprázdněný práškový modul může být vyměněn za plný, aniž by proces stavby musel být přerušen. Obdobně i dokončený díl může být nyní také vyjmut ze stroje prostřednictvím samostatného modulu a nahrazen nově připraveným modulem tak, aby výrobní činnost mohla být znovu ihned obnovena.

Nová softwarová architektura navržená Concept laserem zajišťuje kontrolu a sledování dat stavby součásti a celkového toku dat. Kombinuje MDL (Machine Data Logging – ukládání strojních dat) s ODA (Operating Data Acquisition – sběr provozních dat) a zároveň zajišťuje tok dat v uzavřeném digitálním procesu. Obsluhující personál tak má prostředek ke snadnému monitorování procesů, aktivní úpravě procesu i oprávnění vstupu do dalších automatizovaných činností najednou. Softwarový modul CL WRX 3.0 nabízí rozhraní pro příchozí CLS data, automatizační úlohy a připojení na ERP systém společnosti.

Oddělitelné moduly výrobních a manipulačních procesů umožňují plné využití zařízení dvou časově nesrovnatelných procesů.

Softwarová architektura pro sledování procesu

Softwarová platforma CL WRX 3.0 umožňuje obslužně zaměřené, přehledné řízení a monitorování všech procesních úkonů. Jedná se o systém s otevřenou strukturou, s rozhraními pro CLS, ERP, strojní technologie a automatizační techniku. Záměrem rovněž bylo, aby systém umožnil integrovat dálkovou diagnostiku, monitorování služeb a později i dedikované diagnostické přístroje. Dalším velmi důležitým faktorem je široká škála připojení různých výstupních médií, jako jsou ovládací panely, osobní počítače, notebooky a chytré telefony tak, aby obsluha mohla použít i běžné osobní vybavení.

Klíč k „Additive Manufacturing Factory of Tomorrow“

Nová koncepce AM strojů umožňuje pružně propojovat moduly dohromady ve výrobní celky, automatizace pak poskytuje značné úspory ve výrobních časech a nákladech. Obojí je nasměrováno na zajištění potřebné úrovně produktivity, kvality a ekonomické efektivnosti zejména při sériové výrobě.

Návrh koncepce uspořádání aditivní výroby – AM Factory of Tomorrow.

Hlavním cílem tohoto přístupu není další zvyšování počtu laserových zdrojů nebo dokonce použití silnějších laserů, ale řešení automatizace a propojení strojů, které dosud chyběly.

AM Factory of Tomorrow – aditivní továrna zítřka je připravena fungovat jako efektivní výrobní provoz ve smyslu základní myšlenky konceptu Průmyslu 4.0 a umožní sériovou výrobu kovových dílů aditivními technologiemi ekonomicky životaschopným způsobem.

Misan

Ondřej Svoboda

o.svoboda@misan.cz

www.misan.cz

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 170475
Datum: 12. 04. 2017
Rubrika: Monotematická příloha / Moderní výrobní technologie
Firmy
Související články
Procesní řetězec pro průmyslový 3D tisk

Stroje, které generují středně velké díly technologií Laser Metal Fusion (LMF), vyrábějí složité strukturované díly pomocí laseru vrstvu po vrstvě v práškovém loži. Tyto díly mohou mít průměr až 300 mm a výšku 400 mm. Díky chytrému principu válců, který umožňuje jejich rychlou výměnu pro výrobní proces a pro zásobní materiál, se tato nová zařízení etablují v segmentu sériové výroby složitých kovových dílů.

Stroje v pohybu – Autonomní studentská formule

Prostřednictvím našich článků už jsme vám na stránkách časopisu představili mezinárodní soutěž Formula Student a také několik týmů z českých technických univerzit, jež se do ní každoročně zapojují s vlastnoručně postavenými závodními auty. Tentokrát bude řeč o novince – prvním českém samořiditelném monopostu, s nímž se tým eForce z ČVUT účastní této soutěže v nové kategorii Driverless.

Inženýrská akademie ČR - Stroje pro chytrý textil

Inženýrská akademie ČR je organizace sdružující lidi se společným zájmem - podporovat výzkum, vzdělávání a inovace. Najdeme zde špičkové odborníky z různých oborů. V našem seriálu dáváme slovo těm z nich, jejichž oblasti působnosti mohou být pro naše čtenáře zvlášť zajímavé.

Související články
Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Bezobslužná výroba forem rychle a přesně

Požadavky na výrobce nástrojů pro vstřikování plastových dílců rostou kontinuálně, současně se zvyšuje tlak na ceny ze zemí s nízkými mzdami. Pro výrobu těchto nástrojů jsou proto vyžadovány obráběcí stroje, které jsou vysoce produktivní i velmi přesné, aby bylo možné snížit náklady na opravu zmetků a rychle splnit přání zákazníků. Kromě toho musí "ladit" podpora ze strany výrobce stroje.

Pokročilá automatizace ve výrobě kovového nábytku

Na začátku března, tedy v době těsně před vyhlášením nouzového stavu, jsem ještě měla možnost navštívit společnost Alfa 3 zabývající se vývojem, výrobou a prodejem kovového nábytku. Sídlo společnosti se nachází ve městě Luže necelých dvacet kilometrů na jihovýchod od Chrudimi. Dílenský, šatní a jim podobný kovový nábytek se zde vyrábí od devadesátých let, od roku 2007 má však tato ryze česká firma nové majitelé a s nimi přišly také investice do výrobních zařízení a rozšíření produktového portfolia o sofistikovanější řešení. Od loňského roku výrobu posílily také dvě výrobní linky Prima Power s automatizovaným skladem.

RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů (2. část)

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

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.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Další veletržní postřehy z EMO 2019

Z pohledu technika lze veletrh EMO v roce 2019 považovat za zdařilý, protože byl více o invenci, kreativitě, vylepšování stávajícího i hledání nových cest. Na veletrhu bylo možné vysledovat několik řekněme fenoménů, které se objevovaly napříč veletrhem. Přitom bych je přímo nepovažoval za trendy, protože obdobné počiny, technika, software i smýšlení byly (u asijských výrobců) k vidění o šest měsíců dříve na veletrhu obráběcích strojů v Pekingu. Nedávám tímto záminku k mezikontinentální diskusi o tom, kdo trendy určuje. V tomto textu zazní několik dalších veletržních postřehů.

Deset let na trhu a nový dodavatel

Společnost 4ISP v letošním roce slaví již deset let na trhu. Na počest tohoto výročí uspořádala v centru Eurazio vernisáž výstavy technických exponátů pod záštitou Technického muzea v Brně. Žádná velká narozeninová party se však konat nebude. Firma svoje jubileum oslaví se zaměstnanci i zákazníky individuálně.

Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Prostor pro laserovou automatizace je stále obrovský

Česká společnost Lascam systems se zabývá zejména dodávkami laserových zařízení pro obrábění kovů a plastů. Byla včas u rozvoje moderních laserových technologií a dnes pomáhá firmám s integrací laserových aplikací do výrobních procesů. Podle slov obchodního ředitele společnosti Karola Flimela se považují spíše za dodavatele řešení než distributora jednotlivých zařízení a za největší výzvu považují složité inovativní projekty, které přinášejí nový způsob výroby.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

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