Témata

Trojrozměrný tisk se stále častěji uplatňuje v různých průmyslových oborech. Tento způsob aditivní výroby nyní začíná dobývat i oblast pozemního stavitelství. Technologii 3D tisku betonových konstrukcí se věnuje společnost ICE Industrial Services a hodlá ji přivést z laboratoří do praktického života. Tento projekt nám v rozhovoru přiblížil Tomáš Vránek, zakladatel a ředitel firmy.

Ivan Heisler

V redakci časopisu MM Průmyslové spektrum zastává pozici odborného redaktora. Vystudoval obor Stavební údržba a rekonstrukce tratí na Vysoké škole dopravy a spojů v Žilině. Po ukončení studia pracoval jako projektant ve Státním ústavu dopravního projektování, poté jako redaktor odborných publikací pro uživatele osobních počítačů a jako šéfredaktor časopisu Počítač pro každého. Do MM Průmyslového spektra nastoupil v roce 2021.

Reklama

MM: Proč jste se jako firma etablovaná v oboru automatizace strojírenské výroby, metalurgie a logistiky rozhodli svoje působení rozšířit ještě do oblasti stavebnictví?

T. Vránek: Nelíbí se nám poměry, které v některých oblastech strojírenství panují. Zejména v oboru automotive jsou menší dodavatelé pod příliš velkým tlakem velkých odběratelů. Neexistuje žádné partnerství, kde by zákazník podporoval svého dodavatele. Jediným kritériem je cena. V řetězci just-in-time ti velcí a silní likvidují ty slabé, a pak si stěžují, že jim chybějí díly do výroby. Proto jsme se rozhodli hledat uplatnění svých dovedností v jiném oboru. Chtěli jsme se pustit do skutečných inovací, protože si myslíme, že ty nejúspěšnější firmy skutečně dělají elementární vývoj a výzkum. Pro naše zkušenosti z průmyslu jsme hledali uplatnění v jiných oborech a po zpracování pečlivých analýz jsme vybrali stavebnictví, protože zde se ukazuje největší prostor pro inovace. Ve srovnání se strojírenstvím, které je posedlé efektivitou, je stavebnictví úplně jiný svět a jakékoliv zlepšení je poměrně rychle dosažitelné.

„Domnívám se, že aditivní technologie redefinují výrobu v mnoha průmyslových oborech, nejenom ve stavebnictví. 3D tisk z různých materiálů má velkou budoucnost a věřím, že podobně, jako se 19. století nazývá stoletím páry, teď nás čeká století aditivní výroby,“ říká Tomáš Vránek, zakladatel a ředitel společnosti ICE. (Zdroj: ICE)

MM: V čem vidíte hlavní přínos 3D tisku betonových prvků stavebních konstrukcí?

T. Vránek: Technologie lití betonu do připraveného bednění se používá už dva tisíce let a je to jediná zatím možná technologie, nutí nás však používat až o sedmdesát procent víc betonu, než je potřeba. Možnosti vytvořit vnitřní strukturu betonové konstrukce jsou velice omezené – buď je to technicky nemožné, nebo příliš drahé. My díky možnostem přesné aditivní výroby můžeme uspořit beton, což by mělo přinést jak ekonomické úspory, tak snížit ekologickou zátěž, protože složení směsí, na které cílíme, by mělo být postupně ekologičtější. Beton má nálepku neekologického materiálu, ale nemáme jej čím nahradit. Pokud by se celosvětově například zvýšila spotřeba dřeva jako stavebního materiálu, mělo by to na naši planetu velmi výrazný negativní dopad – jiný materiál se srovnatelnými vlastnostmi v podstatě neexistuje. Můžeme však zrevidovat složení betonu tak, aby byl co nejekologičtější, a najít taková řešení, abychom jej pro stavbu použili co nejméně. S tím souvisí potřeba věnovat se současně třem oblastem, které tvoří neoddělitelné spojené nádoby. Jde o techniku, materiály a struktury, které dokážeme vytvořit.

Reklama
Reklama

MM: Vyvíjíte tedy nejen technické prostředky – stroje na zpracování betonové směsi a na její nanášení na určené místo – ale i vhodné tvary tištěných prvků?

T. Vránek: Ano, významnou částí našeho výzkumu je vývoj takových struktur, které pomocí parametrického designu a organické architektury umožní dosáhnout stejné pevnosti a dalších technických a technologických vlastností budovy s použitím menšího množství materiálu. To známe z 3D tisku kovových a plastových dílů: Dutý objekt s vhodnou vnitřní strukturou, například objekt podobný včelí plástvi, je pevnější než stejný objekt z plného materiálu. My máme tým, který paralelně s vývojem techniky a automatizace vyvíjí struktury stavebních konstrukcí, díky čemuž šetříme materiál. Materiál zároveň musíme přizpůsobovat možnostem aplikace. Nejde jen o strojovou část, ale jde i o kombinaci materiálu, techniky a struktur. To je základ naší práce.

Jako vedlejší efekt se projevuje to, že architektům nabízíme úplně nové možnosti stavění. Začali jsme spolupracovat s architektem Jiřím Vítkem, který vyučuje na VUT v Brně parametrický design a v této oblasti patří mezi přední české odborníky – specializuje se též na organickou architekturu. Společně s ním vyvíjíme tvary, které je možné vytvořit.

Šestiosý robot přesně manipuluje s tiskovou hlavou, která nanášením betonové směsi po vrstvách vytváří požadovanou strukturu. (Zdroj: ICE)

MM: Řekněte nám také něco o té technice. Každého na první pohled zaujme robotické rameno, které manipuluje s tiskovou hlavou. Je to ten hlavní výsledek vašeho vývoje?

T. Vránek: Všichni se rádi baví o pojmech, jako jsou 3D tisk a roboty. Pro nás je to jen jedna forma technologie, v podstatě jde jen o přesnou manipulaci s materiálem, robot je jen druhořadá záležitost – forma manipulátoru. Jde jen o to, jak beton dostat na dané místo a jak ho technologicky zpracovat tak, aby správně tvrdnul a měl potřebné vlastnosti, aby vytvořená struktura měla požadované parametry.

Co se týče techniky, jsme jedni z mála firem na světě, které do stavitelství a 3D tisku betonu vstoupily z oboru automatizace. Vlastně jsme všechno postavili na sběru dat. Díky našemu hlavnímu podnikání v oblasti strojírenství jsme zvyklí sbírat data a vyhodnocovat je a s těmito prostředky chceme dosáhnout plně automatického, ideálně sebeřízeného celku. Beton se na stavbách (na rozdíl od laboratoří nebo dílen) aplikuje v proměnlivých podmínkách, na výsledek má vliv teplota, vlhkost, sluneční svit nebo vítr. Chtěli bychom pomocí neuronových sítí a umělé inteligence vytvořit autonomní systém, který dokáže měnit parametry přidávání přísad v průběhu tisku.

Jedním z nosných pilířů našeho technického vývoje je vývoj vlastní tiskové hlavy, což je zařízení, které homogenizuje směs s urychlovači a dalšími přísadami a automaticky reguluje množství dávkovaného materiálu.

Senzory průběžně snímají všechny potřebné parametry tisku. Software tato data sbírá, vyhodnocuje a vizualizuje. (Zdroj: ICE)

MM: Máte veškerý vývoj pod vlastní střechou, nebo spolupracujete s dalšími subjekty, případně kupujete hotová řešení?

T. Vránek: Naše firma ICE je systémový integrátor. My nepotřebujeme všechno vlastnit, vyvíjet a vyrábět sami, rádi si produkty koupíme od jiného výrobce. Bude-li existovat dané řešení, nemáme důvod jej vyvíjet vlastními silami. Jestliže na trhu odpovídající řešení nenajdeme, zapojíme vlastní konstrukci a vyvíjíme vlastní řešení. Tak je tomu v případě tiskové hlavy, na jejímž vývoji u nás nyní pracuje tým pěti lidí. Na celém projektu se podílí tým pětadvaceti automatizačních odborníků. Snažíme se v krátké době vyvinout řešení, jehož prostřednictvím bychom ještě letos vytiskli první objekty, abychom mohli analyzovat jejich technologické vlastnosti a použitelnost pro další stavby. Už nyní máme první reálné poptávky a pracujeme na konkrétních testovacích stavbách.

MM: Zmínil jste také vývoj ekologičtějších betonových směsí. Co si pod tím můžeme představit?

T. Vránek: Snažíme se vyvinout vlastní beton, který bude možno vyrobit z lokálních materiálů. Pomocí různých chemických přísad do betonu – superplastifikátorů a akcelerátorů – chceme vytvořit takový koktejl přísad, který nám umožní tisknout konstrukce z lokálních zdrojů: z lokálních cementů, lokálních písků a z dalších materiálů, jejichž využití přispěje k ekologičnosti tím, že se nebude velké množství materiálu dopravovat na dlouhé vzdálenosti. Cílem je vyvinout i materiály minimalizující množství použitého cementu, který je pro planetu velkou zátěží. Inspirací může být návrat ke kořenům, kdy se domy stavěly z vepřovic, tedy cihel tvořených ze směsi zeminy a různých přírodních materiálů.

MM: Jakou roli v tomto projektu hraje nedávno založený institut EIMAC (Evropský institut pro materiály, automatizaci a výstavbu)?

T. Vránek: Institut EIMAC jsme založili jako nezávislou platformu, která propojuje různé firmy a vědecká pracoviště na vysokých školách. Institut se společně s naší firmou ICE stal součástí platformy Národní centrum stavebnictví 4.0 a chtěli bychom se propojit s ČKAIT (Českou komorou autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě). Chceme, aby tato platforma pro propojování firem a odborníků z oboru automatizace a digitalizace ve stavebnictví stála mimo firmu a byla zcela nezávislá a otevřená pro spolupráci se všemi subjekty. Do dozorčí rady institutu EIMAC jsme přizvali odborníky, jako jsou prof. Petr Konvalinka, prof. Rudolf Hela, architekt Michal Postránecký a další, kteří jsou zárukou odborné úrovně. Institut sám žádný vývoj neprovádí, jeho cílem je propojovat firmy a pracoviště vědeckých institucí a přispívat k rozvoji jejich spolupráce.

Reklama

MM: Jaké jsou finanční zdroje pro váš projekt 3D tisku betonu a jak jej zajišťujete personálně?

T. Vránek: Musím ocenit podporu Petra Otavy a celé skupiny MTX Group, kterou máme v zádech. Díky nim si můžeme dovolit do takovýchto inovací investovat. Žádali jsme sice i o dotace na vývoj a výzkum, ale příslušným lidem na ministerstvu tento projekt nepřipadal dostatečně inovativní. Budeme se tedy snažit investovat výhradně vlastní prostředky a na své fungování si i nadále vydělávat sami. O to lepší bude pocit, že projekt, kterému věříme, dokážeme realizovat z vlastních peněz. Naše investice do projektu zatím dosahuje výše padesáti milionů korun. Pomáhá nám i naše firemní kultura. Způsob řízení firmy bez složité hierarchie nám umožňuje pružně vytvářet nové pracovní týmy. Během několika týdnů jsme dokázali vytvořit zcela nový tým, který začal pracovat na diametrálně odlišném produktu.

Naši naději na úspěch posiluje i zájem světových výrobců. U nás ve Žďáru nad Sázavou už byli zástupci oddělení výzkumu a vývoje předních světových betonářských firem, výrobci míchacích a čerpacích zařízení a také výrobci robotů. Jejich zájem, stejně jako zájem předních českých architektů mne utvrzuje v tom, že jsme se vydali správným směrem. Míra zájmu o naše počínání mne překvapila. V oboru průmyslové automatizace jsme byli vždy jedna z mnoha podobných firem. Nyní se nám ozývají pracoviště z univerzit doslova z celého světa, což nám dává naději, že jde o produkt, který může mít skutečně globální dopad. Teď už je jenom na nás, jak to uchopíme.

Technologie 3D tisku dává architektům větší svobodu a umožňuje jim navrhovat stavby organických tvarů. (Zdroj: ICE)

MM: Firma ICE se do stavařiny pustila se zkušenostmi z několika jiných, v mnohém velmi odlišných oborů. Vnímáte to jako výhodu, nebo je to spíš hendikep?

T. Vránek: Široký záběr naší firmy od metalurgie přes automotive a logistiku až po stavebnictví je naší obrovskou výhodou. Díky tomu dokážeme zkušenosti z jednoho odvětví využít v druhém. Jako příklad mohu uvést princip sběru dat, pro který máme vlastní software DatICE. Dlouho jsme marně hledali univerzální softwarový nástroj na sběr dat, který by dokázal napříč všemi stroji a technologiemi posbírat všechna data pro následné zpracování. Existující nástroje byly buď moc jednoduché, nebo zase příliš složité. A tak jsme si vyvinuli software, který dokáže získat z jakéhokoli stroje jakákoli data. Právě tento software je nosným pilířem fungování naší 3D tiskárny. Vyměnili jsme míchačky, čerpadla a pohony, vybavili je potřebnými senzory a všechno propojili do systému, který zároveň pomocí profiloměru vyhodnocuje tvar tištěné stopy a na základě všech dat koordinuje dávkování aditiv do betonové směsi, výkon čerpadel a rychlost pohybu tiskové hlavy. V budoucnu chceme využít umělou inteligenci a neuronové sítě k autonomnímu řízení celého systému. Snem všech výrobců je prediktivní kvalita produkce a s využitím těchto nástrojů bude možné tento sen uskutečnit. To všechno vychází z našich zkušeností z různých oborů – z každého oboru jsme si vzali to, co funguje, a snažíme se to poskládat do jednoho prakticky funkčního celku.

Související články
Jste připraveni na budoucnost? Zjistěte to...

Každý den se probouzíme do situace, kdy nekonečný boj o nové zákazníky o kousek přitvrdí, je stále náročnější a vyhraje ten, kdo se nejlépe a nejrychleji přizpůsobí. Jak řekl rakouský psychiatr Viktor Frankl, základní lidskou vlastností je svoboda rozhodnout se, i když její uplatnění nemusí být lehké. Člověk není svobodný ve vztahu k podmínkám, v nichž žije, ale má svobodu v tom, jaké k nim zaujme stanovisko. Jak se rozhodnete vy?

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.

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.

Související články
CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Praktický výzkum nám dělá svět lepším

Prof. Ing. Milan Gregor, PhD. se narodil v Prievidzi a dětství prožil v Necpaloch. Zde u příležitosti oslav 600. výročí první písemné zmínky byl v roce 2015 oceněn Cenou primátorky Prievidzy za mimořádné zásluhy v rozvoji hospodářství, vědy a techniky a šíření dobrého jména Slovenské republiky v zahraničí.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Veletržní válka světů

Redakce MM Průmyslového spektra věnovala šanghajskému veletrhu obráběcích strojů CCMT 2018 nemalou pozornost ve zpravodajství, které bylo uveřejňováno na webových stránkách v rubrice Očima redakce. V tomto článku a na přiložených obrázcích jsou zaznamenány veletržní postřehy, čínský kolorit, veletržní statistiky i holá fakta z oblasti čínského průmyslu. Něco málo o čínské výrobní technice a technologiích, které byly prezentovány na CCMT 2018, i pár dalších postřehů, jsme připravili do tohoto vydání.

Open House Pfronten

Koncem ledna 2018 se konalo pravidelné setkání uživatelů technologií DMG Mori ve výrobním středisku ve Pfrontenu. Akci již tradičně podpořila pobočka DMG Mori Czech, která svým parnerům zorganizovala možnost prohlídky sídla mateřské firmy v tomto bavorském městečku na úpatí Alp.

Ujíždí nám vlak digitalizace?

Rozhovor s Martinem Peňázem ze společnosti Autodesk, nám dává možnost nahlédnout na současnou digitální transformaci optikou, jejichž rámec a obzory se vytvářely dalece před tím, než nás doba covidová naučila přemýšlet a konat jinak a pružněji, než bylo standardem.

Hybatelé byznysu

Jan Zadák se více než dvacet let pohyboval v nejvyšších patrech globálního byznysu v oblasti IT. Mimo jiné zodpovídal za globální prodej, strategii a marketing veškerých produktů a služeb Hewlett-Packard. Nejen jeho zkušenosti z velkého byznysu, ale i jeho optimismus a víru v nastupující generaci vám chceme přiblížit prostřednictvím rozhovoru, který naší redakci poskytl.

Nahrajeme si vědomí do počítače?

Profesor kybernetiky Michael Šebek nevylučuje svoji přítomnost v jiném, uměle vytvořeném prostoru. Průmysl 4.0 chápe jako zásadní a přelomovou změnu a současné školství nás na budoucnost nepřipraví. Firmám radí „nechte své zaměstnance tvořit nesmysly“‎.

Z manažera vlastníkem

V době recese koupila Olga Kupec od německého majitele slévárenský provoz a už více než 10 let jede její firma na plné obrátky. Tato přemýšlivá a empatická dáma dokázala svým přístupem ke klientům a kolegům vybudovat v českoněmeckém pohraničí prosperující firmu, která nemá nouzi, ani o zakázky, ani o zaměstnance.

Výzkum rozděluji pouze na dobrý a špatný, říká Libor Kraus

Prezident Asociace výzkumných organizací Libor Kraus se pohybuje v oblasti výzkumu a vývoje 30 let. Jaká vidí pozitiva, úskalí a rezervy v této důležité součásti našeho ekonomického růstu? Na to jsme se ho zeptali v rozhoru, který poskytl redakci MM Průmyslového spektra.

Jak se transferuje know-how

„Pokud někde postavím pět strojů a budou z nich padat šrouby, které budu odesílat do zahraničí, tak to je samozřejmě jiná přidaná hodnota, než když vybuduji vývojové centrum, kde mám devadesát procent vysoce sofistikovaných pozic, spojené s výrobním závodem,“ říká programový ředitel GE Aviation pro Českou republiku Milan Šlapák, který poskytl redakci MM Průmyslového spektra rozhovor.

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