Témata
Zdroj: EOS

Automatizace masové výroby vs. 3D tisk

Automatizace ve velkých společnostech je již dlouho běžnou praxí. V posledních letech se však setkáváme s poptávkou po automatizaci i v případech malosériové výroby a u dodavatelů s kusovou výrobou. Mnohdy jde o produkty s vysokou přidanou hodnotou, ať už to jsou výrobky pro automobilový průmysl, nebo pro maloodběratele.

Tento článek je součástí seriálu:
Fenomén automatizace
Díly
František Zimmermann

Pracuje na vedoucí pozici ve společnosti ZF Electronics Klášterec, hlavního výrobního závodu divize E-mobility mezinárodní společnosti ZF Group. Vede čtyři vývojové týmy pracovníků pro vývoj a výrobu výkonové elektroniky pro e-mobily. Předtím 14 let pracoval ve společnosti Škoda Auto na různých operátorských a později vedoucích pozicích. Je zakladatelem poradenské společnosti FZ Consulting.

Reklama

Mezi produkty s vysokou přidanou hodnotou mohou být předměty o velikosti kontaktních čoček, nebo mohou mít na délku i 10 metrů, například rotorové listy větrných elektráren. U malých výrobků se jedná velmi často o produkty pro zdravotnický průmysl, kde je vyžadována naprostá přesnost.

Technologie 3D tisku z kovových materiálů je vhodná například pro výrobu dentálních implantátů, korunek a můstků, připravovaných přesně na míru. Každý vyrobený kus má jiný tvar. (Zdroj: EOS)

Specifika výrobků pro zdravotnictví

Výroba pro zdravotnictví vyžaduje naprosto specifické technologie. Obrábění takových tvarů, jako jsou ortopedické součásti nahrazující kosti a klouby, je komplikovaný a zdlouhavý proces. Výroba těchto dílů vyžaduje extrakci velkého množství materiálu. Vzhledem ke špatné obrobitelnosti použitého materiálu se taková výroba může výrazně prodražit. V případě, že finální tvar umožní odlévání s menšími přídavky pro obrábění, prodraží se i nákup materiálu pro speciálně tvarované formy. Následné upínání těchto obrobků je taktéž velmi komplikované a vyžaduje složité upínací přípravky. V neposlední řadě cenu výroby zvyšují požadavky na vyšší stupeň přesnosti. Všechny tyto zmíněné podmínky vedou specializované dodavatele k vývoji nových technologií s cílem pomoci zákazníkům, vyrábějícím takto náročné produkty, zvyšovat produktivitu. Některé produkty, mezi něž patří například právě zmíněné speciální zdravotnické potřeby, je třeba vyrobit bez ohledu na výši výrobních nákladů.

Reklama
Reklama

Výhody a omezení 3D tisku

Dnešní doba nabízí mnoho možností a řadu subtraktivních i aditivních výrobních procesů. K těm aditivním patří i 3D tisk. Jedná se o aditivní proces výroby, při němž požadovaný předmět vzniká postupným přidáváním tenkých vrstev materiálu. Výhoda tohoto aditivního procesu spočívá především v tom, že na rozdíl od procesů substraktivních (mezi něž patří např. frézování a soustružení) při něm nedochází k odebírání (obrábění) nepotřebného materiálu. Výhodou 3D tisku všeobecně je také to, že pro výrobu předmětu nejsou (kromě příslušné 3D tiskárny) vyžadovány další nástroje. Vytvářený předmět navíc může mít téměř jakýkoli tvar a každý další kus může být podle potřeby změněn prostřednictvím úpravy v programu tiskárny. Díky tomu, že se tvar výrobku nemusí přizpůsobovat technologii výroby, jsou součásti vytvořené pomocí některých technik 3D tisku velmi odolné.

V medicíně se 3D tisk uplatní díky schopnosti vyrobit kostní či kloubní náhrady s jedinečným tvarem a speciální strukturou. Tradičními výrobními technologiemi by něco takového vyrobit nešlo. (Zdroj: EOS)

Na druhou stranu, velkou nevýhodou 3D tisku je omezená přesnost výsledného výrobku. Tolerance je dána především konstrukcí 3D tiskárny, technologií tisku a dalšími nezanedbatelnými vlivy, včetně materiálu použitého pro tisk. Další nevýhoda 3D tisku se projeví při sériové výrobě ve velkém objemu. V tomto případě je 3D tisk již neekonomický a pomalý ve srovnání s tradičními metodami, k nimž patří například již zmíněné obrábění. Taktéž ve srovnání se vstřikováním je v případě sériové výroby 3D tisk nesrovnatelně pomalejší.

Reklama

Například v automobilovém průmyslu by se 3D tiskárna mohla využít k tisku nedostupných dílů pro vozy, které nespadají do běžného sériového procesu, nebo pro tisk již nedostupných náhradních dílů. Opačně je na tom velkosériová výroba, kde se počáteční vysoké náklady rozpočítají mezi velký počet kusů výrobku a s rostoucím objemem výroby náklady na kus dále rychle klesají. Z krátkodobého hlediska (s ohledem na počty vyráběných dílů, pohybující se v součtu do tisíců kusů) se nevyplatí pořizovat plně automatizované linky za enormní částky. V případě produktů, které se vyrábějí subtraktivním procesem v kusových zakázkách, je velmi důležité promyslet i budoucí využití pořizované technologie. K těmto účelům může posloužit pořízení jednoduchého jednoúčelového CNC obráběcího stroje, například soustruhu nebo frézky. Při vyhlídce na delší podnikatelské záměry lze pořídit sofistikovanější stroje a zařízení, jako jsou obráběcí centra pro kompletní soustružení a frézování s ultrakompaktním vřetenem. K těmto obráběcím centrům lze kdykoli v budoucnu doplnit i roboty a robotické mechanismy.

Související články
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.

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.

Nechte si poradit

Nákup nové technologie je důležité a často nezbytné rozhodnutí k zajištění konkurenceschopnosti výrobní firmy. Dostupných technologií je dnes plný trh a správné rozhodnutí vyžaduje důkladné analýzy a rozsáhlé technologické znalosti. Na to ve chvíli, kdy nestačí výrobní kapacity, jen málokdo má opravdu čas. Stále častěji se proto firmy obracejí na poradenské společnosti, které výběr vhodné technologie mají přímo v popisu práce.

Související články
Ohlédnutí za MSV 2018

Jubilejní strojírenský veletrh v Brně se i letos nesl ve znamení inovací, technických i technologických novinek (často také světových premiér), ale hlavně v duchu oslav stého výročí založení Československé republiky, takže se také vzpomínalo na historické úspěchy v technice v expozici 100RIES. A není tedy divu, že partnerskou zemí bylo letos Slovensko. Na následujících řádcích přinášíme malé ohlédnutí za veletrhem, kde připomeneme některé exponáty, které v očích naší redakce za zmínku a vzpomínku stojí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Technologie roku 2018

Další z řady odborných seminářů společnosti Misan v jejím sídle v Lysé nad Labem s názvem Technologie roku 2018 se uskutečnil v únoru ve spolupráci se společností Tungaloy. Hlavními tématy byly automatizace výrobních procesů, monitorování a propojování výrobních strojů a systémů a představení nových výrobních zařízení, nástrojů a technologií, které pak byly následně předvedeny v praktické části semináře při ukázkách obrábění. Bonusem na semináři byla přítomnost chairmana a CEO Okuma Europe a Okuma America Corporation Takeshiho Yamamota a senior manažera z oddělení obchodu Okuma Europe Ralfa Baumanna, kteří poskytli MM Průmyslovému spektru exkluzivní rozhovor.

Novinky ze světa 3D tisku

V uplynulém měsíci se v české kotlině seběhlo několik akcí, jejichž společným jmenovatelem byl průmyslový 3D tisk. Představeny byly nové produkční 3D tiskárny, profesionální tiskové materiály a zapomenout nesmíme ani na největší z těchto akcí, výstavu a konferenci 3dexpo.

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.

Automatizace lidem práci nebere

Automatizaci se ve firmě Kovosvit MAS věnují od roku 2013. Z původního projektu vznikla samostatná divize MAS Automation a na letošní rok má plánované téměř dvojnásobné tržby oproti roku 2017. V porovnání s plánovaným obratem celého Kovosvitu jsou tržby divize zatím nevýznamné, ale průměrný růst divize o dvě třetiny ročně dokládá, že automatizace má v podniku ze Sezimova Ústí zelenou.

Výroba založená na cloudových řešeních

Navzdory ekonomickým propadům a neustále se měnícímu pracovnímu prostředí zůstává výroba dlouhodobě a v celosvětovém měřítku hlavním zdrojem pracovních míst a zásadní oblastí tvorby hodnot. Přesto, že se postupně podařilo do značné míry vylepšit kvalitu vyráběných součástí a zvýšit efektivitu celého výrobního procesu, existují i nadále významné zdroje plýtvání, které se doposud nepodařilo efektivně vyřešit. V důsledku toho se provozní náklady v oblasti výroby vytrvale drží na vysoké úrovni. Existují však významné příležitosti umožňující tento trend zvrátit pomocí digitálních a cloudových řešení.

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.

Na evropské trhy s finanční podporou

První celoevropsky významná akce v oblasti strojírenství a subdodavatelské branže se v příštím roce koná na lipském výstavišti v termínu 2. až 5. března: veletrhy Intec a Z 2021. Také a možná právě v současných obtížných časech zde čeští vystavovatelé a návštěvníci mohou navázat důležité obchodní kontakty a informovat se o nejnovějších trendech a vývoji v oboru. Vystavovatelé z Česka navíc se státní podporou.

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?

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.

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