Témata
Reklama

Mezi nejnovějšími technickými směry, kterým bezesporu patří budoucnost, má své výsostné místo také aditivní technologie, známá spíše pod lidovějším označením 3D tisk.

Tento článek je součástí seriálu:
Budoucnost začíná dnes
Díly
Karel Sedláček

Celý život se věnuje popularizaci vědy a techniky. Promoval na Fakultě sociálních věd UK v Praze. 
V letech 1960 až 1968 pracoval v plzeňském rozhlasovém studiu, potom až dokonce roku 1989 byl nejprve redaktorem pro vědu a techniku a později zástupcem šéfredaktora deníku Svobodné slovo. Po krátkém působení jako šéfredaktor nakladatelství Melantrich byl redaktorem a hlasatelem Rádia Svobodná Evropa až do ukončení vysílání české redakce v roce 2002. Externě spolupracoval s celou řadou českých a slovenských odborných časopisů a s Českým rozhlasem.  
Vědeckotechnická témata popularizoval v knihách Laser v mnoha podobách (Praha, 1982), Pod šifrou 2001 (Praha 1984), Atom skrývá naději (Praha 1987 - spolu s Janem Tůmou). Historii unikátní rozhlasové stanice shrnul v knize Volá Svobodná Evropa (Praha 1993). Vzpomínky na konec komunistického režimu ve Svobodném slově a vydavatelství Melantrich obsahuje publikace Balkon, fenomén listopadu 1989 ( Praha 2010 - spoluautor Milan Nevole). Události okupace Československa v srpnu 1968 přibližuje publikace Vzpomínky na Plzeň – Čas lámání chleba a charakterů (Praha 2011). V roce 2018 vydal soubor cestopisných reportáží a fejetonů Toulky s Karlem Amerikou.

I když má za sebou už dvacetiletý vývoj, teprve v posledních třech letech se jí dostalo – díky rozvoji elektroniky – větší publicity. Některým zkušeným technikům dokonce lezou články o těchto tiskárnách na nervy, pokládají ji za hračku. Záběr uplatnění 3D tisku je stále širší a tím, že nezasahuje pouze průmyslovou sféru, ale také školství, zdravotnictví, módu a gastronomii, stává se bližší i technicky méně vzdělaným lidem.

Vývoj se zaměřuje na tři základní oblasti: tiskárny a jejich příslušenství, tiskařské materiály a aplikace 3D tisku. To znamená, že tiskárny jsou stále menší a menší nebo naopak stále větší, podobně jako skenery, rychle se vyvíjí potřebný software a samozřejmě také tiskařské materiály. Díky tomu se tato technologie prosazuje doslova ve všech oblastech. Nejde jen o to, že nahrazuje některé klasické technologie, ale o to, že nabízí zcela nová řešení.

Nasazením několika laserových zdrojů, jejich vyššími výkony a rychlejším nanášením materiálů se aditivní technologie začínají uplatňovat stále častěji také v sériové produkci. Nechceme si dělat iluze, že v budoucnu půjde všechno vytisknout, ale paleta využití je stále pestřejší.

Technologie tisku 3D totiž odpovídají současným trendům – digitalizaci a individualizaci produkce. Tím se mění i systém průmyslové výroby a vlastně celých továren, které budou moci rychleji a přesně reagovat na přání a potřeby zákazníků.

Na začátku produkčního řetězce tak stojí modely 3D-CAD a jejich analýzy konstrukční i ekonomické. Tím se podstatně snižují problémy s výrobou prototypů a současně se optimalizuje výroba jednotlivých součástek či celých dílů. Výhodná je také kombinace s tradiční strojírenskou výrobou.

Masivnímu rozšíření 3D tisku ve strojírenství brání několik překážek. Jednou z hlavních je nedůvěra. Ale tu se postupně daří překonávat, protože stabilita, dobrá opakovatelnost výroby při zachování kvality patří k hlavním přednostem 3D technologie.

Reklama
Reklama

Airbus Thor

Na červnové letecké výstavě ILA v Berlíně vzbudil velkou pozornost létající objekt vyrobený na tiskárně 3D. Úmyslně jej tak nazývám, protože to v pravém slova smyslu nebylo letadlo, ale ani dron.

Letecký evropský koncern Airbus jej nazval Thor. Tento první plně funkční produkt z 3D tiskárny odborníky leteckého průmyslu doslova elektrizoval, protože naznačuje převrat ve výrobě letadel. Podstatně totiž snižuje náklady.

Bezokenní Thor se svou délkou 4 metry, rozpětím křídel 3,5 m a hmotností 21 kg se mezi dvěma giganty A 380 poněkud krčil, ale přesto přitahoval pozornost. Není určen pro přepravu cestujících a připomíná zvenku tak trochu lepší letecký model. Ty se ostatně už běžně tisknou v zařízeních 3D.

„U Thoru se jedná o test, co již dnes technika 3D umožňuje,“ říká Detlev Konigorski z vývojového oddělení Airbusu. „Zde poprvé demonstrujeme nikoliv tisk jednotlivých částí, jež se později při montáži spojí, ale vytištění celého objektu z polyamidu.“ Přidává se pouze elektronika, motor a řídicí systém, takže se let snadno a dobře ovládá ze země. K prvnímu testovacímu letu došlo ve vší tichosti už loni a letos je naplánováno 18 zkušebních startů.

Na výstavě ILA se těšil velkému zájmu vytištěný Thor.

Směrovka vývoje

Produkce z 3D tiskáren je v letecké branži ještě v plenkách, ale Thor naznačuje cestu dalšího vývoje.

I když průmyslový tisk celých letadel je ještě hudbou budoucnosti, sbírají výrobci tiskáren i letadel pilně první zkušenosti.

Ostatně Airbus i jeho americký konkurent Boeing využívají při výrobě letadel typu A350 a 787 Dreamliner některé části vytištěné v tiskárnách 3D. Vytištěné součástky mají proti klasickému odlévání velkou výhodu například v tom, že už nemusejí být dál nijak obráběny a mohou být okamžitě namontovány. Tato technologie také umožňuje snížení hmotnosti kovových částí o 30 až 50 procent. Lehčí objekt spotřebuje méně kerosinu a jeho provoz je tedy levnější.

Mezi přednosti patří také skutečnost, že součásti se například nevystřihují z ocelových plechů, nevzniká tedy žádný odpad. Počítač totiž vypracuje program, podle nějž tiskárna nanáší materiál na sebe vrstvu na vrstvu, takže výsledkem je součástka přesně podle stanovených rozměrů.

Ovšem objevují se i varovné hlasy. Například vědci z Carnegie Mellon University v Pittsburghu (stát Pennsylvánie) provedli řadu pokusů a došli k závěru, že titanové součástky vyrobené ve 3D tiskárně jsou poréznější proti těm vyrobeným klasicky, tudíž jsou křehčí a náchylnější ke zlomu.

Podle průzkumu digitálního svazu Bitkom, jehož se zúčastnila asi stovka manažerů z leteckého odvětví, se 70 % účastníků ankety domnívá, že do roku 2030 se například náhradní díly na letadla budou tisknout přímo na letištích. A dobrá polovina z nich věří, že se tak brzy budou vyrábět i velké části letadel.

US ARMY zkouší helikoptéru

V době uzávěrky tohoto vydání jsme marně očekávali výsledky testovacího letu helikoptéry amerického námořnictva Boeing V-22 Osprey, jež je vyrobena z mnoha vytištěných součástek. Projekt probíhá už tři roky a jako materiál slouží slitina titanu a hliníku. Test organizuje Naval Air Systems Command (NavAir).

Současný americký ministr obrany Ash Certer oznámil, že na vývoj 3D technologií pro armádní účely zvýší rozpočet pro rok 2017 z 66 na 72 miliard dolarů. To je dvojnásobek toho, kolik na civilní vývoj této techniky vynakládaly v roce 2014 dohromady Apple, Intel, Google a jeho mateřský koncern Alphabet.

Nejrychlejší dron

Na leteckém veletrhu Dubai Airshow představila firma Stratasys unikátní novinku: největší a nejrychlejší dron kompletně vytištěný jejich 3D tiskárnou, který dosahuje rychlosti 150 km.h-1. Prototyp vznikl ve spolupráci se společností Aurora Flight Science.

Letadlo bez posádky má rozpětí křídel 3 m a váží jen 15 kg. Asi z 80 % bylo vyrobeno aditivní technologií.

Největší a nejrychlejší dron kompletně vytištěný 3D tiskárnou

Letadlo perfektně demonstruje unikátní možnosti této technologie v letectví,“ říká, jeden z manažerů firmy Stratasys. „To znamená především využívání různých materiálů používaných v 3D tiskárnách v nových konstrukčních a výrobních postupech.“

Pro Auroru jako producenta letadel znamená nová technologie optimalizaci produkce, odlehčení konstrukce čili snížení hmotnosti a také nákladů, tzn. ekonomický přínos. Doba výroby se díky 3D tiskárně zkrátila o 50 procent.

Společnost Stratasys s centrálami v Minnesotě (USA) a v Rehovotu (Izrael) se věnuje technologiím 3D tisku už více než 25 let. Má 3 000 zaměstnanců a výsledky jejího vývoje a výzkumu chrání asi 800 patentů. Tiskárny firmy Stratasys spojují to nejlepší z technologií PolyJet a FDM. Široká materiálová škála zahrnuje materiály průhledné, materiály imitující gumu, biokompatibilní fotopolymery a také vysoce odolné termoplasty. Všechny tyto možnosti přispívají k maximalizaci výhod 3D tisku během vývoje nových produktů a součástí.

Technologie FDM patentovaná firmou Stratasys je založena na nanášení produkčních termoplastů. Výsledné součásti z materiálů jako ABS, PC nebo ULTEM jsou pevné, odolné a přesné i po opakovaném zatěžování. Ideální využití nacházejí při výrobě koncepčních modelů, prototypů, nástrojů, ale i koncových součástí.

Také NASA vyvíjí

Americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku (NASA) je vždy u vývoje nejmodernějších technologií a stejně je tomu i v případě tiskáren 3D. Připomeňme, že na kosmickou stanici už malou tiskárnu poslal.

Jeho aktivita je v tomto směru široká, a tak vybíráme projekt stážistů a inženýrů NASA v centru Ames Research Center v Moffett Fieldu v Kalifornii a studentů univerzity v Los Angeles (UCLA). Vyvíjejí bezpilotní vzdušné dopravní prostředky (UAV). Na trupy přidávají elektrické motory, vrtule a baterie, aby se zlepšil výkon. Prodloužením křídla zvyšují aerodynamickou účinnost a pomáhají prodloužit dobu letu. Mnohé součástky jsou vyrobeny technologií 3D. Zvláště se tento postup osvědčil při konstrukci křídla.

Základem nového dronu je starší Dragon Eye, který sloužil Americké námořní pěchotě v San Francisku. Tím, že nepotřebuje pohonné hmoty, nejen že neznečisťuje životní prostředí, ale může se vydat i do nebezpečných oblastí. Například v kráterech sopek může odebírat vzorky sopečného popela a plynových emisí.

Také NASA využívá technologie 3D

Boeing má patent

Velký rozruch vzbudila zpráva, že Boeing nedávno přihlásil patent na nové řešení 3D tisku. Nese totiž název Free-Form Spatial 3-D Printing Using Part Levitation.
Jak tedy z názvu vyplývá, jde o proces, při kterém se vytvářejí 3D objekty vznášející se v magnetickém poli. Diamagnetický materiál se nanáší nejen z různých směrů, ale i na „plovoucí“ objekty, které Boeing nazývá nugety, jež rotují v libovolném úhlu. Toto je unikátní řešení. Základem dosavadního postupu je nanášení tekutého materiálu čili tištění jednotlivých vrstev materiálu na sebe.


Tato unikátní novinka má všechny předpoklady zcela změnit dosavadní možnosti 3D technologie a otevírá jí nové perspektivy.

Něco navíc...

Doporučujeme zhlédnout video, které představuje technologii 3D tisku objektu vznášejícího se v magnetickém poli.

Reklama
Související články
Firmy oceňují studentskou mezioborovou spolupráci

Už po patnácté se na Západočeské univerzitě v Plzni uskutečnil ojedinělý výukový projekt DESING, v němž studenti z několika zdejších fakult pracují v multioborových týmech na tématech zadaných průmyslovými podniky. Vyvrcholením jeho, již 15. ročníku, byl jubilejní 10. mezinárodní workshop, který proběhl začátkem dubna ve Vědeckotechnickém parku Plzeň. Čtyři nejúspěšnější plzeňské a dva bavorské studentské týmy tu v anglicky vedených prezentacích představily návrhy svých technických produktů.

Budoucnost výroby tkví v inovacích, Část 3. Inovační workshop

Jsme zemí s průmyslovou tradicí, díky níž jsme se z provincie stali jednou ze předních ekonomik světa. Dnes ale nedokážeme plně využít inovační potenciál a zaostáváme za vyspělou Evropou. Co nás brzdí? Seriál, který připravují odborníci společnosti Autodesk, se na příkladech dobré praxe snaží nastínit možné cesty, jak by firmy a jedinci mohli zvýšit svůj potenciál a tížený efekt.

Platforma pro kolaborativní návrh i výrobu

Každoroční uživatelské setkání společnosti Dessault Systèmes dostalo nové jméno 3DExperience World. Jde o pokračování pravidelné konference Solidworks World pro uživatele softwarových nástrojů Solidworks. Nové jméno odráží nový ekosystém tvořený celou řadou inovativních řešení od společnosti Dassault Systèmes. Akce 3DExperience World 2020 se konala začátkem února v americkém Nashvillu ve státě Tennessee a účastnilo se jí na 6 000 konstruktérů, inženýrů a prodejců z celého světa.

Související články
Štěstí přeje připraveným!

Cesta antivirového řešení Avast od prvních nápadů ve Výzkumném ústavu matematických strojů k firmě o 1 700 zaměstnancích Avast Software obývající několik pater nové budovy na Pankráci, byla dlouhá a někdy trnitá. Zakladateli a tvůrci myšlenky na vytvoření vlastního antivirového programu, ze kterého se postupem doby stal ochranný systém bránící napadením, jsou Pavel Baudiš a Eduard Kučera.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
O strojích a hologramech

Cílem následujícího textu je informovat o novinkách a trendech v oblasti hologramů v průmyslu a také situaci zpřehlednit. Výrazem „hologram“ je totiž označováno téměř nepřeberné množství nástrojů a technologií, které v podstatě spojuje vlastně jen to, že pracují s nějakou formou optické iluze. Takové hologramy je možné využívat nejrůznějším způsobem, totéž platí o způsobech jejich vytváření. Navíc je dění v oboru hodně dynamické. Téměř neustále se objevují nové průmyslové aplikace a vedle nich vzniká řada zajímavých inovací, které jsou předváděny na výstavách, ale fakticky ještě nebyly uvedeny do praxe.

Úspory naruby - Pravda a lži o vytápění, 2. část

S neustálým zdražováním energií se mnoho obyvatel ptá, čím ekologicky a současně i ekonomicky, tedy levně a s účinností pokud možno přes 100 %, vytápět svůj rodinný dům?

Made in Česko - Vodu nejen pro poušť

S.A.W.E.R. To je název vskutku geniálního zařízení na hranici skutečnosti a sci-fi, které bude ve velmi suchých oblastech generovat ze vzduchu vodu a posléze kultivovat místní půdu v úrodnou zemi. Zařízení již existuje a veřejnosti bude představeno na výstavě Expo 2020 v Dubaji. A stejně jako další neuvěřitelné patenty, které vám představujeme v tomto seriálu, i S.A.W.E.R. je výhradně dílem českých hlav a českých rukou.

Jízdní kola z vesmírného inkubátoru

V České republice existuje celá řada firem, které se svými produkty prosadily po celém světě. Často nejsou ani tak známé doma jako spíš za hranicemi naší země, kde v ojedinělých případech vytvořily dokonce nový segment trhu. Seriál formou stručného příběhu představuje čtenářům cestu, po které se podnikatel se svojí firmou vydal, jaké milníky jej provázely a jakých úspěchů a uznání na světovém trhu dosáhl.

Najít dveře do budoucnosti

Již 20. ročník Ceny Wernera von Siemense vyvrcholil 22. února slavnostním večerem v pražské Betlémské kapli. Za své práce zde převzalo ocenění celkem 25 nejlepších mladých vědců, studentů a pedagogů. Werner Siemens prý řekl: „Lepší než bušit hlavou do zdi je najít v ní očima dveře.“ Z mladých lidí, kteří převzali ocenění nesoucí jeho jméno, by měl jistě radost. Všichni totiž dokázali nejen najít dveře, ale otevřít je do budoucnosti.

Hokejové puky z Kateřinic zamířily na olympiádu

V České republice existuje celá řada firem, které se svými produkty prosadily po celém světě. Často nejsou ani tak známé doma, jako spíš za hranicemi naší země, kde v ojedinělých případech vytvořily dokonce nový segment trhu. Seriál formou stručného příběhu představuje čtenářům cestu, po které se podnikatel se svojí firmou vydal, jaké milníky jej provázely a jakých úspěchů a uznání na světovém trhu dosáhl.

Letem technickým světem VI

Každý den nás překvapuje zprávami z vědeckotechnické sféry, která je nám sice ve své podstatě blízká, ale přesto někdy v detailech vzdálená, protože stačíme sledovat jen svůj obor. V tomto letošním seriálu stíráme hranice úzkého zaměřeni a zlehka se dotkneme překvapivých novinek odjinud. Kdo chce vědět víc, snadno si podrobnosti najde.

Letem technickým světem V

Každý den nás překvapuje zprávami z vědeckotechnické sféry, která je nám sice ve své podstatě blízká, ale přesto někdy v detailech vzdálená, protože stačíme sledovat jen svůj obor. V tomto letošním seriálu stíráme hranice úzkého zaměřeni a zlehka se dotkneme překvapivých novinek odjinud. Kdo chce vědět víc, snadno si podrobnosti najde.

Letem technickým světem III

Každý den nás překvapuje zprávami z vědeckotechnické sféry, která je nám sice ve své podstatě blízká, ale přesto někdy v detailech vzdálená, protože stačíme sledovat jen svůj obor. V tomto letošním seriálu stíráme hranice úzkého zaměřeni a zlehka se dotkneme překvapivých novinek odjinud. Kdo chce vědět víc, snadno si podrobnosti najde.

Letem technickým světem II

Každý den nás překvapuje zprávami z vědeckotechnické sféry, která je nám sice ve své podstatě blízká, ale přesto někdy v detailech vzdálená, protože stačíme sledovat jen svůj obor. V tomto letošním seriálu stíráme hranice úzkého zaměření a zlehka se dotkneme překvapivých novinek odjinud. Kdo chce vědět víc, snadno si podrobnosti najde.

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