EMO Hannover 2013: část 7 - Technologie, které mnohdy nejsou vidět

Tato oblast techniky na vystavených strojích na první pohled není patrná a pod krytováním strojů ani není vidět, ale zato má významný vliv na jejich funkci. Naopak na druhou stranu funkce a provoz strojů jsou významně ovlivněny jednak naprostou neměnností, jednak stále přicházejícími novinkami – novými materiály.

Veletrh EMO je rozličnými až roztodivnými materiály doslova prošpikován. Na veletrhu mají roli bezejmenných strůjců funkce stroje nebo naopak materiál sám se nachází ve světlech reflektorů. Prvá varianta je samozřejmě nejčastější – materiál je integrální částí dílce, podsestavy a sestavy, která má danou funkci. Můžeme se setkat s běžnými konstrukčními ocelemi a litinami, jež se používají k výrobě především rámu strojů. Oceli k zušlechťování jsou pro namáhané součásti, legované oceli se uplatní například tam, kde součásti nesmí podléhat mechanickému opotřebení, musí snést vysoké kontaktní tlaky a zatížení – například u ložisek. Materiálovou klasiku ve skupince českých vystavovatelů zastupovala firma ZPS Slévárna. Firma se zabývá výrobou odlitků z litin s lupínkovým grafitem souvisejících modelů a realizuje obrábění polotovarů.

Pro typickou strojařinu méně běžné, přitom v současnosti již všeobecně akceptované jsou plastické hmoty (polymery). Na obráběcím stroji neslouží pro výrobu nosných rámů – na rozdíl od dětského odrážedla. Důvod je více než zřejmý.

Velmi náročnými uživateli plastických hmot jsou výrobci energetických řetězů. Na veletrhu firma Brevetti Stendalto představila široké spektrum typů a rozměrů svých produktů. V energetickém řetězu je ukryto velké know-how a design obsahuje spoustu vychytávek, které ocení na montáži strojů i servisní technici. Odhlédněme od konkrétních konstrukčních a rozměrových provedení a zaměřme se na materiál, který firma Brevetti používá například pro výrobu řetězů Silvyn Chain. Jde o polyamid zesílený skleněnými vlákny nesoucí označení Brylon 6. Pro správnou funkci řetězu má tento materiál následující vlastnosti – vysokou pevnost v tahu a nízký koeficient tření. Nepřehlédnutelnou vlastností je dobré materiálové tlumení, které ve spojení s konstruktérským důvtipem vede k tomu, že energetické řetězy vykazují tichý chod i při vysokých rychlostech. Pružnost materiálu zase umožňuje montáž některých částí bez použití spojovacích materiálů. Brevetti vyrábí energetické řetězy rovněž z kovu. Pro ty využívá oceli vhodné pro odporové svařování. Některé řetězy obsahují duralové dílce a firma Brevetti stále více kombinuje kovové dílce s díly plastovými.

Z plastů však mohou být vyrobeny například držáky (chapače) nástrojů, jež vytvářejí odkládací místa v zásobnících nástrojů. Chapače mohou nést v poměru k jejich velikosti poměrně hmotné nástroje, a to do chvíle, kdy stroj nebo zásobník přestanou korektně plnit svoji funkci – pak se stane něco nekorektního. V případě havárie je výrazně menší pevnost plastu prospěšnější, neboť tím, že dojde k poškození chapače, je zbytek ustaveného a seřízeného zásobníku ochráněn. Plastové chapače dlouhá léta spolu s partnery vyvíjí a používá firma Toshulin. Prezentovány byly na strojích řady Powerturn. Mimochodem stánek firmy Toshulin byl vedle reálného stroje obohacen o technologii budoucnosti – imerzivní virtuální realitu.

Italská firma Porta aplikuje plasty a lamináty pro krytování strojů ve stylu Kaplického „blobu“, vyvedené v barevném podání, jež je v oblasti výrobních strojů současnosti velice módní – „nosí se“ bílá a černá. Polykarbonáty se například používají pro výplně průzorů do pracovního prostoru. Elektrotechniku (konektory, izolace a další) si bez plastů se zvýšenou odolností proti průrazu elektrickým proudem nebo sníženou hořlavostí už ani nedovedeme představit. U elektrotechniky se můžeme ještě zastavit a od plastů výrazně vzdálit. Pohonová technika a elektrotechnika využívají vzácné kovy pro výrobu magnetů do servomotorů motorů. Například firma Zollern vystavovala tzv. vestavné torque motory s velice dobrými technickými parametry. Na obrázku je vidět, že kardiaci, lidé mající srdeční stimulátory, lidé se „sešroubovanými kostmi“, hodinkami a magnetickými kartami by se měli těmto opravdu silným magnetům vyhýbat.

Materiály, které se používají v řadě oborů, jako je energetika transport a doprava, se diametrálně liší od těch, které používají výrobci obráběcích strojů. Úkolem obráběcích strojů však je tyto materiály obrobit. Vyzdvihnou lze materiály používané v leteckém průmyslu, jako jsou slitiny chromu, wolframu, molybdenu a kobaltu, ve kterých železo vystupuje jako škodlivý prvek. Dalšími důležitými materiály v leteckém průmyslu jsou hliník, titan a kompozitní materiály, o nichž budeme konkrétní v další části textu. Obrábění těchto materiálů vyžaduje speciální doplňkové technologie a nástroje. Hotové dílce a praktické ukázky výroby se nacházely na stáncích vystavovatelů, kterým se v těchto špičkových oborech podařilo uspět.

Takto dvojsmyslně by bylo možné nazvat vystavovatele, jejichž předváděným produktem byl materiál. Materiál v podobě koncového produktu i ve spojení se zpracovatelskou technologií, která materiálu dodá formu a tvar, jenž zákazník (uživatel, zadavatel) žádá. Nabízeným produktem je tedy materiál specifických vlastností a technologické zpracování do požadované podoby je službou. U popsaných energetických řetězů uživatele mnohdy nezajímá konkrétní chemické složení do chvíle, kdy mají být určeny pro práci ve specifickém prostředí. Službou pro zákazníka pak je pomoc při návrhu či dodávky energetických řetězů včetně kabeláže.

Dlouhodobě významným vystavovatelem je česká firma CompoTech Plus. Stánek se jako vždy v posledních letech nacházel hned vedle prestižních výrobců obráběcích strojů v řekněme nejprestižnější hale, proto jej nemohl žádný z návštěvníků minout. Nelze se divit, že na stánku bylo velmi rušno. Firma se zabývá výrobou dílců z vláknových kompozitů jak vinutých, tak tzv. 3D kompozitů. Na stánku byly představeny jednak tvarově jednoduché dílce – vinuté trubky. Tyto se používají např. u stěžňů lodí, ramen montážních a manipulačních hexapodů nebo náhonových hřídelí přenášejících velké krouticí momenty. Vedle těchto byly vystaveny komplikované dílce – vřeteníky obráběcích center. Mimochodem firma CompoTech Plus umí vyrobit i těleso sférické frézovací hlavy.

Slinuté karbidy, keramika, povlaky – to jsou velmi specifické materiály, ze kterých jsou zhotovovány břitové destičky. Ty jsou v přímém kontaktu s obráběným materiálem. Při obrábění tvarově složitých a rozměrných obrobků je velmi obtížné nástroj kvůli velkým rozměrům vřeteníku dostat do místa řezu. Proto se používají prodlužovací mezikusy. Dlouhé nástroje musejí být dostatečně tuhé a musejí tlumit vibrace. Nástroje s těly vyrobenými z karbonových tyčí vystavovala firma Emuge Franken. Jiné možnosti aplikace uhlíkových kompozitů v souvislosti s nástroji představily firmy Krebs & Riedel a Xperion. Tyto firmy představily brousicí diskové kotouče, jejichž tělesa jsou vyrobena z kompozitů. Na obvod je naneseno brusivo tvořené kubickým nitridem boru nebo diamanty. Firma Xperion rovněž vystavovala nejrůznější profily vyrobené technologií vinutí uhlíkových vláken a následného vytvrzování matrice včetně kruhových, které slouží mimo řadu dalších aplikací k výrobě zmíněných dlouhých nástrojů. Dalším exponátem firmy Xperion byl nosník z CFRP (Carbon-fiber-reinforced polymer), který byl opatřen lineárním profilovým vedením firmy Schneeberger. Vystavované konstrukční řešení je vhodné pro manipulační techniku i některé typy obráběcích strojů. Karbonové kompozity používá další vystavující firma Mayr pro výrobu hřídelových spojek.

Stroje, jejichž rámy jsou vyrobeny kompletně z uhlíkových kompozitů, se na veletrhu zatím neobjevily. Firma Renishaw používá nekonvenční materiály pro rámy měřicích strojů typu Equator. Rám je tvořen šesti tyčemi v horní části spojené plošinou, ve které je zavěšena paralelní kinematická struktura. V měřicím prostoru je šestimístný zásobníček pro měřicí hroty, jež lze automaticky vyměňovat. Obráběcí stroj alespoň částečně tvořený kompozitovým smykadlem představila firma MAP. Na obrázku je zachyceno karbonové těleso a za ním ukázka, jak je zakomponováno do rámu stroje.

Ani na tomto ročníku nechyběla expozice firmy Renishaw, která zde získala ocenění v oblasti měření. Stejně jako na předchozím EMO i nyní vystavovala technologií 3D tisku kovu. Pomocí laseru lze tavit kovový prášek a vytvářet velmi komplikované prostorové struktury. Tato technologie zatím patří do kategorie rapid prototypingu. Ale s ohledem na to, že na tomto principu je založena výroba leteckých motorů – konkrétně tvarově složitých lopatek, ve kterých jsou průchozí otvory malých průměrů, jež je realizována v tisícových sériích, je otázkou, zda přívlastek „prototypování“ je stále ještě na místě. Není pochyb, že Renishaw bude aktivně pokračovat ve vývoji této technologie. Zakoupila firmu Laser Bearbeitungs Center GmbH, což bylo na veletrhu EMO oznámeno. Firma LBC se specializuje na laserem realizované tavení kovů, které zajisté pomůže například k dalšímu vývoji „laserové slévárny“ AM250.

Blíž k přírodě

Několik firem, které nabízely své produkty vyrobené z nekovových materiálů, by mohlo být označeno jako spjaté s přírodou. Jejich produkty jsou totiž vyrobeny z přírodní žuly získané z přírodních dolů úmornou prací kameníků. Dobývání kamene v současnosti není tak odstrašující jako za dob Jeana Valjeana. Používají se například obrovské kotoučové nebo pásové (lanové) pily, které ze skály ukrojí „jakkoliv“ velký blok. Vybroušené bloky slouží jako rámy obráběcích strojů a měřicích stanic, měrné desky a další. Opět nové materiály umožnily, že lze bloky jednoduše opracovat s opravdu vysokou přesností. Německá firma Planolith vystavovala široký sortiment měřicích pomůcek vyrobených z přírodní žuly. Stánku vévodila speciální tiskárna od firmy Notion Systems, do které firma dodává dílce. Tiskárna má opakovatelnou přesnost tisknutí ±1µm a přesnost nanášení kapiček ±3µm. Výrobek firmy Planolith byl k vidění i na stánku další německé firmy Durcrete.

Firmy Planolith a Durcrete ukazují možnost spolupráce dvou odlišných materiálových a výrobních možností. Firma Durcrete se zaměřuje na technologii výroby rámů nejen obráběcích strojů litím a speciální podstavce firmy Planolith podepíraly odlitek z vysokopevnostního betonu. Obchodní označení použitého materiálu je Nanodur a jde o tzv. UHPC (Ultra High Performance Concrete). Do dílce byly zality kovové části, jež byly obrobeny klasickými prostředky pro obrábění železa do požadované přesnosti. Durcrete na veletrhu představila nový materiál Durfill, určený pro výrobu sendvičových struktur. Materiály od firmy Durcrete patří do kategorie polymerních betonů. Vedle těchto se používají i vysokopevnostní cementové betony. Bez ohledu na typ betonu, do dílců vyrobených litím za pokojových teplot mohou být zality trubky pro hydraulické rozvody, které pak nepřekážejí na povrchu betonového odlitku.

Obdobný sortiment na asijských veletrzích nabízí velice aktivní čínská firma Jinan Nano. Letos byla k vidění i na EMO Hannover. O jejích produktech lze konstatovat, že se stále více přibližují standardu firmy Durcrete.

Obr. 13. Rám stroje DMG vyrobený z polymerního betonu firmou Schneeberger

Významný německý výrobce lineárních profilových vedení firma Schneeberger má ve svém výrobním programu i výrobu rámů obráběcích strojů. Rovněž používá polymerní beton a pro české čtenáře může být zajímavostí, že výroba je umístěna v České republice. Technologie lití je už dotažena k pomyslné dokonalosti, protože díly jsou vyráběny s takovou přesností, že odpadá přebroušení dosedacích (stykových) ploch. Firma Schneeberger vystavovala velmi komplikovaný odlitek obráběcího centra Deckel Maho. Zkompletovaný a zakrytovaný stroj DMU 40eVo byl k vidění v monstrózní expozici firmy DMG Mori Seiki v hale 2.

Existují obory, ve kterých si potrpí na přírodní materiály – dřevo. Pro veletržní účely může posloužit jako sympatická dekorace. Pro „teplo domova“ nejspíš neexistuje lepší materiál, avšak v oblasti moderní výroby už pomalu není přijatelné ani pro podložení dílce ve skladu. O dalších materiálech nemluvě. Veletrh EMO 2013 v mnoha směrech potvrdil, že materiály mají zásadní vliv na výrobní stroje a související techniku. Je až obdivuhodné, jak se výrobní technika mění právě kvůli materiálům. Není totiž jiná cesta, jak při stejných rozměrech dělat stroje výkonnější tužší, rychlejší, přesnější, než změna materie – ať už ve významu, o kterém je tento text, nebo rovnou změna podstaty věci – inovacemi vyšších řádů. Například zmíněný laserový 3D tisk kovů je jedním z příkladů významného technologického posunu.

Lubomír W. Novotný
Hannover, Německo

Foto: autor

Lubomir.Novotny@toshulin.cz