Témata
Zdroj: Protolab

High-tech laboratoř 3D tisku v Ostravě

Nejlépe vybavené 3D tiskové centrum v České republice a na Slovensku z hlediska infrastruktury se nachází na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava. V rámci realizace projektů, spolupráce s praxí a výuky se věnuje 3D tisku v několika rovinách, které představuje v následujícím článku.

Reklama

Fakulta strojní zajišťuje na úrovni bakalářského studia výuku studijního programu Strojírenství. V tomto programu je devět specializací. S ohledem na rozvoj 3D tisku a jeho využití v praxi bude v blízké době pro studenty dostupná nová specializace Aditivní technologie. Studenti získají širší povědomí a znalosti o 3D modelování, 3D skenování a reverzním inženýrství. Vzhledem k trendům snižování váhy dílů se naučí základy topologické optimalizace a osvojí si navrhování bionických konstrukcí a moderní design. K výuce jsou používany softwary SolidWorks, Inventor, 3DExperience, MSC Software Simufact Additive, Materialise Magics, Autodesk Netfabb, Renishaw QuantAM, MSC Digimat a Geomagic DesignX.

Reklama
Reklama

Z praktického hlediska absolvují studenti jeden semestr v laboratořích, kde se učí základy obsluhování profesionálních 3D tiskáren pro výrobu modelů z kovů, polymerů a kompozitních materiálů. Z dostupných 3D tiskáren lze jmenovat Renishaw AM400 a Renishaw AM500E, EOS P396 a EOS P110, Trumpf TruPrint1000, Markforged Mark X7, Ultimaker S5, Trilab DeltiQ, Formlabs Form3 a Original Prusa I3 MK3S. Pro 3D skenování je k dispozici skener HandyScan Black od společnosti Creaform.

Trendy 3D (bio)tisku a 4D (bio)tisku spočívají ve vývoji progresivních materiálů s multifyzikálními vlastnostmi a biokompatibilitou. (Zdroj: VŠB-TU Ostrava)

Nová specializace bude obsahovat předmět zaměřený na praktické studie jako inspiraci pro další kreativní myšlení. Na bakalářské studium bude navazovat magisterské studium, kde budou znalosti o 3D tisku prohloubeny o teoretické poznatky z hlediska volby materiálů a materiálových vlastností a technologické procesy, které následují po 3D tisku: obrábění, svařování, povrchové úpravy, destruktivní a nedestruktivní zkoušení, technická kontrola a měření a další problematiky, které mají přímou aplikační návaznost. Samozřejmostí je výuka v anglickém jazyce pro zahraniční studenty.

Strukturální analýza modelu 3D tisku kovů v MSC Software Simufact Additive. (Zdroj: VŠB-TU Ostrava)

Spolupráce s praxí

Provázanost vědy, výzkumu a výuky jde ruku v ruce s praxí. Napříč celou univerzitou probíhá spolupráce s desítkami firem, pro které univerzita realizuje hospodářskou činnost. Tato spolupráce se řeší přímo nebo prostřednictvím projektů (například Inovační voucher). Jedná se zejména o prototypovou výrobu 3D součástí do automobilového průmyslu, strojírenství a potravinářství a 3D skenování. Součástí služeb jsou také školení a odborné konzultace.

Topologicky optimalizovaný dron z dílny Protolabu. (Zdroj: Protolab)

Část výzkumu se navíc věnuje rozvoji spolupráce na nových práškových materiálech s unikátním chemickým složením pro 3D tisk. Cílem je ze sintrovaného kovového prášku vyrábět součásti do leteckých motorů – i navzdory tomu, že současná epidemiologická situace postihla letectví v nemalé míře. Hlavním směrem je vývoj nových materiálů odolávajících vysokým teplotám s dlouhodobou korozní odolností.

Věda, výzkum a projekty TAČR, GAČR, OP PIK a OP VVV

Na výsledcích vědy a výzkumu se podílí rozsáhlý realizační tým sestávající z členů z celé univerzity ve spolupráci se zahraničními institucemi – Polytechnikou Slaskou v Gliwicích, Žilinskou univerzitou v Žilině a německou výzkumnou organizací Fraunhofer-Gesellschaft. Tato mezinárodní spolupráce řeší nová technologická řešení 3D tisku kovů a kompozitních materiálů v rámci projektu Inovativní a aditivní technologie výroby (R. č.: CZ.02.1.01/0.0/0.0/17_049/0008407), který je spolufinancován z prostředků Evropských strukturálních a investičních fondů, státního rozpočtu České republiky a VŠB-TU Ostrava. Dosavadní výsledky jsou z větší části publikovány formou open access a přehled výsledků je dostupný na webu Inovativní a aditivní technologie výroby. Stránka obsahuje i přehled bakalářských, diplomových a dizertačních prací.

3D tištěná hydraulická kostka. (Zdroj: Protolab)

Ze zajímavých studií, které mají přesah do praxe, lze zmínit například studii A Review of Vat Photopolymerization Technology: Materials, Applications, Challenges and Future Trends of 3D Printing, publikovanou v časopise Polymers. Jedná se o přehled tiskových technologií pomocí fotopolymerizace. V příspěvku jsou popsány technologie SLA, DLP a CDLP/CLIP, jejich výhody, nevýhody a dostupné materiály včetně materiálových vlastností. Trendy ve fotopolymerizaci lze sledovat ve výrobě superhydrofobních modelů, soft robotů, aktuátorů, chytrých kompozitů, 3D tisku s pomocí počítačové tomografie, 3D biotisku (živé tkáně), 4D tisku (schopnost měnit tvar vlivem prostředí, například tepla) a 3D nanotisku.

V technické zprávě Prediction of Model Distortion by FEM in 3D Printing via the Selective Laser Melting of Stainless Steel AISI 316L (publikováno v časopise Applied Sciences) se zabýváme predikcemi napětí a FEM analýzou topologicky optimalizovaného dílu s bionickou konstrukcí z korozivzdorné oceli 316L. Zpráva obsahuje podrobný popis postupu simulace, analýzy a predikcí napětí v softwarech MSC Software Simufact Additive a ANSYS Addictive Suite a srovnání s realitou. Tato studie má praktické opodstatnění, jelikož lze předem určit, jak se bude součást deformovat během 3D tisku a po odřezání součásti ze stavební desky. S počítačovou podporou je možné digitální model předdeformovat tak, aby měl po výrobě požadovaný tvar.

Tisková farma v době covidu, kdy se laboratoř zapojila do pomoci v podobě tisku čelenek pro ochranné štíty. (Zdroj: Protolab)

Některé výzkumné záměry jsou řešeny v návaznosti na studentskou formuli. Proto se na realizaci experimentů podílejí také sami studenti. Zmínit lze třeba studii On Aluminum Honeycomb Impact Attenuator Designs for Formula Student Competitions, která se zabývá problematikou tlumičů nárazů z hliníkové slitiny s voštinovou úpravou.

Výsledkem výzkumu 3D tisku korozivzdorné oceli 316L je několik publikací zaměřujících se na korozní vlastnosti s aplikací pro výrobu implantátů (Complex Corrosion Properties of AISI 316L Steel Prepared by 3D Printing Technology for Possible Implant Applications). Studie Analysis of Welded Joint Properties on an AISI316L Stainless Steel Tube Manufactured by SLM Technology se zabývá svařitelností tištěné oceli. Výzkum snižování pórovitosti vlivem tepelného izostatického lisování byl shrnut v článku Effect of Hot Isostatic Pressing on Porosity and Mechanical Properties of 316 L Stainless Steel Prepared by the Selective Laser Melting Method. Všechny výsledky byly publikovány online v časopise Materials.

Další užitečné projekty

Mezi další zajímavé projekty lze zařadit vývoj adaptabilní polomasky s virucidními a baktericidními nanofiltry. Výzkum a vývoj na adaptabilní polomasce spočívá v nanotextilii s unikátním povlakem, který bude permanentně regenerovatelný působením denního světla. Realizaci projektu podporuje TAČR.

Projekt Customizovaná vložka pro lyžařskou helmu s využitím generativní konstrukce a aditivní výroby se zabývá automatizovaným výpočtem speciální mikroprutové struktury, která vyplňuje lyžařskou helmu. Výhodou helmy je věrná kopie hlavy konkrétního uživatele pořízená 3D skenerem.

Provázanost vědy, výzkumu a výuky jde na VŠB-TUO ruku v ruce s praxí. Napříč celou univerzitou probíhá spolupráce s desítkami firem, pro něž univerzita realizuje hospodářskou činnost.

V rámci Národního centra kompetence mechatroniky a chytrých strojírenských technologií pro strojírenství se univerzita podílí na vývoji řezných nástrojů vyráběných 3D tiskem a robotickým 3D skenováním. Zajímavý je i záměr 3D tisku navařováním metodou WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing). Projekt podporuje TAČR.

Výzkum nízkocyklové únavy a deformačního zpevnění je realizován v rámci projektu Vliv komplexních a cyklických módů zatěžování na životnost strojních součástí vyrobených metodou 3D tisku. Na projektu se spolu s VŠB-TU Ostrava podílí Fakulta strojní ČVUT v Praze, Ústav termomechaniky AV ČR a společnost Comtes FHT.

Centrum 3D tisku Protolab, VŠB-TU Ostrava, Fakulta strojní, se představuje

Podněty k výzkumu v oblasti 3D tisku neposkytují pouze firmy a partneři v projektech. Ozývají se i další univerzity s ohledem na profesionální infrastrukturu ostravské laboratoře Protolab. Momentálně je rozvíjena spolupráce s Univerzitou v Pardubicích, Fakultou chemicko-technologickou, a to konkrétně v oblasti 3D tisku polymerů technologií Selective Laser Sintering. Cílem spolupráce je výzkum povrchových úprav, povlakování, pokovování, hodnocení smáčivostí, parametrů drsností povrchu a mechanických vlastností.

Související články
Proporcionální ventily s IO-Link technologií

Emerson Aventics proporcionální ventily Sentronic Plus (614 serie) a Sentronic LP (617) jsou nyní k dispozici s integrovanou IO-Link komunikační technologií.

Slabina subdodavatelských řetězců

Díky pandemii koronaviru si v uplynulém roce našlo cestu k cyklistice spousta lidí a trh s koly, komponenty a cyklistickými doplňky, který dlouhodobě roste, nyní zažívá obrovský boom. To, že začíná více a více lidí jezdit na kole, se ale děje kontinuálně posledních několik let. Pandemie však tento nárůst zájmu výrazně urychlila. Zároveň však ale také odhalila některé slabiny globálního cyklistického trhu, které budou s největší pravděpodobností mít pro některé výrobce a prodejce kol či cyklo servisy vážné následky. Co se tedy vlastně stalo a co nás zřejmě čeká?  

Čtrnáctý ročník soutěže Ocenění českých podnikatelek úspěšně odstartován

Ve čtvrtek 3. června 2021 byl zahájen další ročník prestižní soutěže Ocenění českých podnikatelek, který odstartovala online konference Women in Business s podtitulem Nová realita roku 2021 a společný (re)start, most k jednotě a spolupráci. Tuto soutěž již tradičně vyhlašuje podnikatelská platforma Helas – Budujeme hrdé Česko. Patronkou letošního ročníku je Kateřina Kadlecová, generální ředitelka společnosti USSPA. 

Související články
Třpytivý svět krystalů

Turnovská společnost Crytur patří svým pojetím ke světovému unikátu. V přesně definovaných podmínkách pěstuje umělé krystaly z vlastního výzkumu a vývoje, které následně po opracování dodává buď jako specifické optické díly pro další celky, nebo přímo kompletní výrobky.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Implantáty z Čech až na konec světa

V 70. letech minulého století stál u zrodu prvních ortopedických implantátů v Čechách. V roce 1992 pak v rámci privatizace založil vlastní firmu téhož zaměření, jejíž výrobky dodnes pomáhají lidem znovu se hýbat. Ano, hovoříme o Stanislavu Beznoskovi a české firmě téhož jména, kterou dnes úspěšně řídí členové rodiny zakladatele.

MM Podcast: Glosa - Když se země otřásají v základech

Krize vyvolaná pandemií koronaviru v řadě oborů působí jako urychlovač trendů patrných před jejím vypuknutím. Mnoho odvětví si prochází zásadní strukturální transformací, ale část z nich – které se stát snaží podpůrnými prostředky za každou cenu stále držet nad vodou, zanikne. 

Vývoj UHT nástrojů
v plném proudu krizi navzdory

Hlavním motivem založení VaV centra Rotana byla připravenost na nové trendy v automobilovém a leteckém průmyslu a výroba vlastních produktů s vysokou přidanou hodnotou – konkrétně ultratvrdých (UHT) nástrojů pro speciální aplikace. Centrum je vybaveno nejmodernějšími technologiemi a stále se rozrůstá. Na kontě má několik úspěšně zakončených projektů v podobě prototypových nástrojů a užitných vzorů. O tom, na jakých projektech v centru pracují nyní a jaké mají plány do budoucna, jsme si povídali se třemi hlavními osobnostmi celého projektu vývoje a výroby UHT nástrojů.

Odměřovací pravítka, lanovka a Ferrari

Odměřovací pravítko je jednou z klíčových komponent obráběcího stroje. Zpravidla je ukryto hluboko uvnitř stroje a většina uživatelů obráběcích strojů jej nikdy na vlastní oči neviděla. Přesto jsou na ně kladeny velmi vysoké nároky. Musejí pracovat spolehlivě po dobu mnoha let, zaručovat očekávanou přesnost a rozlišení, a musejí být odolná proti znečištění, pronikání kapalin, prachu i třískám a proti spoustě dalších faktorů. A kdyby se náhodou něco pokazilo, musejí být snadno vyměnitelná.

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu obráběcích strojů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.
Čas jsou peníze. Každá minuta prostoje výrobního zařízení je nežádoucí, proto se dnes vedle vysoké produktivity u strojů očekává také jejich vysoká spolehlivost.

Stroje v pohybu – Sledování zásilek na dálku

Takzvaný internet věcí (IoT) nabízí mnoho možností. Základem této technologie je bezdrátová komunikace velkého počtu autonomních zařízení prostřednictvím datových sítí, jež jsou navrženy tak, aby datový přenos spotřeboval co nejméně energie. Toho využívají i moderní sledovací jednotky (lokátory), které mohou díky energetické úspornosti pracovat i několik let bez dobíjení baterií.

Fórum výrobních průmyslníků

Jakým způsobem se po 15 měsících od vypuknutí pandemie koronaviru tento stav projevuje ve vaší společnosti – jak z pohledu objemu zakázek, jejich realizace a ekonomiky jako takové (např. vlivem navýšení cen vstupních materiálů, nedostatku některých komponent)? Dokážete predikovat, jak se bude situace ve vaší komoditě vyvíjet ve druhé polovině roku, na čem bude záviset?

Fórum děkanů strojních fakult

Jak současná doba ovlivňuje realizaci smluvního výzkumu na již hotových projektech, resp. při akvizici nových? Zaznamenáváte aktuálně pokles zájmu firem o spolupráci?

Semináře nově s high-tech technologiemi

Školicí a tréninkové centrum společnosti Ceratizit ve Velkém Meziříčí prošlo v loňském roce rozsáhlou modernizací. Nové Technické centrum i technologie v něm bohužel kvůli pandemii covid-19 nemělo možnost navštívit mnoho zákazníků. Všichni pevně věříme, že se to brzy změní. Než se tomu tak stane, požádali jsme Jana Gryče, technického ředitele společnosti Ceratizit, aby nám představil, co je v centru nového a na co se mohou zákazníci těšit. Při té příležitosti jsme oslovili také Pavla Němečka, obchodně-technického zástupce společnosti Hermle, aby pohovořil o pětiosém stroji C 32 U, které je v centru nové.

Švédové jsou féroví a přímí obchodníci

Celosvětová pandemie covid-19 mění světa vytváří nové příležitosti a výzvy pro exportně orientované firmy. Zahraniční kanceláře CzechTrade registrují příležitosti v daných destinacích a vytvářejí partnerství českým výrobním společnostem a jsou jim nápomocni při vstupu na trh a upevnění jejich pozice.

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