Témata
Reklama

Integrovaná aditivní výroba

Společnost WFL Millturn Technologies zahájila intenzivní vývoj aditivní výroby již před více než rokem. Novou variantu laseru pro stroj M80 Millturn/3000 mm představila na Technologickém setkání v Linci. Tento vývoj přidává zcela novou kapitolu k historii komplexního obrábění.

Filozofií společnosti byla vždy zásada vyrábět kompletní obráběcí centra, která využívají modulárních konstrukčních technik. Jádrem koncepce strojů Millturn je kombinace všech obráběcích operací při jediném nastavení upnutí nebo na jediném stroji, pokud je to možné. Pak není divu, že se společnost věnuje také vývoji aditivní výroby.

Reklama
Reklama
Reklama
Varianta s laserem může být začleněna do každého stroje Millturn.
Nejlepším způsobem, jak zajistit možnost svařování, vytvrzování a potahování materiálem, bylo použití laserového potahování pomocí prášku.(Foto: Roman Dvořák)Varianta s laserem může být začleněna do každého stroje Millturn.

Bez nutnosti opětovného upnutí

Přes obrovský rozsah procesů poskytovaných stroji Millturn bylo v minulosti nezbytné pro provedení dalšího opracování v jiné oblasti obrobek odepnout, a pokud to bylo nutné, po dokončení následně vrátit do stroje. To je zpravidla nezbytné v průběhu zpracování, které vyžaduje vytvrzování, určité svařování nebo potahování materiálem. Jako příklad lze uvést výrobu obrobků, které vyžadují nanesení otěruvzdorných povlaků, nebo ozubení, která vyžadují následné vytvrzení. Již dlouhou dobu bylo cílem provádět tyto pracovní kroky přímo na stroji. Nicméně ještě stále nebylo řešeno téma aditivní výroby.

Tento speciální výrobní proces byl vyhodnocen během interního workshopu přibližně před rokem. Záměrem bylo zjistit, zda by aplikace a aditivní procesy byly pro firmy významné a zda by mohly být úspěšně začleněny do konceptu Millturn. Výsledek ukázal, že produktivním krokem by mohla být důmyslná kombinace obráběcího centra s laserovou technologií.

Konstrukce, které byly potaženy, mohou být ihned dále zpracovávány, aniž by musely být znovu upínány.

Regulérní proces

Nejlepším způsobem, jak zajistit možnost svařování, vytvrzování a potahování materiálem, bylo použití laserového potahování pomocí prášku. Tato technologie zahrnuje všechny potřebné součásti. Kombinace zpracování velkého množství různých materiálů za použití tohoto postupu a vysokých aplikačních dávek představuje optimální požadavky pro zajištění širokého rozsahu použití. Nicméně existují některé zásadní otázky, které musejí být zodpovězeny: Jak by se práškový kov choval ve stroji? Který stroj by měl být vybaven touto technologií? Kdy ji společnost chce uvést na trh? Kteří partneři by měli spojit síly se společností při řešení tohoto projektu?

Aplikační hlavice vyvinutá drážďanským Fraunhoferovým institutem pro materiálovou a laserovou technologii IWS nabídla to nejlepší řešení. Hlavice přesně splňuje požadavky společnosti WFL. Aplikační hlavice je napájena diodovým laserem Laserline, který má jmenovitý výkon deset kilowattů. Volitelně může být instalován laser s výkonem až 40 kW.

Podrobnosti procesu

Díky kombinaci technologií se laserové potahování a laserové vytvrzování provádí s použitím stejné hlavy, protože obě aplikace vyžadují o něco větší ohnisko. Během potahování se pro soustředění práškového kovu do bodu zásahu prostřednictvím prstencové trysky používá inertní plyn. Na tuto oblast je rovněž soustředěn laserový paprsek, což má za následek vytváření lázně taveniny. Roztavený práškový kov se v této lázni usazuje a potom tuhne. Šířka a výška potahu aplikovaného materiálu je stanovena přesným vyrovnáváním aplikované energie a pojezdovou rychlostí laserového paprsku s množstvím prášku přiváděným skrz stroj. Stejně jako v případě tradičního svařování v inertním plynu zabraňuje inertní plyn oxidačním procesům a zároveň působí jako nosný a transportní plyn pro částice prášku. Velikost částic prášku se pohybuje od 100 do 150 µm a jsou tedy dostatečně velké, aby byly odfiltrovány filtrem 40 µm. Tím je zajištěno, že přebytečné částice prášku nemohou v dlouhodobém horizontu zasahovat do fungování stroje. V závislosti na parametrech procesu produkují aplikační dávky tloušťku potahu jeden milimetr a větší.

Výhody začlenění aditivní výroby do obráběcího centra jsou zřejmé. Schopnost vyrábět komplexní tvary, které nemohou být vytvořeny za použití běžných výrobních procesů nebo mohou být vytvořeny jen s velkými obtížemi, je nyní díky této technologii na dosah. V případě tvarů, které vyčnívají z obrobku, již nejsou nutné nadrozměrné předrobky, což snižuje otáčky obrábění. To šetří čas obrábění, snižuje náklady na nástroje a poskytuje možnost pokračovat v obrábění, aniž je nutné obrobek znovu upnout. To je důležitý faktor zejména tam, kde se používají drahé a obtížně upnutelné materiály. Potahovací laserová hlava může být rovněž použita pro laserové vytvrzování a mohou být instalovány volitelné čočky, které byly optimalizovány pro proces vytvrzování. Tímto způsobem mohou být boky zubu okamžitě vytvrzeny, například po frézování během výroby ozubení.

Na druhé straně je pro laserové svařování vyžadována hlava s různými čočkami. Během svařování spáry a hlubokého svařování spáry je zapotřebí mnohem užší ohnisko laserového paprsku, aby bylo dosaženo větší svařovací hloubky a zároveň byla udržena co možná nejmenší tepelně ovlivněná zóna. Cílem je vytvořit alternativu k úzkým hlubokým vrtaným otvorům. Tímto způsobem může být například chladicí kanálek nejprve vyfrézován do vnějšího profilu součásti a potah pak může být navařen přes jeho horní část. Tím se obráběcí proces nejen zjednoduší, ale nabízí rovněž zcela nové možnosti, co se týče tvaru. Bude rovněž možné dohromady koncentricky svařovat rotační díly. Ty byly dříve vyráběny paralelně na hlavním vřetenu a protivřetenu stroje.

Při výrobě ozubení mohou být boky zubu po frézování okamžitě vytvrzeny.

Laserová hlava v nástrojovém držáku

Obě laserové hlavy jsou napájeny stejným diodovým laserem a mohou být jednoduše vyměněny. Příslušná hlava laseru je umístěna na speciálním držáku uvnitř stroje a je připojena k externímu laserovému zdroji prostřednictvím kabelu pro média. Laser je připojen pomocí prizmatického upínání nástrojů WFL automaticky. Díky pěti interpolačním osám strojů Millturn může být laser otáčen přes velkou oblast a může být rovněž použit pro zpracování obecných ploch povrchů. V závislosti na použité aplikační trysce může být potahování materiálem dokonce přenášeno na vodorovné povrchy. Navíc je možné během potahování materiálem dosáhnout celé řady efektů pomocí kombinace různých tvarů trysek a prášku.

Ludačka Machine Tool

Zbyněk Ludačka

zbynek@ludacka.cz

//www.ludacka.cz/

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 170472
Datum: 12. 04. 2017
Rubrika: Monotematická příloha / Moderní výrobní technologie
Autor:
Firmy
Související články
Zcela jiné možnosti s aditivními technologiemi

Nadnárodní společnost General Electric napříč všemi svými dceřinými společnostmi neustále prohlubuje obrovské know-how. Vlastní zkušenosti s vývojem aditivně vyráběných částí zejména pro potřeby leteckého průmyslu přesahující již dvě dekády daly podnět ke vzniku zákaznického centra. GE Additive otevřela v roce 2017 zákaznické centrum (Customer experience center – CEC) kousek od Mnichova, kde firmám nabízí pomoc s nelehkými začátky s aditivními technologiemi.

Cena MM Award na EMO 2019

Také v roce 2019 došlo na udílení cen MM Award. Jedná se o oficiální a jediné ceny udělované na veletrhu EMO. Porota i letos vybírala z mnoha přihlášených exponátů, nejen německých výrobců. Do užšího výběru se jich dostalo jen pár, a nakonec bylo rozdáno pět hlavních cen v pěti kategoriích. S prázdnou neodešly ani firmy, jejichž produkty se ocitly na druhém a třetím místě. I v tomto roce došlo k jistému „posunu“ ve vnímání obsahu jednotlivých kategorií, a tedy i oceněných produktů. Pojďme se podívat na vítězné exponáty podívat jednotlivě. Je to lehký nástin toho, jak EMO vidí němečtí kolegové.

Made in Česko - Romantické tóny z Hradce Králové

V roce 1948 byla doslova ze dne na den znárodněna česká firma Petrof vyrábějící dokonalé, světově proslulé klavíry. Její majitel, dědeček dvou dam a pradědeček třetí, tedy těch, které v současné době firmu úspěšně vedou, musel tehdy okamžitě svoji továrnu opustit. O dlouhou řadu let později se, nejen díky revoluci, ale i díky nezměrnému úsilí jeho samého i jeho potomků, podařilo firmu, která figuruje na předním místě mezi českým „rodinným stříbrem“, vrátit do rukou rodiny Petrofů.

Související články
V nejisté době je univerzálnost řešením

Automatizace průmyslových procesů řeší problémy s nedostatkem kvalifikované pracovní síly, nahrazuje fyzicky namáhavou či zdravotně škodlivou činnost, snižuje chybovost lidského faktoru, zkracuje výrobní časy a v konečném důsledku přispívá ke zvýšení kvality a zisku. Nejen toto je pro ředitele společnosti Acam Solution Ing. Pavla Bortlíka a jeho tým motivace, ale i zábava. Za relativně krátkou dobu na trhu se firma stala, ať už napřímo, či přes své obchodní partnery, dodavatelem společností jako Volkswagen, Toyota, Olympus, Škoda Auto, Edwards, TE, BOSH, Heinze Gruppe, Woco STV či Fanuc a nyní přichází s řešením vhodným nejen pro velké výrobce, ale také pro malé a střední podniky – s univerzální robotickou buňkou HXG. Důležitým komponentem v této buňce je mimo jiné systém pro upínání nulového bodu VERO-S od společnosti Schunk.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Obrábění těžkoobrobitelných materiálů

Stále rostoucí požadavky výrobců proudových motorů vyžadují kontinuální vývoj žárupevných materiálů. Klasické metody obrábění jsou zde na hranici svých možností, efektivní alternativou je elektroerozivní řezání drátovou elektrodou.

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.

Aditivní výroba unikátních řezných nástrojů

Aditivní technologie jsou jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Od roku 2014, kdy v ČR 3D tisk kovů odstartoval „ve velkém“, byla o této problematice napsána celá řada publikací, díky nimž je tato technologie považována za poměrně známou. Jedním z průkopníků 3D tisku v ČR je firma Innomia, která přinášela informace o technologii DMLS do povědomí českého průmyslu již několik let před tímto zmiňovaných boomem.

Desatero pro export - Marketingový průzkum poprvé

V dnešním díle našeho exportního seriálu se budeme věnovat marketingovému průzkumu. Ten je základním nástrojem pro posuzování jednotlivých vývozních teritorií a sestavování individuálních exportních plánů. Cílem je vytvořit profily potenciálních trhů, které zahrnou jejich charakteristiky, očekávání a preference. Na základě těchto profilů chceme sestavit klasifikaci atraktivity trhů podle předem určených kritérií. Dalšími cíli jsou analýza konkurence na vybraných trzích, identifikace hrozeb a příležitostí a určení právního rámce a systému autorského práva.

Od aditivních strojů k hybridním zařízením

Zlepšující se funkčnost a výkon hardwaru, široká paleta volby materiálů a stále se zlepšující kvalita vyráběných součástí přispívají k růstu aditivní výroby. Technik ve výrobě tak získává neustále na významu.

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.

Oscilující paprsek laseru pracuje přesněji

Univerzálním nástrojem naší doby je laser, kterým je možné bezdotykově opracovávat téměř všechny materiály. Ještě lépe a přesněji se podaří materiály řezat nebo gravírovat, když paprsek laseru kmitá.

Horké komory pro práci s radioaktivním materiálem

V Řeži u Prahy bylo vybudováno nové výzkumné centrum, jehož součástí byla také výstavba kom-plexu horkých komor. Účelem výstavby bylo vytvořit pracoviště pro bezpečnou práci s vysoce radi-oaktivním materiálem. Po pěti letech budování se na začátku roku 2017 podařilo úspěšně zahájit aktivní provoz laboratoří, které jsou schopné zpracování, mechanického testování a mikrostrukturní analýzy radioaktivních materiálů (tlakové nádoby, vnitřní vestavby reaktorů, pokrytí paliva) s aktivi-tou až 300 TBq 60Co, materiálů pro reaktory III. a IV. generace a fúzní reaktory.

Kontinuální omílací systém do stávající periferie

Pokud jde o sériovou výrobu složitých tlakových odlitků z hliníkových slitin, je Kovolis Hedvikov preferovaným partnerem automobilových výrobců a dodavatelů. S cílem rozšířit kapacitu i možnosti zpracování investovala společnost do nového omílacího systému, přizpůsobeného široké škále dílů a místním podmínkám.

Výroba otvorů v GT rozvaděči turbovrtulového motoru

Turbovrtulové motory řady H – konkrétně typ H80 – vyrábí GE Aviation Czech v pražských Letňanech již pět let a nalezneme je například v dopravníkovém letounu L410 či v zemědělském Thrush 510G. Turbovrtulový motor GE série H se skládá přibližně z 3 000 dílů. Od začátku roku se na výrobě částečně podílí také elektroerozivní hloubička Penta 1060 CNC.

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