Témata
Reklama

Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Trend využívání lehkých konstrukcí, tak jak to známe od počátku stavby letadel a zvláště pak v posledních 30 letech výroby automobilů, probíhá bez přerušení. Avšak v současné době se řada výrobců, a výrobci automobilů zde nejsou v menšině, ptá, kam až mohou smíšené konstrukce, zejména pak použití plastů vyztužených dlouhými vlákny, ještě dojít. Na politické scéně si pak kritické debaty o základním riziku spojeném s účinky plastů na životní prostředí, kladou další otázky. Bude zvýhodňování hmotnosti v budoucnu ekonomicky opodstatněné?

Hmotnost však hraje roli pouze tam, kde jde o nepravidelný pohyb se zrychleními a brzdnými fázemi. Jestliže budou v budoucnosti u automobilů použity elektromotory, může dojít k rekuperaci části brzdné energie. U letadel to však není zas až tak snadné. Pokud by se v městském provozu dosáhlo zlepšení plynulosti dopravy úpravou dopravních předpisů, nemusela by hmotnost z hlediska energie v budoucnosti hrát prakticky žádnou roli, jak je tomu v případě cestování mimo město.

Reklama
Reklama

Připojování vlákny vyztuženého plastu k vysokopevné oceli pomocí hybridních plechových prvků

Základní prvky digitalizace z pohledu původního výrobce zařízení (OEM – Original Equipment Manufacturer)

Nejen ve výrobě automobilů hrají roli lehké konstrukce

To však není všechno, protože pokud vysoce výkonné automobily jsou určeny k zábavě, a pokud je bezpečnost nejvyšší prioritou, váha ve skutečnosti významnou roli mít bude.

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. U toho posledního je cílem nejen zkrátit časové cykly, ale také síly a momenty. Pokud jde o obalovou techniku, jde o ochranu pracoviště a o pravidla pro manipulaci s náklady. V domácnostech, ať již v kuchyni, nebo jinde, jsou lehčí nástroje a pomůcky příjemnější a přesnější při jejich používání a estetika a jakost je přitom velmi významným činitelem. V blízké budoucnosti bude nutné opět diskutovat o udržitelnosti a šetrnosti k prostředí u vláken vyztužených plasty. Možnost udržitelné recyklace nebyla dosud téměř vůbec vyvinuta a očekává se zvýšená citlivost na toto téma jak u veřejnosti, tak u politiků.

U EFB se řeší víc než 150 průmyslových výzkumných projektů, u nichž jsou modelovány „žhavé“ problémy a myšlenky nejbližší budoucnosti. V Německu se tím zabývají firmy s náležitým vztahem k technickému pokroku a intenzivně pracují v expertních týmech. Projekty jsou zaměřeny na reálné a virtuální oblasti průmyslového zpracování plechů a hybridních konstrukcí včetně kompozitů a pracovních materiálů na bázi plastů a také se dotýkají aktuálních témat, jakými jsou nástroje a systémy pro dělení, tváření a spojování.

Zaměření výzkumu se v současnosti posouvá

V minulosti byl hlavní důraz v projektech u smíšených konstrukcí kladen na nové pracovní materiály a hybridní konstrukční technologie. Vyvstala nutnost získat odpovědi na zásadní otázky v oblasti podstaty zpracovatelského procesu, od dělení materiálu k jeho tváření a od výroby dílů ke způsobu jejich spojování. V současné době se důraz na jednotlivá témata viditelně posouvá. Více pozornosti se znovu klade na vysokopevné, za tepla zpracovatelné ocele, samozřejmě s výjimkou leteckých konstrukcí, a dokonce se jim předpovídá i lepší budoucnost. Hlavním záměrem je zde širší využití lehkých konstrukcí a samozřejmě produktivita výrobního procesu.

Aktuální témata nových projektů jsou různá, ale ve většině případů se týkají několika oblastí současně, takže některé projekty mohou být uvedeny i dvakrát, pokud je třídíme podle určitých kategorií. Podle toho víc než 50 % projektů se zabývá lehkými konstrukcemi. Více než polovina projektů se zabývá dalším vývojem ocelí s rostoucím důrazem na lisování za tepla. Ve většině projektů hrají hlavní roli lisy, nástroje a spojovací systémy. A v asi 30 % projektů je pozornost věnována vývoji virtuálních metod, materiálovým modelům a vlastnostem materiálů.

Tři směry vývoje a výzkumu

Na základě strategických plánů firmy EFB týkajících se současných aktuálních záměrů s nejvyšší prioritou je možné každý projekt spojit s jedním ze tří vývojových směrů:

  • - rozvoj a integrace funkcí ve zpracování plechů (45 %);
  • - digitalizace, inteligentní výrobní postupy, Průmysl 4.0 (37 %);
  • - složité hybridní lehké konstrukce (18 %).

Vývoj v oblasti rozšířených funkcí je spojen s novými kombinovanými výrobními operacemi, jakými jsou hybridní lisování, výroba dutých klikových hřídelí s použitím vnitřního tlakového tváření a speciální povrchová úprava nástrojů pro tváření 7 000 kusů hliníkových plechů. Existuje stálý průzkum předlisovacích operací u lisování za tepla během vnitřního tlakového tváření a lisování za tepla je jedním z postupů k dosažení zvoleného nastavení austenitické stability regulací teploty protahovadla na hluboké tažení. Témata jako snižování poškozování okrajů při předděrování, zavedení řízené difuze legujících prvků do výrobního postupu k dosažení vyšších vlastností u ocelí, elektrické kontaktní vlastnosti spojů vytvořených tvářením, zvýšení zátěžových vlastností spojů zatěžovaných kombinovanou zátěží, zhodnocení vysokorychlostního střihání na lisech, nástroje s proměnnou teplotou, použití laserů při konečné úpravě hran a životnost dodatečně vyrobeného výrobního zařízení jsou určeny k zlepšení funkčnosti, použitelnosti a produktivity výrobních procesů.

Výroba nástroje s asistencí robota
Ruční mechanické spojování komponentů za ztížených ergonomických podmínek s asistencí robota

Digitalizace přináší pokroky ve výrobních postupech

Digitalizace přináší do postupů zcela nové podmínky a možnosti. Za minulých 24 měsíců počet projektů zabývajících se touto aktuální tematikou a zejména inteligentními výrobními postupy rapidně vzrostl. Základní otázky se zde týkají charakterizace a analýzy rozpracovaných výrobků, zařízení, lisů a operací. Dalším požadavkem je, aby dokonce bylo možné provádět předběžné plánování a stanovení účinnosti. Do jaké míry je možné používat modely pro inteligentní prognózy a jak má být zvažována senzitivita? Jeden z projektů se zabývá základním vývojem kompletních (od začátku do konce) digitálních modelů celého řetězce tvorby hodnoty, a to od svitku ke stanovení detailů procesu předlisování a od tváření plechů ke spojovacím technologiím.

Vysokorychlostní střihání – nástroj a schéma

Jak lze důležité výrobní parametry měřit a přepracovávat? Existují významné parametry, které se běžně nepoužívají k řízení? Musejí být vyvinuty účinné modely a řešení, které budou slučovat virtuální plánování a výrobu s určitou výzvou, danou zárukou zkoušení a jakostí. Nadále je věnována pozornost tématům, jakými jsou roboty asistovaná výroba nářadí, adaptronických forem, roboty asistované spojování, rozšířená realita, blockchain (blockchain – speciální druh distribuované databáze uchovávající neustále se rozšiřující počet záznamů, které jsou chráněny proti neoprávněnému zásahu) ve zpracování plechů. Cílem je zpracovávání a užití dat a informací novým způsobem. Velkou otázkou zde je, která data a veličiny se musejí zaznamenat a zachovat pro budoucí potřebu? V zásadě všechny nebo jen ty, u nichž je už dnes známé, jak je lze užitečně aplikovat a pro něž už existují rozumné algoritmy?

V mnoha průmyslových odvětvích, a to nejen v konstrukci automobilů, existuje potřeba mít řešení s udržitelnými pracovními materiály, které umožňují vysoce efektivní, účelné a ekonomicky výhodné zpracování materiálu. U složitých hybridních lehkých konstrukcí je důraz kladen na spojování různých druhů pracovních materiálů a komponentů, přičemž EFB se soustřeďuje na spojování kovových materiálů s díly z plastů vyztužených vlákny.

Složité hybridní lehké konstrukce určené k úspornému spojování

V minulosti byla prozkoumána celá šíře vlastností pracovních materiálů. V současnosti se zaměřujeme na vytipovávání bezpečného a levnějšího spojování různých pracovních materiálů a na spojovací prvky. Za tímto účelem je pozornost soustředěna na povrchy přilehlých pracovních materiálů a rovněž na nové spojovací postupy s cílem zesílit vlastnosti spoje a zamezit jeho korozi.

Jaká je správná úprava pracovního materiálu, aby bylo dosaženo jeho správné funkčnosti v kombinaci s jeho účinnou výrobou? Jakmile budou k dispozici příslušná řešení vhodná pro hromadnou výrobu, je možné předpokládat, že tato řešení budou na trhu mnohem konkurenceschopnější.

Článek byl přeložen ze speciální edice MM Maschinen Markt The Journal Euroblech 2018.

Norbert Wellmann, přeložil: Ivan Šiman

Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung (EFB) (Evropská výzkumná společnost pro zpracování plechů)

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 190102
Datum: 06. 02. 2019
Rubrika: Trendy / Tváření
Autor:
Firmy
Související články
Lehké konstrukce automobilů - sendvičové materiály

O prodejnosti a úspěšnosti vozidla v silném konkurenčním prostředí dnes rozhoduje z velké míry tvar a funkčnost karoserie. Mezi technickým vybavením jednotlivých výrobců dnes není propastný rozdíl a proto první, čím automobil promlouvá k zákazníkovi, jsou právě silueta vozu, linie hran, elegance i vizuální dynamika. Na karoserii jsou proto kladeny náročné požadavky v řadě případů z hlediska technologie výroby protichůdné.

Lehké konstrukce automobilů - hybridní materiály

Automobilový průmysl je specifické odvětví, které je významně poháněno společenskými tlaky na ekologický provoz vozidel, tedy na snižování emisní zátěže i obecné spotřeby pohonných hmot a kontinuální vývoj elektromobility. Tyto trendy se dotýkají jak konstrukce vozu, tak i technologické zpracovatelnosti jednotlivých komponentů. Jenom v horizontu 10 let se předpokládá redukce dílů z oceli o 20 % a jejich nahrazení speciálními materiály na bázi kompozitu.

Lehké konstrukce karoserií osobních automobilů

Rostoucí požadavky na snižování spotřeby pohonných hmot a emisní limity vytvářejí soustavný tlak na snižování hmotnosti karoserií. Druhou alternativou, která se nadále rozvíjí, je rozšířené nasazení alternativních hybridních pohonů automobilů, zejména kombinace spalovacích motorů s elektropohony. Nedodržení emisních limitů osobních automobilů 95 g/100 km by mělo být od roku 2020 navíc finančně postihováno. Jak ukazují aktuální problémy koncernů Volkswagen Group a Citroen, je tato problematika rozšířena ještě o NOx. Je však zřejmé, že se to týká prakticky všech výrobců osobních i nákladních vozů. Tato problematika je zásadní s ohledem na vyráběné množství. V konstrukci letadel, raket a vesmírné techniky je řada nových výrobních technologií již delší dobu používána. Je to nejenom otázka vhodných materiálů, jejich dostupnosti a možností použitých výrobních technologií. V souvislosti s lehkými konstrukcemi všechny tyto oblasti stojí před dlouhodobým a zásadním rozvojem.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

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.

Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

Špičkové technologie dnes i zítra

Společnost Trumpf je renomovaný výrobce technologií na zpracování plechů a profilů a laserů pro průmysl. Výrobní historie se pomalu blíží celé stovce let a česká pobočka s obratem zhruba sto milionů eur za rok patří k důležitým průmyslovým hráčům nejen na českém trhu. Bylo proto jasnou volbou požádat ředitele společnosti Trumpf Praha Romana Haltufa, aby čtenářům MM Průmyslového spektra prozradil, kam se vývoj v tomto nepostradatelném oboru za minulá léta posunul.

Co naznačila největší továrna na světě

Záruka dobrých obchodů, výkladní skříň pro mezinárodní trh, ukázka budoucnosti ve strojírenství – tak hodnotí vystavovatelé veletrh EMO Hannover 2017. Pod heslem Connecting systems for intelligent production představilo své novinky více než 2 200 vystavovatelů z 43 zemí. Tematické těžiště spočívalo v digitalizaci a propojení výrobních procesů. V centru pozornosti byly především výrobní postupy, stroje a zařízení pro zpracování a opracování kovů.

Lidé a stroje tvoří sehraný tým

Psal se rok 1908, když začala v detroitském Fordu výroba modelu T, hovorově zvaného jako Tin Lizzie aneb plechová Líza. Jednalo se o milník, který „postavil Ameriku na kola“. Přesně v tom samém roce založil Hermann Gebauer v Görlitz firmu Mewa. Továrny se ocitly na vlně průmyslu 2.0 a začaly s automatizací výroby. Produkty měly být vyráběny rychleji a levněji, aby si je mohli dopřát i lidé s nižšími příjmy. Mewa tuto myšlenku následovala a podporovala továrny svým inovativním systémem čisticích utěrek. S ním je i po 112 letech v celé Evropě důležitým partnerem podniků, které svou výrobu právě přizpůsobují průmyslu 4.0.

Aditivní výroba ve tváření plechů

Trojrozměrný (3D) tisk, označovaný také jako aditivní výroba (additive manufacturing - AM), zaznamenal v poslední době značný rozvoj. Touto technologií je umožněna výroba i velmi tvarově komplikovaných trojrozměrných produktů. Objekty nebo výrobky jsou vytvářeny z podkladu digitálních 3D modelů nebo jiných elektronických datových zdrojů. Aplikační možnosti 3D tisku se s ohledem na progresivní vývoj této technologie jeví jako neomezené.

Bezpečnost nových elektromobilů

České společnosti, či společnosti působící v ČR, získávají svůj podíl na trhu dodávek určených pro rozvoj elektromobility. Inženýrská společnost DEL ze Žďáru nad Sázavou řeší právě nyní zajímavý obchodní případ. Finálním odběratelem produktů, které vzniknou na linkách sestavených tímto zkušeným integrátorem, je významný výrobce elektromobilů ze Spojených států amerických.

Vývoj v oblasti 3D tisku z kovu pokračuje

Již téměř před rokem představila společnost Kovosvit MAS v rámci tradičních zákaznických dnů stroj WeldPrint5X. Na zářijovém strojírenském veletrhu v Brně byla novinka, která kombinuje plnohodnotnou generickou technologii (navařování kovu) a plnohodnotnou subtraktivní technologii pomocí frézování až v pěti osách, oceněna Zlatou medailí. „Ocenění ještě zvýšilo motivaci celého týmu, který na vývoji technologie pracuje,“ říká Petr Heinrich, technický ředitel Kovosvitu MAS. A prozradil, že firma chystá další novinky v oblasti 3D tisku z kovu.

3D technologie letem světem

Vývoj 3D technologií dnes již zasahuje téměř do všech oblastí výroby. Uplatnění nachází u kusové výroby, ale dokáže si najít své místo i v sériové a dokonce velkosériové výrobě, kde nemusí jít nutně o samotné výrobky, ale např. o výrobu nástrojů nebo přípravků.

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