Témata
Reklama

Kovový 3D tisk v průmyslové praxi

Výroba složitějších dílů technologií slévání či tváření a následným obráběním lze zvlášť ve fázi prototypování úspěšně nahradit technologií kovového 3D tisku. Šetří se čas, finance a v neposlední řadě lze získat konstrukčně složité díly, které by konvenčním způsobem nebylo prakticky možné vyrobit.

Realituy, že technologie spékání práškových kovů čím dál více promlouvá do současného výrobního procesu, si před více než dvěma lety uvědomili majitelé firmy Misan a do svého obchodního portfolia strojů třískového obrábění přibrali německou značku Concept Laser. Firma touto technologií oslovuje úplně nové spektrum potenciálních zákazníků, o čemž svědčil svědčí i fakt, že na semináři, který ve svém showroomu v Lysé nad Labem uspořádali, byla z více než třiceti přítomných většina zájemců poprvé.

Reklama
Reklama

Potřebuješ? Vyrob si sám

Myšlenka začít vyrábět stroje na laserové spékání kovů sahá do doby, kdy německý nadnárodní koncern Hofmann Innovation Group měl potřebu pořídit si pro svoji divizi výroby forem stroje na nekonvenční výrobní bázi pořídit, a dal se proto cestou vlastního vývoje. Poté si je plně ověřil ve svém vlastním provozu a rozhodl se je komerčně nabízet. V bavorském Lichtenfelsu proto založil dceřinou společnost Concept Laser. Ta v současné době nabízí celkem čtyři stroje: Mlab cusing, M1 cusing, M2 cusing a X line 1000R, jenž nacházejí uplatnění v automobilovém či leteckém průmyslu, ve zmíněné výrobě forem, ve zdravotnictví v kostních náhradách či zubních protetikce a v neposlední řadě při výrobě šperků. Oblast použití tím není uzavřena, bezesporu každým dnem se po celém světě objevují nové možnosti.

Doktor Hudec účastníky semináře podrobně seznámil s aspekty výroby dílů technologií laserového spékání kovů.

To samé lze konstatovat i o použití vhodných materiálů pro technologii Laser CusingCUSING®, jenž která se na zmíněných strojích používá. Z V oblasti ocelí se jedná například o korozivzdurnoukorozivzdornou ocel, nástrojovou ocel pro práci za tepla či nově precipitačně vytvrditelnáou korozivzdornouá martenzitickouá ocel. Z lehkých slitin lze úspěšně spékat hliníkové slitiny, titanové slitiny třídy 5 či komerčně čistý titan. Negativní vlastností těchto lehkých slitin je jejich nestálost na vzduchu, proto je třeba s nimi manipulovat v ochranných plynových atmosférách, např. dusíku. Ze speciálních slitin pak uveďme niklové superslitiny nebo kobalt-chromové slitiny. Negativní vlastností zmíněných materiálů je jejich nestálost na vzduchu, proto je třeba s nimi manipulovat v ochranných plynových atmosférách, např. dusíku. Pro V oblasti šperkařství a nejen pro niv ní lze vyrábět z 18-ti karátového zlata, slitiny stříbra či bronzu. Pro co optimální rozložení prášku v prostoru se používá jejich běžná zrnitost sférického tvaru v rozmezí 10 až 40 mikrometrů. Jak ve svém vystoupení uvedl aplikační inženýr firmy Misan pro technologii spékání práškových kovů doktor Jan Hudec, použití uvedených dodávaných práškových materiálů garantuje, že výrobek bude stabilnímít deklarované výkonové vlastnosti. Jiné materiály je téžlze možné použít také, ale pak riziko pak na sebe přejímá uživatel. Záruka na stroj však stále zůstává.

Aplikační sféra

Jak již bylo řečeno, uplatnění dané technologie se nachází v celé řadě aplikací. V automobilovém průmyslu při fázi prototypování odlitků a plechových dílů. Dociluje se zde úspory nákladů a výrobního času ze dvou/třech tří týdnů na dva/ tři dny. V letectví se technologie laserového spékání kovů používá k výrobě komplikovaných dílů například z hlinkových či titanových slitin.

Softwarově optimalizované díly si při snížení své hmotnosti zachovávají pevnostní parametry. Konstruktéři se snaží topologicky optimalizovat tvary s v analogii s přírodou. Pro generování lehkých mřížkových struktur se používá např. software Within.

V České republice se poměrně ve velkém vyrábějí vstřikovací formy a právě zde možno lze hledat vhodné využití technologie laserového spékání vhodně využít. Je možné vyrábět tzv. hybridní konstrukce – větší masíivní bloky se klasicky odlijí, následně obrobí a, konstrukčně komplikované části s  chladicí kanálky konformního chlazení se pak na ně pak postaví laserovým spékáním. Ty Kanálky umožňují chladnutí odlitku rovnoměrněji a rychleji a rovnoměrněji až o 40 30 %. Například po deseti vteřinách je teplota dílu 70 stupňů °C v porovnání se 100 st. celsia°C u konvenčního způsobu.

Po teoretickém rozboru technologie spékání práškových kovů se přítomní semináře odebrali na praktické ukázky jak technologie samotné na konkrétním stroji, tak i ukázce na prezentaci celé řady rozmanitých výrobků. V showroomu firmy Misan se nacházejí celkem dva stroje střední velikosti. Prvním je M1 cusing pro výrobu dílů ze stabilních materiálů do velikosti 250x250x250 mm. Druhým strojem je typ M2 cusing pro díly ze stabilních i reaktivních materiálů velikosti 250x250x280 mm. Ten disponuje speciální manipulační komorou pro nestabilní prášek.

Co předchází výrobě?

Návrh výrobků pro technologii práškového nanášení znamená změnit myšlení konstruktérů s ohledem na technologická pravidla stavby těchto dílů. Je třeba vytvořit takovou geometrii, aby výroba probíhala optimálně. Po konstrukčním návrhu se vyexportuje 3D model ve vysoké kvalitě, který technolog načte do CAM systému. Po načtení geometrie následuje kontrola dat, v případě potřeby se musí opravit. Poté přichází další důležitý moment – je třeba díl v prostoru ideálně napolohovat, aby se dobře vyrobil. Následně se navrhnou podpěry v potřebných místech, které se vyrábějí souběžně s dílem. Je nutné podepřít všechny ostrovy, kde se staví, a eliminovat vysoké vnitřní pnutí. Ideální je, aby průřez výrobku ve směru stavby plynule narůstal. Pokud překročí úhel 45 stupňů°, je třeba jej podepřít, aby nedošlo k jeho zborcení. Klenby do průměru šesti milimetrů lze vytvářet bez podpěr. Zkušenosti praví velí nestavět velké průměry nestavět vodorovně, ale svisle. Pak se průměr díky vnitřnímu pnutí svírá a drží pohromadě. Snahou by mělo být navrhovat tak, aby bylo třeba co nejméně podpěr. Ty by měly zároveň průběžně podepírat směřovat do těžiště dílu.

Poté již může začít samotná výroba.

Doktor Hudec ve svém vystoupení prezentoval celou řadu ukázek, jak stávající díly vyráběné konvenčním způsobem optimalizovat pro 3D technologii. Ideální je samozřejmě navrhovat díly již s ohledem na způsob jejich výroby s přihlédnutím ke všem pravidlům stavby. Jedná seJde o určitý návrat k přírodě tvorbou bionických struktur, kdy díl tzv. roste tzv. ze země. Pokud však vycházíme z klasického konvenčního dílu, je třeba vhodné provést celou řaduněkolik konstrukčních úprav. Náklady na výrobu ovlivňuje celá řada aspektů. Pohybujeme se v částkách 30 až 400 Kč za krychlový centimetr postaveného dílu.

Závěrem

Trend výroby dílů technologií spékání práškových kovů lze v současné době především spatřovat především na trzích USA, ale postupem času najde své pevné místo i na evropském trhu a bude vhodným doplněním klasické výroby technologie slévárenství a obrábění.

Roman Dvořák
Lysá nad Labem

roman.dvorak@mmspektrum.com

Něco navíc...

Do pracovního prostoru stroje M2 cusing při „stavbě“ součásti můžete nahlédnout zde

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 150109
Datum: 11. 02. 2015
Rubrika: Servis / Reportáž
Autor:
Firmy
Související články
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.

Spjato s regiónem, otevřeno pro celý svět

Aktuálním tématem současné doby jsou diskuze o lokálních ekonomikách, jejich vlivu na inovační potenciál, vytváření firemní kultury a rozvoj podnikatelského prostředí. Jejím velkým zastáncem a propagátorem je profesor Milan Zelený. Učíme se od Baťů a jejich metody bychom měli s potřebnou modifikací upravovat pro naši dobu. Nedávno jsem měl možnost navštívit německého výrobce obráběcích strojů, společnost Hermle, která mojí optikou pohledu splňuje znaky lokální výroby s globální působností. Na každém kroku to bylo znát.

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.

Související články
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.

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.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Přidaná hodnota v technologii obrábění

V tomto příspěvku bych se rád vrátil ke své návštěvě japonské firmy Kyocera. V jednom z mých minulých textů (viz www.mmspektrum.com/170111) jsem představil unikátní systém řízení pomocí takzvaných améb, který vyvinul zakladatel firmy Kyocera Dr. Kazuo Inamori. Díky tomuto systému a japonské píli a umu se firma dostala na světovou špičku v řadě oborů. Na základě osobních zkušeností pak mohu prohlásit, že to platí také pro divizi řezných nástrojů. Například rychloposuvové frézy Kyocera vysoce překračují produktivitu, která je u nás i v Evropě standardní.

CIMT je v Číně, Čína je na CIMTu

Při letošním ročníku došlo na CIMT k významné změně. Evropští i američtí vystavovatelé byli přemístěni z hal tzv. západních do východních. Proč, to se mi nepodařilo zjistit. V reportáži před čtyřmi lety jsem umístění evropských a asijských firem popisoval s notnou nadsázkou, a tak si tuto změnu vysvětluji po svém – vystavovatelé si přečetli mé zpravodajství z výstaviště?. Také platí, že není pavilon jako pavilon. Standardy úklidu v halách, stravovacích prostorech, na toaletách byly v pavilonech, kde byla německá a švýcarská expozice, bližší evropským zemím než asijským. A o tom je jedna z čínských mentalit – jaké standardy mají být, ty jim musejí být ukázány, resp. nadiktovány či nařízeny.

Perspektivy asijských trhů

Čína se v roce 2009 stala největším výrobcem obráběcích a tvářecích strojů na světě a o dva roky později dosáhla své dosavadní největší produkce v historii v hodnotě 29,5 mld. dolarů. Od té doby tři roky po sobě dochází k postupnému poklesu až na loňský objem 23,8 miliardy dolarů v poměru 6:4 ve prospěch obráběcích strojů. Vzhledem k povaze čínského trhu obráběcích strojů a ochazování jeho hospodářství lze očekávat další pokles v produkci a spotřebě i v letošním roce 2015.

Z garáže až na vrchol v PVD technologii povlakování

Pavel Holubář je ředitelem průmyslové společnosti SHM. Tato zkratka značí Super Hard Materials, a to je přesně to, o co tu jde. Zjednodušeně řečeno jde principiálně o fyzikální metody nanášení tenkých vrstev na nástroje, kdy nanesená několikamikronová vrstva dává materiálu zcela jiné mechanické vlastnosti. Především podstatně prodlužuje jeho životnost. Jaká byla 25 let trvající cesta až na samotný vrchol, kdy technologie firmy SHM jsou v současné době rozesety ve 35 zemích světa? O tom – a nejen o tom – jsme si s Pavlem Holubářem povídali.

Cíle a píle jsou tím, co mě žene stále kupředu

Martin Šula, majitel společnosti MSR Engines, založené roku 2004, vyrábí motorizovaná surfovací prkna JetSurf. Zajímavé na tomto projektu je, že úplně všechno vzniká v Brně – Střelice, kam se firma nastěhovala před dvěma lety. Tak se podařilo zvýšit plánovanou kapacitu na 1 500 výrobků ročně. Ale hned první rok zde vyrobili 1 200 surfovacích prken. Firma už ale přistavěla další objekty a hodlá se rozšiřovat i nadále.

Dvacet let ve výrobě ocelových konstrukcí

Moravská firma Motor Lučina je předním exportérem ocelových konstrukcí ve střední Evropě. Svůj úspěch majitelé postavili na zkušenostech z krize. „Rok 2010 byl pro nás nejhorší v historii firmy. V době celosvětové krize, kdy jsme bojovali o zachování firmy, jsme zjistili, že nás okrádá náš vlastní generální ředitel. Ztráty byly ohromné. Dnes, po letech, nám to paradoxně několik desítek milionů zase přineslo, jelikož jsme se poučili. Pro firmu není nic horšího, než když se ji dvacet let daří. Dokud nepoznáte dno, tak se od něho nemůžete odrazit,“ říká jeden z majitelů společnosti Motor Lučina Tomáš Polach, který se s redakcí MM Průmyslového spektra podělil o své zkušenosti s podnikáním.

Zapalovací svíčky z jihu Čech dobývají celý svět

V letošním roce oslaví táborský Brisk osmdesát dva let své existence. Již od svého vzniku měla firma světové ambice. Na veletrhu Automechanika 2016 ve Frankfurtu je opět potvrdila. O zapalovací svíčky z jihočeského Tábora je velký zájem. „Aktuálně vyvážíme do více než 70 zemí a každý rok nám přibývají nová teritoria. Loni to byl například Mauricius, Zimbabwe a Malajsie. Nyní očekáváme první objednávky z Indonésie a Thajska,“ říká majitel společnosti Brisk Ing. Mojmír Čapka.

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