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:
Související články
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. 

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.

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.

Související články
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. 

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

Digitalizace: klíč k úspěchu

Již od roku 1919 zkoumá, vyvíjí a vyrábí zabezpečovací techniku společnost EVVA - rodinná firma se sídlem ve Vídni. To, že se nyní, přibližně o 100 let později, stala průkopníkem propojené výroby, je zásluhou její jasné strategie s důrazem na digitalizaci. Důležitým milníkem nové výrobní filozofie společnosti EVVA je soustružnické a frézovací centrum Hyperturn 65 Powermill v kombinaci se síťovým řídicím rozhraním Emconnect. S flexibilním výrobním systémem od společnosti Emco lze nyní kompletně automatizovat obrábění mosazných dílů v kusové výrobě i výrobě středních sérií.

MSV ve znamení obrábění

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro meku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, kromě lidí z dalších oborů, setkají i výrobci vynikajících obráběcích strojů. Proto jsme se na postřehy a názory tentokrát zeptali Petra Odehnala z obchodního oddělení společnosti Pilart stroje.

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