Témata
Reklama

První český stroj pro hybridní výrobu

Společnost Kovosvit MAS, a. s., nově vstupuje na trh výrobních technologií a průmyslových výrobních strojů pro additive manufacturing (AM) a hybrid manufacturing (HM). Základem pro nabídku vlastního stroje a technologie je nově vyvinutá unikátní technologie patřící do kategorie hybrid manufacturing, která kombinuje operace obrábění a navařování kovu. Technologii společně vlastní a dále rozvíjejí společnost Kovosvit MAS a Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii – RCMT, ČVUT v Praze, Fakulta strojní.

Jan Smolík

Je klíčovou osobou na Ústavu výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze. Společně s prof. Houšou zde spoluzakládal Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (RCMT). Následně zde vedl Centrum kompetence a nyní Národní centrum kompetence, jehož je ústav spoluřešitelem. Jeho specializací jsou obráběcí stroje, se zaměřením na nové konstrukce a byznys modely.

Cílem vlastního vývoje a výzkumu je technologie, která umožňuje vznik vysoce jakostních strojních dílců s minimem vnitřních materiálových vad a pórů při výrazně nižších výrobních nákladech ve srovnání s konkurencí. Technologii byl Úřadem průmyslového vlastnictví v ČR udělen patent č. 306654 s názvem Způsob vytváření kovových dílců pomocí depozice materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu. Kovosvit MAS, a. s., předpokládá prodej prvních strojů včetně zákaznické technologie v roce 2018.

Reklama
Reklama
Reklama

Stroj WeldPrint 5AX

Nově představený stroj nazvaný WeldPrint 5AX umožňuje vytváření kovových dílů a jejich obrábění v jednom pracovním prostoru. Jedná se o stroj z kategorie hybrid manufacturing (HM), jenž kombinuje plnohodnotnou generickou technologii (navařování kovu) a plnohodnotnou subtraktivní technologii pomocí frézování až v pěti osách. Stroj koncepčně vychází z pětiosého vertikálního frézovacího stroje a poskytuje totožnou funkcionalitu jako klasický pětiosý obráběcí stroj. Pokud zákazník nebude mít zakázky v oblasti HM (AM), pak může stroj bez omezení užívat standardním způsobem.

Stroj umožňuje zpracovávat – to znamená vytvářet, svařovat i obrábět – dílce do hmotnosti 400 kg, maximálního průměru 520 mm a maximální výšky dílce od upínací plochy stolu 475 mm. Stroj je možné dodat se dvěma variantami vřeten:

a) se vřetenem s plynule měnitelnými otáčkami v rozsahu 1–12 000 min-1, upínacím nástrojovým rozhraním ISO40, výkonem (S1/S6) 32/48 kW a krouticím momentem 130/200 Nm;

b) se vřetenem s plynule měnitelnými otáčkami v rozsahu 1–18 000 min-1, upínacím nástrojovým rozhraním HSK-A63, výkonem (S1/S6) 25/35 kW, krouticím momentem 86/120 Nm.

Zástavbový prostor představuje plochu 5,9 x 7,7 m a hmotnost celého stroje je 17,3 tuny. Rozsahy pohybových os jsou: X = 1100 mm, Y = 590 mm, Z = 415 mm, W = 430 mm (výsuv navařovací hlavy), A = ±110° a C = 360°. Maximální rychlost posuvových pohybových os X, Z, Y je 40 m.min-1, maximální otáčky stolu – osy C – jsou 20 min-1, a maximální rychlost sklopné osy A je 12 ot.min-1. Maximální počet nástrojů v zásobníku je 30.

Stroj WeldPrint 5AX společnosti Kovosvit MAS umožňující operace obrábění a navařování kovů

Řízení stroje

Stroj je řízen standardním NC kódem odpovídajícím zvolenému CNC systému a konfiguraci stroje. Navíc je stroj oproti běžnému obráběcímu stroji vybaven řadou programově ovládaných funkcí, které souvisejí s dílčími technologickými operacemi hybridní technologie. Stroj je možné pro obráběcí i hybridní operace programovat ručně nebo pomocí CAM systému. Kovosvit MAS a RCMT vyvíjejí technologický CAM modul pro zpracování HM technologie v rámci CAD/CAM systému NX. V nejbližším období však Kovosvit MAS předpokládá dodávky strojů včetně odladěných technologií a spolupráci na řešení specifických technologických využití stroje uživateli, včetně přizpůsobeného SW a programového vybavení.

Stroj WeldPrint 5AX společnosti Kovosvit MAS – pohled z místa obsluhy

Aditivní technologie

Nejpokročilejší technologií, kterou stroj dokáže realizovat, je hybridní technologie, jež umožňuje vytváření velmi jakostních dílců nebo jejich částí s minimem vnitřních materiálových vad. Tato patentovaná technologie využívá pro nanášení kovu modifikovanou techniku svařování a navařování MIG/MAG pomocí elektrického oblouku. Zásadně novým přístupem je, že nový návar je kladen na čistý, suchý a přesně geometricky a teplotně definovaný povrch. Zásadní výhodou je využívání standardních, v některých případech certifikovaných navařovacích materiálů ve formě drátů a standardních směsí plynů pro operace svařování příslušných kovů. U dílců s nároky na vysokou přesnost, nízké vnitřní pnutí a stálost rozměrů je třeba počítat s nutností žíhání před dokončovacím obráběním na finální rozměry.

Rychlost vytváření dílců a jejich cena

Rychlost vytváření nových dílců je ovlivňována především požadavky na jakost materiálu (minimalizaci vnitřních vad), přesnost dílce, povolené teplotní ovlivnění materiálu a vnitřní pnutí a také zvolenou strategii vytváření dílce. Reálné hodnoty rychlosti růstu dílců z různých druhů ocelí se pohybují v rozmezí 0,2–1,0 kg.h-1. Celková konečná cena vytvořeného dílce (nebo návaru při opravách) pak představuje 2 500–3 500 Kč.kg-1 a obsahuje kompletní náklady na stroj s odpisy na tři roky a 50% využití strojního času (OEE), náklady na údržbu, náklady na všechny procesní materiály a náklady na obsluhu stroje. Dalším plánovaným vývojem technologie a především strojů cílí Kovosvit MAS na snížení nákladů u ocelí na hodnotu okolo 2 000 Kč.kg-1. Tyto cenové relace odpovídají 25–30 % ceny nejlevnějších produktů a technologií světové konkurence.

Tenkostěnný ocelový dílec, konstrukční ocel, hmotnost návaru 1,15 kg, rychlost výroby 0,3 kg.h-1

Materiály

Vzhledem k cenové výhodnosti technologie Kovosvitu MAS je možné smysluplně nacházet uplatnění technologie a stroje v oblasti zpracování standardních konstrukčních materiálů pro běžné strojírenství (stavba strojů, výroba nástrojů, energetická zařízení, vojenské aplikace, dopravní technika, prototypová výroba, opravárenství). Technologie umožňuje zpracovávat špičkové materiály, které jsou dostupné ve formě svařovacích drátů, ale vývoj a nabídka Kovosvitu MAS se nyní orientuje především na zpracování konstrukčních ocelí, nerezových ocelí, jemnozrnných ocelí a otěruvzdorných ocelí. Uživatelem technologie nemusí být špičkové vývojové středisko velké firmy, ale může ji rentabilně využít i běžná malá či středně velká strojírenská firma.

Plný objemový dílec, kloub manipulátoru, konstrukční ocel, hmotnost návaru 19 kg, rychlost výroby 0,47 kg.h

-1

Oblasti uplatnění

Současný pohled výrobců v segmentu obrábění je takový, že považují polotovar čistě staticky za pouhý kus materiálu. Hybridní technologie však tento tradiční pohled mění a umožňuje nastavit nové principy výroby součástí, které jsme si před nedávnem neuměli představit. Nová HM technologie umožňuje pohlížet na polotovar jako na dynamický, měnící se objekt. Tato změna principu zásadně ovlivňuje přístup ke strategii tvorby NC programu a vytváří nové možnosti, ale i požadavky na způsob programování stroje, a také na změny v postupech práce samotných technologů.

Tenkostěnný dutý dílec s vnitřní podpůrnou strukturou, ve střední části je rovina založena „ve vzduchu“ na podpůrné struktuře, konstrukční ocel, hmotnost návaru 3,9 kg, rychlost výroby 0,22 kg.h-1

Současná hybridní technologie je právě ze zákaznického pohledu vnímána velice dobře v odvětví opravárenského průmyslu k renovacím dílců, kde umožní spojit do jednoho procesu několik dílčích technologických procesů. Vzhledem k rozsáhlým možnostem kontroly procesních parametrů navařování a HM technologie je možné řešit opravy i velmi tenkých stěn s šířkou cca 3–5 mm. Výhodou plně programového řízení a průběžné kontroly procesních parametrů je možnost vyloučení lidského faktoru při operacích navařování i svařování a tím zajištění stability v kvalitě dílců.

Další aplikací, která vzbudila zájem potenciálních zákazníků, je tvorba vnitřních chladicích kanálů. Zde má Kovosvit MAS několik impulzů od výrobců řezných nástrojů, kteří řeší optimální přívod chladicího média k břitům fréz, a obdobně je tato možnost vnitřního chlazení zajímavá pro výrobce vstřikovacích forem kvůli jejich lokálnímu chlazení a temperování.

Oprava opotřebeného článku pásu BVP1, otěruvzdorná ocel, hmotnost návaru 0,3 kg, celkový čas opravy 35 min (od upnutí po vyjmutí)

Hybridní technologie ve výrobní praxi

Stroj obecně umožňuje obrábění, navařování a svařování, a to v jakémkoli pořadí. Tyto operace lze volat a užít v jakékoli části NC kódu. Portfolio potenciálních aplikací je relativně široké a Kovosvit MAS je připraven s vážnými zájemci řešit technologickou a ekonomickou analýzu konkrétních případů a hledat smysluplné a rentabilní uplatnění svých strojů. Cílem je orientovat další výzkum a vývoj na specifické aplikace, materiály, tvary, rozměry a další okrajové podmínky, o které bude v praxi zájem.
Prezentované zkušební dílce představují dílčí části úloh, které je možné technologií zvládat při vytváření složitějších strojírenských dílců. Mezi základní technologické prvky patří vytváření skořepin, plných objemů, vnitřních kanálů a dutin, výztužných vnitřních struktur a podpůrných vnějších struktur.

Kovosvit MAS a RCMT, Fakulta strojní ČVUT v Praze

Ing. Petr Heinrich, Ing. Jan Smolík, Ph.D., Ing. Ivan Diviš

heinrich@kovosvit.cz

hruskaj@kovosvit.cz

j.smolik@rcmt.cvut.cz

I.Divis@rcmt.cvut.cz

www.kovosvit.cz

rcmt.cvut.cz

Reklama
Související články
Generační pohled na strojírenský výzkum

Nyní se možná na všech úrovních hovoří o inovacích více, než je zdrávo a adekvátně by odpovídalo konkrétním výsledkům na poli, kde poměr výrobních firem s finálními výrobky vs. výrobci komponent či obchodní zastoupení nadnárodních koncernů nevytváří perspektivní základnu k našemu dalšímu technickému vývoji, což má bezesporu vliv i na fakt, jakou naše výrobní strojírenské podniky jako celek nyní zastávají ve světovém srovnání respektovanou roli a jak se to bude vyvíjet nadále.

Zvyšování produktivity při obrábění

Obrábění patří ke klíčovým výrobním technologiím. Hlavní předností obrábění je schopnost realizovat téměř neomezenou škálu tvarů a velikostí obrobků s potřebnou přesností a jakostí povrchu v kusové i sériové výrobě. Pro obrábění součástí na CNC strojích jsou dnes běžně komerčně dostupné všechny potřebné nástroje: softwarová CAD+CAM podpora včetně virtuálních simulací a postprocesorů na jedné straně, hardwarová realizace v podobě moderních obráběcích strojů a nástrojů na straně druhé.

Projekt Národní centrum kompetence - Strojírenství dosáhl úspěšných výsledků

Projekt Národní centrum kompetence - STROJÍRENSTVÍ (NCKS) byl realizován od ledna 2019 do prosince 2022. V konsorciu bylo zapojeno celkem 26 účastníků, z toho 9 výzkumných organizací a 17 průmyslových partnerů.

Související články
Průmyslová hybridní výroba a aditivní technologie

Tento článek se zabývá aktuálním vývojem v průmyslové hybridní výrobě a aditivních technologiích pro zpracování kovů. Rovněž je v textu prezentován výzkum a vývoj pro praxi v této oblasti, který v současné době probíhá v České republice.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Seminář o monitoringu obráběcích operací

Měli jsme možnost zúčastnit se celodenního semináře o monitoringu obráběcích operací, pořádaného 20. října Společností pro obráběcí stroje a Ústavem výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze (RCMT, FS, ČVUT).

Aktuální trendy v oboru obráběcích strojů

Obor obráběcích strojů prochází velkými změnami, které pravděpodobně nejsou na první pohled tak zřetelné. Požadavky na stroje se mění v důsledku postupných proměn světa okolo nás a výrobci strojů na to reagují, aby si zajistili potřebnou konkurenceschopnost.

Výzkum v Česku: Úspěch díky partnerství

V současnosti snad neexistuje odvětví, které by nepocítilo dopad dlouhodobých anticovidových opatření. Mnohá z nich však už stačila nabrat druhý dech a jsou opět na cestě vzhůru. Mezi ně patří i česká věda a výzkum, ačkoli nelze tvrdit, že to organizace z této sféry mají snadné. O své názory se s námi podělil Ing. Matěj Sulitka, Ph.D., vedoucí Ústavu výrobních strojů a zařízení (RCMT) Fakulty strojní ČVUT v Praze.

Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů (2. část)

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

Již druhý hybridní stroj WeldPrint

Kovosvit MAS ve spolupráci s ČVUT vyvinul již druhý tzv. hybridní stroj pod obchodním názvem WeldPrint. Jde o technologii 3D tisku z kovu plně vyvinutou v České republice patřící do kategorie Hybrid Manufacturing (HM). Umožňuje vytvářet kovové dílce navařováním pomocí elektrického oblouku a jejich obrábění v jednom pracovním prostoru s výrazně menšími náklady než u jiných technologií 3D tisku z kovu. Nový stroj bude díky nižší pořizovací ceně dostupnější než jeho předchůdce.

Zvyšování užitné hodnoty obráběcích a tvářecích strojů

Konkurence v oboru prodeje obráběcích strojů je velká a všechny firmy hledají způsob, jak nabídnout koncovému uživateli vyšší užitnou hodnotu. Tato užitná hodnota se posuzuje podle parametrů koncové výrobní technologie (přesnost, jakost, produktivita, celkové náklady) a pro výrobce obráběcích strojů je to jeden z bodů, kde mohou technickými znalostmi a inovacemi ovlivnit svou konkurenceschopnost na trhu.

Aktuální přístupy ke zvyšování produktivity třískového obrábění

V každé výrobní technologii neustále klademe nové požadavky na zvyšování produktivity, přesnosti, jakosti, efektivity, spolehlivosti apod. Produktivita je jedním z důležitých parametrů, na jejichž základě lze technologie mezi sebou srovnávat. Třískové obrábění si z pohledu produktivity neustále udržuje významné postavení, neboť je schopno zajistit všechny výše uvedené požadavky i pro velmi přesné dílce. Výše celkové produktivity a samozřejmě i ostatních parametrů je dána každým článkem z tohoto řetězce: zvolený nástroj – upnutí nástroje – řezné podmínky – upnutí dílce – zvolená strategie obrábění – NC kód (vazba na CAM a postprocesor) – možnosti stroje z pohledů parametrů pohonů a též jeho technologické konfigurace (multifunkčnost) – řídicí systém.

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