Témata
Reklama

Rozvoj a současná úloha aditivní výroby

Není pochyb o tom, že v nadcházejících letech aditivní výroba (AM) kovů (běžně známá jako 3D tisk kovů) změní způsob, jakým budou výrobci přistupovat k průmyslové výrobě, která byla v tradičním pojetí založena na ‚subtraktivních‘ procesech. Ve skutečnosti již OEM (Original Equipment Manufacturer) výrobci z různých oblastí, počínaje prototypovou automobilovou a leteckou výrobou až po výrobu zdravotnické techniky a energetických zařízení, AM metody na svých výrobních linkách využívají. A navíc si lze snadno představit, že výhody těchto technologií budou prakticky využitelné pro vytvoření reálných nástrojů používaných pro výrobu, pokud se stanou součástí výrobního procesu jako takového.

Samozřejmě, aditivní výroba není úplnou novinkou – ve skutečnosti byla původně vyvinuta v polovině 80. let minulého století a v současnosti se rozděluje na sedm různých standardizovaných AM technologií, z nichž některé mohou být využity při zpracování kovů. Specializované firmy začaly využívat AM kovů se slinovacími procesy prováděnými pomocí laserů před více než dvaceti lety. Od té doby však tato technologie zaznamenala značný pokrok, ať už se jedná o fúzní systémy s práškovým ložem (které slouží pro natavení vrstev materiálu součásti), nebo o alternativy založené na přímém nanášení materiálu pomocí vysoce koncentrované energie (známé také jako navařování prášku nebo modelování taveného prášku nebo depozice kovových prášků), které výslednou součást vytvářejí depozicí tenkých vrstev materiálu.

Tento vývoj je podporován také tím, že se neustále zvyšuje počet typů materiálů vhodných pro použití v aditivní výrobě. Možnosti volby atomizovaných kovových prášků v současnosti zahrnují nízkolegované oceli, nástrojové oceli, korozivzdorné a duplexní oceli, kobaltové, hliníkové a titanové slitiny.

V praxi můžeme očekávat plynulý vývoj výrobních procesů, přičemž produktivita a rentabilita řešení pro konvenční obrábění bude dále umocněna AM metodami, které budou využívány pro tvorbu přidané hodnoty během koncových procesů. Ve skutečnosti jsme již mohli zaznamenat vznik hybridních CNC strojů, které umožňují kombinaci obráběcích a aditivních procesů, nebo u kterých výměnné hlavy umožňují rychlý přechod stroje z AM procesů na obrábění kovů.

Reklama
Reklama
Reklama
Kovový prášek pro výrobu kovových dílů aditivní technologií (Foto: Inspire AG)

AM technologie jako součást výrobního toku

Navíc možnosti použití aditivních nebo subtraktivních metod mají v mnohem menší míře „buď, a nebo“ scénář, než by se dalo očekávat. Například v řadě případů, dokonce i když je rozhodnuto vyrobit součást s využitím aditivní výroby, může být stále efektivnější nebo nezbytné provést dokončování konvenčními metodami obrábění kovů. Aby bylo možné dosáhnout potřebných tolerancí a splnit požadavky na kvalitu obrobené plochy, měly by spíš například preferovat konvenční metody obrábění kovů, než se pokoušet o 3D tisk s velmi úzkými tolerancemi. AM technologie jsou součástí výrobního toku a jsou-li vyžadovány přísné tolerance, je nezbytné použití obrábění a následných procesů. V takových případech může být naopak výhodné vytisknout součást s o trochu většími rozměry, aby umožňovala použití výhodnějších řezných podmínek při provádění subtraktivních (obráběcích) operací potřebných pro dosažení konečného tvaru požadovaného pro příslušnou aplikaci.

Konstrukce se strukturovanou prostorovou mřížkou (Foto: Inspire AG)

Prostorová mřížka v dílu snižuje náchylnost ke vzniku vibrací. (Foto: Inspire AG)

Hybridní řešení budou rovněž vhodná pro výrobu dutých součástí. Za těchto okolností si lze představit scénář, kdy by výroba součásti začínala a končila AM procesy, ale mezitím by bylo třeba použít konvenční obrábění. Součást tak lze vyrobit z jednoho kusu a eliminovat následnou montáž.

Dokonce i v případě, že výrobce bude i nadále používat konvenční metody obrábění, existuje šance, že může mít prospěch z aditivní výroby, jestliže tímto způsobem budou vyrobeny obráběcí nástroje, které používá. I když v naprosté většině případů zůstává zhotovení nástrojů s využitím AM metod komerčně nedostupné, existují určité oblasti, kde může přinést zvýšení produktivity. Jednou z výhod tištěných nástrojů je například jejiwww.sandvik.coromant.com/czch nižší hmotnost – díky konstrukci se strukturovanou prostorovou mřížkou –, což přináší snížení náchylnosti ke vzniku vibrací, které mohou mít vliv na produktivitu a kvalitu při obrábění součástí s dlouhým vyložením nástroje.

Výzkum a vývoj

Jisté je, že jak výrobci strojů, tak dodavatelé nástrojů, průmysloví výrobci a celá řada dalších spřízněných stran shodně zvyšují své investice do výzkumu a vývoje v oblasti nových aditivních výrobních procesů. Společnost Sandvik Coromant není výjimkou – začátkem letošního roku uspořádala oficiální slavnostní otevření nového AM výzkumného střediska ve Švédsku.

Toto zařízení, které má přístup k vyspělým řešením pro práškovou metalurgii poskytovaným jednou ze součástí skupiny Sandvik Materials Technology – společností Sandvik Osprey (globální značka v oblasti práškové metalurgie s 10 lety praxe v AM průmyslu, jež dodává prášky používané pro tyto procesy) –, navazuje na práci, kterou společnost Sandvik Coromant vykonala od roku 2013. Klíčovým cílem je zjistit, jak mohou nová AM řešení vyjít vstříc požadavkům zákazníků, určit, jak mohou hybridní metody obrábění/AM přinést zvýšení přidané hodnoty u koncových výrobních procesů, a hledat takové oblasti, pro které bude přínosem možnost vytvářet obráběcí nástroje pomocí 3D procesů.

Zpracováno podle firemních podkladů

b.schoeniger@pinnaclemarcom.com

www.sandvik.coromant.com/cz

Reklama
Vydání #11
Kód článku: 161133
Datum: 16. 11. 2016
Rubrika: Výroba / Nekonvenční technologie
Autor:
Firmy
Související články
Vliv složek ochranných atmosfér na WAAM

Svařování v současné době není už pouze technologií ke spojování materiálů. S rozvojem aditivní výroby strojních součástí lze tento proces využít také pro výrobu komplexních a geometricky složitých součástí. Technologie WAAM využívá svařování pro vrstvení jednotlivých svarových housenek do tvaru vyráběné strojní součásti a je charakterizována mnoha proměnnými – mimo jiné i účinky ochranné atmosféry. Cílem příspěvku je zhodnotit vliv jednotlivých složek ochranných atmosfér používaných pro MAG svařování.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

Expimer - expresní zařízení pro rychlé stanovení materiálových vlastností

Expimer, prezentovaná instrumentovaná měřicí soustava pro stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou, může být alternativním způsobem, jak rychle definovat materiálové vlastnosti. Celý proces spočívá v tom, že na základě parametrů získaných v průběhu makroprocesu automatizovaného vtlačovaní indentoru kulového tvaru (ABI) do povrchu materiálu bez porušení konstrukce, lze rychle zjistit požadované materiálové vlastnosti. Tato metoda je jedinečná vzhledem k jednoduchosti, rychlosti vyhodnocení, manipulovatelnosti a užitečnosti pro stanovení mechanických vlastnosti materiálů během jejich vývoje, výroby a zejména v pracovních podmínkách provozu.

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.

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.

Finance pro podnikání - Zaostřeno na úspory energie

„Je lepší dobrý úvěr a podpora úvěru než dotace. Jen tak se prokáže životaschopnost projektu.“ To jsou slova Ing. Vladimíra Fabera, zakladatele a dnes předsedy dozorčí rady české strojírenské společnosti FMP.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

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.

Výuka a výzkum aditivních technologií

Inovativní výrobní technologie nacházejí své místo také v technickém vzdělávání. Do svých osnov je dříve či později zakomponovaly všechny technické vysoké školy. Avšak pořízení nákladných technologií se neobejde bez podpory ze strany průmyslového výzkumu. Na Fakultě strojní ČVUT v Praze nyní disponují úplně novým zařízením M2 cusing pro výrobu dílů metodou DMLS německého výrobce Concept Laser, dnes působící pod značkou GE Additive. Stroj dodala společnost Misan a technologie slouží primárně pro výzkum v leteckém průmyslu.

Kombinace technologií slévání a 3D tisku

Aditivní technologie přinášejí do oboru slévárenství nový pohled na věc a výrazně ovlivňují nejen proces výroby odlitků, ale i myšlení pracovníků ve slévárnách. Aditivní výroba zásadním způsobem mění zavedené pracovní postupy, systémy práce s výrobní dokumentací, technickou přípravu výroby a technologii výroby odlitků. Mění také možnosti konstrukce odlitků včetně jejich tvarové náročnosti. Proto můžeme bez přehánění tvrdit, že celou slévárnu a její postup výroby odlitků lze vměstnat do jednoho stroje - 3D tiskárny na kovy.

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