Konference NEXT 3D: aditivní výroba dává firmám náskok

Přestože šlo o setkání organizované komerční firmou, podařilo se přednášejícím zachovat nadhled a zaujmout posluchače relevantními informacemi bez nadbytečných reklamních vsuvek. Tomáš Soóky, jednatel firmy 3Dwiser, měl jasnou představu, kterou spolu se svým týmem zrealizoval: „rozhodli jsme se uspořádat konferenci naruby, konferenci, kde nenajdete jedinou komerční přednášku.“ Úvodní slovo měl Radek Špicar, viceprezident Svazu průmyslu a dopravy, jeho nejdůležitější momenty jsou shrnuté v tomto článku. Po něm následovaly specifičtěji zaměřené přednášky a reálné zkušenosti z průmyslu od zástupců firem i výzkumných institucí. 

Tomáš Soóky, 3Dwiser

Bezodpadové hospodářství jak životní cesta 

Společnost Fillamentum nabízí velkou škálu filamentů pro tiskárny využívající technologii FFF (obdoba FDM). Právě tato technologie umožňuje práci s nejširší paletou materiálů. Zakladatel firmy, pan Doleček, je profesí chemik a srdcem ekolog, takže neustále pracuje na vývoji polymerů, které zanechají v přírodě co nejmenší stopu. Úspěchem je uvedení plastového materiálu s označením NonOilen, který spojuje řadu výhod: není vyráběn z ropných produktů, je plně recyklovatelný, odolává vysokým teplotám do 110 C a na konci životního cyklu jej lze dokonale kompostovat. Kombinace těchto vlastností je světově unikátní a nepřekvapí, že za tři roky od svého vzniku nasbíral řadu ocenění. 

Úsilí o šetření přírodních zdrojů nalezneme v celém portfoliu firmy Fillamentum, která v každé kategorii materiálů nabízí „zelenější“ varianty.  

Josef Doleček, Fillamentum 

Výzkumníkům otevírá 3D tisk kovů doslova nové světy 

Výzkum a vývoj v oblasti tisku kovových materiálů je profesí Marka Pagáče, vedoucího laboratoře ProtoLab na Technické univerzitě VŠB Ostrava, stejně jako Martina Gáška vývojového inženýra ve společnosti CARDAM. Každý se zaměřuje na trochu jinou oblast. Obě instituce nabízejí spolupráci komerčním firmám, což je dokonalý příklad otevřené spolupráce, o v úvodu konference hovořil pan Špicar. 

Marek Pagáč, ProtoLab

Výzkumný ústav ProtoLab je součástí univerzity a z hlediska tisku kovů disponuje technologiemi pro spékání kovového prášku firmem Renishaw a TRUMPF. Řada výzkumných projektů se věnuje kvalitě materiálu, analýzou porozity či tahovými zkouškami, tyto studie jsou velmi důležité pro firmy, které by například chtěly používat 3D tisk pro výrobu koncových dílů s garantovanou kvalitou nebo třeba vytištěné polotovary namísto odlitků ze sléváren. Velké perspektivy vidí Marek Pagáč ve spojování více materiálů pomocí 3D tisku a věnuje této oblasti svůj další výzkum. Na půdě ProtoLabu vznikají také bakalářské a diplomové práce studentů VŠB. Akademické sféra umožňuje studentům řešit i neobyčejné úkoly, jako je třeba využití 3D tisku z lokálních materiálů při osidlování cizích planet. 

Jinak, než 3D tiskem, toto prostě nevyrobíte 

Příklady aplikovaného 3D tisku, s nimiž posluchače seznámil Martin Gášek z firmy CARDAM, se týkaly výroby forem pro vysokotlaké lití. První případová studie se týkala návrhu formy pro odlévání zinku. Aditivní výroba umožňuje naprosto nové postupy. Lapidárně řečeno: vrták neumí vrtat za roh, ale 3D tisk si s tím snadno poradí. V prvním korku pomohli slévárně s generativním designem formy, po němž následoval vlastní tisk. Obrobení vnitřních povrchů proběhlo EDM technologií. Ve výsledku takto vyrobená forma umožnila zkrácení cyklového času o 15 sekund a ušetřila 54 % materiálu nástroje. 

Výhody 3D tisku už ve fázi návrhu formy využili i v dalším příkladu, kde se odléval hliník. V původní aplikaci měl zákazník problém s nerovnoměrným chladnutím odlitku. Martin Gášek se rozhodl využít pro optimalizaci chlazení matematicky definovaných struktury – TPMS (Triply periodic minimal surfaces). Tyto „houbové“ struktury nelze vyrobit žádnou jinou technologií než 3D tikem. 

Pomocí vlastního algoritmu „Cardam simul“ pro výpočet simulace teplotního pole, stanovil pan Gášek optimální strukturu s proměnlivým tvarem i velikostí dutin pro ideální přestup tepla mezi formou a odlitkem. TPMS struktury představují obrovský kvalitativní skok při výrobě forem a Martin Gášek dále rozvíjí jejich využití ve spolupráci se slévárnou Beneš a Lát. 

Martin Gášek, CARDAM

V drobných sestavách je 3D tisk nejužitečnější 

Práce interního servisu ve ŠKODA AUTO je nesmírně různorodá, nahlédnout do některých projektů nás nechal inženýr-specialista Jakub Syrovátka. Oddělení servisu vstoupí měsíčně asi do 750 aktivit, v 50 z nich je nějakým způsobem využit 3D tisk, přitom 31 z nich je čistě o 3D tisku. 

Využívání technologií FDM, FFF, CFF, SLS dává řadu možností ve výrobě, ale zároveň klade nároky při řešení požadavků od ostatních pracovníků koncernu, kteří v 3D tisku nejsou odborníky. V servisu se jim proto osvědčil postup, kde v první řadě stanoví požadavky na výsledný díl z hlediska pružnosti, pevnosti a podobně, z toho vzejde volba materiálu a ta určí způsob výroby. Měsíční počet výtisků představuje přibližně 1000 dílů, které nejčastěji nacházejí využití v menších sestavách a mechanismech, kde se kombinují s konvenčně vyráběnými díly. Vyráběli například součástku tvaru L, která se zlomila v pásovém dopravníku. Původní součástka byla frézovaná, v nové součástce je soustružený válec kolmo vsazen do vytištěného dílu. Tato nová součástka je ve výsledku plně funkční a mnohem trvanlivější než originál. Není to náhoda, naopak, příběhy o nouzově 3D vytištěných náhradních dílech, které jsou lepší než díl původní, slýcháme velmi často. 

Velkou úsporou práce ve ŠKODA AUTO je tisk výrobních přípravků. Každý přípravek vyžaduje jiný přístup, někde je potřeba měkký povrch, aby se nepoškodil vyráběný díl, někde od přípravku vyžadujeme vysokou pevnost, a vždy potřebujeme perfektní ergonomii. Zde všude 3D tisk exceluje. 

Momentálně není žádná vytištěná část součástí prodávaných automobilů Škoda, ale to se pravděpodobně brzy změní. 

Jakub Syrovátka, ŠKODA AUTO

Modely vozidel se vyrábějí ve špičkové kvalitě a v malých sériích 

„Všichni chlapi potřebují něco sbírat a my potřebujeme chlapy, kteří sbírají modely nákladních aut,“ uvedl svůj příspěvek Lukáš Petrovický, vedoucí závodu firmy KADEN. Vzhledem k malým sériím vyráběných modelů je pro tuto firmu aditivní výroba na několika typech tiskáren naprostá nutnost. Na základě včasné konzultace se zástupcem firmy 3Dwiser vybrali tiskárny, které pokrývají jejich výrobní potřeby. Z materiálu ABS zde například vznikají formy pro odlévání, jejichž životnost zcela stačí pro 1000 kusů odlitků. Jiné díly, vytištěné z pryskyřice metodou stereolitografie, se po nalakování montují přímo na model. A stejně jako u velkých aut, i zde pomáhá 3D tisk rychlou výrobou přesných přípravků, například pro vrtání. 

Výroba v KADEN je opravdu unikátní. Například model Tatrovky se skládá ze 185 dílů a některé z nich se musí během výroby vzít až desetkrát do ruky, než jsou namontovány na své místo. Vyrobí se asi 500 kusů, z nich každý stojí přibližně 3000 Kč. Tento typ provozu nelze naprosto nijak robotizovat, přesto jde o velice moderní podnik, a to díky sofistikovanému využití aditivní výroby. 

Lukáš Petrovický, KADEN

Když je práce zároveň koníčkem 

Správa informačních technologií města Plzně patří mezi osvícené instituce, jež zaměstnávají nadšené lidi, kteří rádi využívají nových technologií. Firma DronySIT spadá pod jejich řízení a má v Plzni na starosti především podporu složek Integrovaného záchranného systému (IZS): hasičů, policie a částečně i armády. Jak jsme se dozvěděli od Matouše Bolka v přednášce nazvané 3D tisk v bezpilotním létání, jsou hlavním pracovním nástrojem zaměstnanců DronySIT právě drony různých typů. K jejich údržbě a opravám si původně pořídili 3D tiskárny Ultimaker, Markforged a Formlabs, které později rychle zaměstnali i jinými úkoly. Podobně, jak zaznělo v přednášce pana Syrovátky, 3D tisk, zejména z kompozitních materiálů na tiskárnách Markforged, dokáže vytvořit plně funkční náhradní díly. Nejen pro drony, ale také například pro speciální auta hasičů, ke kterým se náhradní díly prakticky nedají sehnat.

Pracovníci DronySIT jsou také zváni do škol, kde šíří osvětu o 3D tisku i o létání, mladou generaci inspirují například drony vyrobenými 3D tiskem.

Matouš Bolek, DronySIT 

Radek Špicar, Svaz průmyslu a dopravy