Tepelný výměník

Doporučujeme, Technologie

Když se tisknou brzdy

20 prosince 2016   Galerie

O tom, že sintrováním plastů a aditivní výrobou polymerů vznikají velmi zajímavé díly a konstrukce, už jsme psali. Víte však, že podobným způsobem lze vyrábět také prvky kovové?

Jedním z přednášejících na nedávném semináři VVA v Lázních Bělohrad byl také Luboš Rozkošný ze společnosti Innomia z Jaroměře, která se mimo jiné zabývá právě laserovým sintrováním kovů.

Innomia vznikla před deseti lety s vizí věnovat se 3D výrobě. Záhy se specializovala na 3D tisk kovů, dnes bychom řekli na jejich aditivní výrobu.

Kde všude nyní působíte?

Především v průmyslu, dá se říct, že ve všech odvětvích. Průmyslovou aplikaci našich technologií bychom mohli rozdělit do dvou skupin: na prototypy a na součásti forem velmi specifických parametrů.

V čem si jsou aditivní výroba a sintrování kovů podobné při srovnání technologických postupů u plastů?

Shodné je to, že se pracuje po vrstvách. Paprsek laseru roztaví pouze řez daným objektem, a tak vrstvu po vrstvě vzniká výrobek.

Zásadní rozdíl mezi technologií DMLS (kov) oproti technologii SLS (plast)  je v tom, že u kovových prášků veškerou energii do procesu dodává laserový paprsek. U technologie SLS pak dochází k předehřevu horní vrstvy na teplotu blízkou bodu tavení daného materiálu, následně paprsek laseru pouze lokálně přiklopí teplotu tavení v oblasti kontury vyráběného dílu. Díky tomu vniká v případě zpracování kovových prášků daleko vyšší teplotní gradient mezi výrobkem a okolím, tudíž vyšší pnutí výrobky musíme po dobu stavby pevně kotvit k základně.

Jaké jsou výhody takto udělaného výrobku?

Záleží na aplikaci. Například u plechového výlisku nepotřebujeme žádný výrobní ani tvářecí nástroj. Můžeme přímo z prášku vyrobit plně funkční díl, který lze zamontovat do automobilu a otestovat ho.

Je to zatím budoucnost, nebo nacházíme takové díly v autech už dnes?

Nacházíme, ale především v prototypech. Tam dává smysl kovové díly složitých, komplexních tvarů touto technologií vyrábět. Pokud totiž chcete vyrobit tvářecí nástroj, musíte investovat peníze a čas v řádu měsíců. Tady oproti tomu v řádu dnů máte výrobek, který lze použít, zabudovat do auta a ověřit funkčnost návrhu. A samozřejmě se šetří i peníze.

V sériové výrobě aditivní výroba kovů zatím uplatnění nenachází?

Dnes už ano. Není to ale masová záležitost, nicméně u prémiových značek takto vyráběné díly už běžně jsou. Například Porsche do jednoho sériově vyráběného modelu montuje určitou část zadních brzd vyráběnou sintrováním. A i další automobilky, které nechrlí tisíce kusů, jako je Bentley a Rolls-Royce, tuto metodu čím dál víc uplatňují.

Jakých kovů se sintrování týká?

Skupina kovů, která je momentálně využitelná, není moc velká. Jsou to oceli od nástrojových po nerezové; dále superslitiny niklu či slitina kobaltu a chromu. A také hliník a titan v různých variacích a chemických složeních, tak jak je známe napříč průmyslem. Celé portfolio čítá asi dvacítku různých materiálů.

Zmínil jste ekonomickou výhodnost aditivní výroby kovů. V čem spočívá?

Zaprvé, jak už jsem říkal, jde o rychlost dodávky. Představte si, že máte řadu komponent, které na konci musíte smontovat do jednoho celku. Když se byť jen jedna jediná zpozdí, ovlivní to celý výrobek.

Zadruhé je to možnost výroby dílů, které v podstatě nelze vyrobit konvenčními metodami. Tedy topologicky optimalizované díly odlehčením vyrobíte například nosník, v němž je materiál umístěn jenom tam, kudy vede pnutí. Zbavíte se tak výplně, balastního materiálu. Vlastně lze postavit díl obálkou napětí, které jím probíhá.

Nějaký reálný příklad?

Hodně to dnes vidíme při výrobě družic, satelitů a raket, začíná se to objevovat v letectví, protože tam je hmota velmi důležitý parametr. Podíleli jsme se na konstrukci jednoho pohyblivého dílu v letadle Airbus. Optimalizací se dosáhlo šedesátiprocentní úspory hmotnosti. V letectví se přitom úspora jednoho kilogramu dá vyčíslit jako dvacet tisíc eur.

Aditivní výroba se uplatňuje také v motoristickém sportu, mnohé komponenty závodních aut se takto odlehčují. Nejvíc asi ve formuli 1 například na výfukových systémech ze žáruvzdorných slitin nebo některých komponent sání.

Jak se obor v poslední době vyvinul?

Aplikační sféra se neustále rozšiřuje i mimo průmysl. Například v medicíně při výrobě dentálních náhrad a implantátů. Jak jde čas, postupně překonává dřívější nevýhodu, že je to extrémně drahá technologie. V návaznosti na CT skeny lze implantát optimalizovat na míru pacientovi.

V průmyslu vedle prototypů se začínají objevovat funkční součásti nahrazující běžně vyráběné díly. Zejména to je v nástrojářství; v oblasti forem a nástrojů je tato technologie už hodně etablovaná a stává se dokonce součástí interních procesů velkých firem. Měli jsme zákazníky, jimž jsme dva roky dodávali komponenty forem. Letos si koupili vlastní stroj a vyrábějí si je sami.

Jaké jsou trendy a budoucnost?

Rozdělil bych to do několika kategorií. Jednak jde o vývoj nových materiálů. Tady nastává obrovský boom, vrhli se na to nejen výrobci zařízení, ale vývoj probíhá i v malých firmách, které se věnují novým speciálním materiálům.

Dále je to vývoj zařízení jako takový. Směřuje se k výkonnějším, rychlejším a preciznějším a ve finále i méně nákladným strojům. Zkrátka jde o to, aby dávalo ekonomický smysl použít je také ve výrobě.

Dochází dokonce k jakési hybridizaci různých přístupů: kombinují se konvenční (např. frézování) s těmito aditivními v rámci jednoho stroje.

Nakonec bych rád zmínil snahu o maximální automatizaci celého procesu. Od zadání výrobních dat až po vyjmutí, očištění a oddělení výrobku od platforem je trend celý proces plně automatizovat. Velmi často se už provádí v ochranné atmosféře, což mimo jiné chrání obsluhu před výrobními prášky.

, , , , ,



Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Anti SPAM *

Buďme v kontaktu

Sledujte VVAutomotive na síti LinkedIn a na Facebooku – buďte v kontaktu s profesionály z oboru. Odebírejte aktuální informace a rozšiřte komunitu odborníků.

LinkedIn Facebook