Milan Kluz

Doporučujeme, Technologie

Kompozity a hliník v sériové výrobě?

8 listopadu 2016   Galerie

Jaké jsou trendy v materiálech používaných ke stavbě aut a jaké důsledky očekává v této oblasti ve svém oboru. Rozhovor se šéfem vývojové prototypové dílny společnosti Swell Milanem Kluzem.

„V materiálech používaných pro lisování strukturálních dílů automobilů jsme konfrontováni se zdánlivě protichůdnými požadavky,“ začíná vyprávět technik, který v hořické společnosti působí už 15 let a v současné době řídí tým 56 lidí v rámci prototypové dílny. „Řeší se trojice emisehmotnostpevnost při nárazech. Ve světě neustále roste tlak na to, aby auta méně znečišťovala ovzduší. Jednou z cest je jejich odlehčení. Jenomže zároveň s odlehčováním musí být zachována, nebo ještě lépe zvýšena jejích odolnost proti nárazu.“

Jaké máme tedy možnosti?

Dávno pryč jsou doby hlubokotažných plechů používaných na strukturální tvarové díly. Převažující je lisování za studena s posunem od hlubokotažných plechů k pevnostním. Podmnožinou uvedeného je lisování zastudena z plechů s vyšší pevností a sníženou tloušťkou. To jsou ovšem materiály, které nemají potřebnou tažnost a musí se tvarově optimalizovat. Jinak řečeno jsou tenkostěnné díly náchylné k trhání při lisování. Dále se používají pevnostní plechy tvářené zatepla. Je to technologie, kterou využívá většina automobilek, jedná se ovšem o celkem drahý postup. Podobně na tom jsou dvoufázové plechy, což je materiál podobně technologicky a tím i cenově náročný. V důsledku tedy tato cesta vede ke zdražení automobilu.

Lehký je i hliník.

Ano, to je logická volba, tady ale narážíme na cenu. Hliník na povrchové i strukturální díly využívají především prémiové vozy vyšší cenové kategorie. U vozů střední a nižší třídy se využívá velmi omezeně, určitě ne na povrchové karosářské díly, spíš na různé držáky a pomocné součásti.

Věnujete se materiálům už dlouho?

Ve Swellu se jimi důkladněji zabýváme zhruba od roku 2002, kdy jsme začali připravovat technologické centrum se zaměřením na vlastnosti materiálů. V roce 2006 jsme rozšířili záběr technologického centra kromě jiného o vývoj lisovacích nástrojů, při němž využíváme právě poznatky kolegů z vývojové zkušebny.

Je něco, co vás ve vývoji překvapilo?

Třeba to, že v poslední době se stále častěji setkáváme s požadavky zákazníků na výrobu prototypových dílů, kde polotovarem je profil ať už z oceli nebo z hliníku. My tyto profily dotváříme lisováním a poté dokončujeme zejména CNC obráběním. Jedná se například o výztuhy dveří, nárazníky, držáky motoru a podobně. Novinkou je teď hliníkový držák přístrojové desky, při jehož výrobě se využívají právě profily kombinované s konvenčními lisovanými díly.

Jak jsou na tom kompozity?

Předpovídala se jim zářná budoucnost, čekalo se masivní rozšíření kompozitů jak ze skelných a uhlíkových vláken, tak těch méně tradičních, jako jsou bambusová nebo obecně rostlinná vlákna a různé textilie. Zatím se to ale v běžné automobilové produkci nepotvrzuje a je to stále okrajová věc.

Podle mě to tak i v nejbližší budoucnosti zůstane, kompozity se do sériové výroby hned tak nedostanou. Technologie jejich zpracování je příliš odlišná od současných výrobních postupů a vyžaduje zcela jiné technologické zázemí. Zůstanou nadále doménou malých sérií prémiových vozů s velkým podílem ruční práce.

Jaký je vývoj v konstrukci?

I tady to houstne. (Smích.) Tvary dílů jsou stále složitější. Automobilky se snaží mít co nejmenší počet součástí, takže narůstá jejich složitost a tvarová škála.

Navíc konstruktéři se v prvních fázích nezabývají vyrobitelností, ale ke konstrukci přistupují invenčně, hledají co nejlepší tvarové řešení a využití dílů. A teprve po prvních virtuálních kolech, v době, kdy se díl dostane ke konstruktérům nástrojů, začne se řešit jeho reálná technologická vyrobitelnost. A některé díly se jednoduše ukážou jako nevyrobitelné.

A co plasty?

Ano, i to je trend. Automobilky se jimi snaží nahrazovat kovy. Plasty ovšem nemají potřebnou pevnost, a tak se často objevuje kombinace kovu a plastu, tedy kovových struktur zastříknutých do plastových dílů. Právě takové řešení se v poslední době uplatňuje například u frontendu, což je přední struktura vozu, ke které jsou upevněny světlomety, chladič, nárazník a další funkční celky.

Podívejme se na prototypy. Jaký je vývoj tam?

Tady mě trápí jedna věc (a jsem moc zvědavý, jaká budoucnost nás čeká), a sice tlak na zkracování vývojového cyklu aut a především na snížení počtu prototypů, které vznikají.

O co jde?

O maximální snahu výrobců nahradit stavbu prototypových vozů virtuálními prototypy. Dnes už lze spoustu věcí otestovat ve virtuálním světě a není potřeba stavět prototyp. Nám to ale vlastně bere práci.

Vývoj auta se tedy neustále zkracuje?

Celý cyklus trvá kolem dvou let a já si myslím, že už dál zkracovat to moc nepůjde. Jestli se na něco během této doby dnes sahá, jsou to hlavně designové prvky, to, co zákazník vidí. U skrytých strukturálních dílů je snaha o co největší unifikaci. Snižuje to jednak náklady na výrobu, ale rovněž zjednodušuje budoucí dodávky náhradních dílů. Je prostě snazší a výhodnější, když vozy v rámci koncernu sdílejí komponenty.

Uplatňuje se nějak hit moderní doby 3D tisk?

Do jisté míry ano. My ve Swellu v případě potřeby tištěných plastových dílů využíváme kooperace ve službách. Plastový 3D díl má výhodu v tom, že je na něm dobře vidět, jaký tvar bude mít výsledný díl. A to je zajímavé spíše pro oblast designu.

Zajímavější téma pro nás je tisk kovu. Jsme s jeho pomocí schopni zapracovat do sériového dílu, například vnitřního plechu dveří, tvarově upravené části z 3D tisku a po osazení vybavením tyto dveře testovat jako standardní sestavu.

Je 3D tisk dnes pořád výjimečný?

Používá se i v sériové automobilové výrobě, jde ale zase o záležitost prémiových aut. Než se to prosadí do nižších segmentů, bude asi nějakou dobu ještě trvat.

Jiná situace je v letectví. Viděl jsem třeba díly pro Airbus A380, které vznikly zajímavým způsobem. Vzaly se plochy související s ostatními díly, nadefinovaly se zátěžové stavy a počítač sám navrhl podobu onoho dílu. Byl tam jenom materiál, který je z hlediska zátěže potřeba vyšel z toho vlastně jakýsi bionický tvar. Když se na něj podívá klasický konstruktér, nebude věřit svým očím. (Smích.)

My jsme totiž zvyklí vzít nějakou kostičku, z ní odstranit všechen materiál, který je tam navíc, s tím, že to musí jít vytvořit, musí to jít obrobit. No a tady, jako třeba u toho Airbusu, se to dělá obráceně. Vytvoří se jen to, co je nezbytně nutné.

Prototypům se bude věnovat i seminář VVA budete tam?

Samozřejmě. Sice já ani můj tým nebudeme mít přednášku, budu ale na konci moderovat panelovou diskusi. Společně s kolegy dáme dohromady několik témat, ke stolu posadíme vybrané odborníky, kteří k prototypům mají co říct, a rozproudíme s nimi debatu o tom, kam se z jejich pohledu bude napříště svět prototypů v automotive ubírat.

, , , , , ,



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