Kolem přínosů aditivní výroby se již několik let točí vášnivé diskuse. Mnohé firmy již do nákupu těchto strojů investovaly a pro ně zcela nové výrobní postupy si zkoušejí metodou „pokus-omyl“. Toto tápání ale znamená obrovskou ztrátu času i peněz. Není proto divu, že se firmy stále více zaměřují na to, aby na konci své průkopnické cesty viděly reálně ověřitelný úspěch. Následující praktické aplikace ukazují, že se technologie aditivní výroby stále více rozšiřuje i ve strojírenství. Návštěvníci veletrhu METAV, který se koná od 10. do 13. března 2020, se mohou těšit na přehlídku celého spektra procesů 3D tisku v rámci společné expozice vystavovatelů Additive Manufacturing Area. Aditivní výroba může být využívána mnoha různými způsoby. V třískovém obrábění přitahuje pozornost především možnost flexibilního řešení přívodu chladicí kapaliny (CL). „V případech, kdy nelze použít běžné vnitřní chlazení, přistupuje k soustružení s externě připojeným chlazením nebo se používají velmi úzké nástroje,“ říká Dr. Matthias Luik, vedoucí výzkumu a vývoje ze společnosti Paul Horn. Nejnovějším produktem s 3D vytištěnou komponentou od Paul Horn je CL distribuční disk pro vystružovací nástroj. Při aditivní výrobě (AM) je třeba zohlednit řadu speciálních aspektů. „Následné obrábění funkčních povrchů znamená, že se musí vytvořit vhodné struktury pro upnutí obrobků. Musí se počítat i s vnitřním pnutím, které způsobuje deformaci komponenty. V tomto případě je umístění obrobku v pracovním prostoru zcela rozhodující,“ dodává Dr. Luik. Díky široké škále potenciálních aplikací aditivní výroby se tato technologie stane v budoucnu natolik ekonomicky životaschopnou, že se bude moci postupně rozšiřovat a průběžně uspokojovat požadavky trhu. V mnoha případech se ukážou jako nejlepší hybridní konstrukční postupy, ve kterých se konvenčně vyráběné prvky kombinují s 3D vytištěnými komponentami, čímž se může snížit objem skutečného obrábění na minimum. Upínac í systém nulové ho bodu pro aditivní výrobu Má-li být pomocí AM dosaženo optimálních výsledků, je třeba zvážit celý procesní řetězec. Konstrukce již není určována kovovým blokem materiálu, ale požadovanou funkčností komponenty. „V obrábění je v současné době klíčovým aspektem chlazení nástrojů,“ vysvětluje Jürgen Förster, člen představenstva společnosti AMF Andreas Maier. 3D tisk umožňuje zabudování chladicích kanálků do blízkosti kontur, a to i v případě velmi malých obráběcích, licích nebo vstřikovacích nástrojů. Integrace optimalizovaných chladicích kanálků do nástrojů zajišťuje rychlejší chlazení obrobků a šetří tak obrovské množství času. V oblasti strojů a technologií jsou to jednak inovace, co pohání aditivní výrobu kupředu, ale také partnerské sítě tvořené množstvím firem, uživatelů a výzkumných ústavů, které sdílejí své znalosti. „Sériová výroba a holistický přístup k výrobě hrají klíčovou roli,“ zdůrazňuje Förster. „V případě řešení upínání jsme již od samého začátku začali otevřeně komunikovat s partnery, abychom mohli optimalizovat a standardizovat jednotlivé procesní kroky. Náš upínací systém nulového bodu nabízí nejlepší jednotné rozhraní jak pro 3D tisk, tak pro celou fázi dalšího zpracování.“ Förster věří, že obor 3D tisku z kovu bude v budoucnu rychle růst. Období „pokusů a omylů“ nyní ustupuje touze po spolehlivosti a automatizaci. „Z pozice dodavatele řešení již nabízíme produkty připravené pro sériovou výrobu, které optimalizují celý proces a zvyšují jeho ekonomičnost,“ dodává Förster. Zaměřeno na digitalizaci a materi ály budoucnosti V posledních letech se průmysl intenzivně soustředil na zvyšování úrovně produktivity aditivních procesů. Dnes se posunujeme směrem k jejich stabilitě a reprodukovatelnosti. „Z tohoto důvodu se stává klíčovým možnost sledování těchto procesů. Zejména nabývá na významu udržet jednotný datový formát mezi všemi procesními kroky,“ říká Sebastian Bremen, odborník na 3D tisk z Fraunhoferova ústavu ILT a profesor na univerzitě v Aachenu. „Na vývoj takových procesních řetězců pro strojírenství a automobilový průmysl se zaměřují výzkumné projekty IDEA a IDAM, do kterých je zapojena i řada významných průmyslových partnerů.“ V současné době lze aditivně zpracovávat pouze několik ocelových materiálů. Zejména uhlíková ocel je náchylná k praskání, ke kterému dochází v důsledku rychlého ochlazování a solidifikace v aditivních procesech, jako je fúzní laserová depozice v práškovém loži (LPBF). Z tohoto důvodu je jednodušší zpracovávat austenitické a martenzitické oceli. Tyto materiály se používají například při výrobě upínačů nástrojů s inteligentním přívodem chladicí kapaliny. „Cílem výzkumu je jednak identifikovat oceli s vysokou pevností, které jsou vhodné pro aditivní procesy, a dále pak zpřístupnit vhodné řezné materiály, jako je karbid- -kobalt wolframu (TC-CO),“ vysvětluje Bremen. Například AiF projekt AddSchneid zvolil zajímavý přístup: aby se zabránilo praskání během procesu LPBF, používají se k zahřívání komponenty až na 800 °C zářiče v blízké infračervené oblasti. Cílem je přímá výroba obrysových řezných nástrojů pro obrábění s integrovanými strukturami pro vnitřní chlazení. „Myslím si, že stále důležitější bude průběžná digitalizace celého procesního řetězce, integrace čidel, která dané procesy sledují a zlepšují jejich stabilitu, a také umělá inteligence, která bude tato data vyhodnocovat,“ předpovídá profesor Bremen. „Kromě toho je třeba vyvinout materiály, které naopak budou těžit z rychlého ochlazování a z rychlosti tuhnutí v aditivních procesech. Pomůže to rozšířit aplikační spektrum procesů 3D tisku.“ Nové materi ály otev írají neomezené možnosti Stěží nějaká jiná výrobní technologie prošla v posledních pěti letech takovým rychlým vývojem jako právě AM. K prudkému vývoji došlo nejen v samotném procesu, ale také v souvisejících konstrukčních dovednostech, výpočtových modelech a analytických nástrojích. V minulosti se musely povrchy rozsáhle dopracovávat, dnes ale již lze tento postprocessing výrazně minimalizovat nebo dokonce úplně eliminovat. Tradiční vystavovatel na METAVu, společnost Iscar, již řadu let poskytuje svým zákazníkům nástroje vyráběné technologií 3D tisku. Tato technologie se volí v situacích, kdy je výroba tradičními metodami obtížná nebo přímo nemožná. „Naše nová produktová řada obsahuje řadu nástrojů, které dosud na trhu nebyly,“ uvádí Erich Timons, CTO a člen představenstva Iscar Germany. „Patří sem nástroje s velmi malými průměry. Když je třeba vyrobit destičky s vnitřními chladicími kanálky, konvenční metody se rychle dostanou na hranice možného.“ Timons věří, že 3D tisk je stále ještě v plenkách. „V budoucnu se budeme zaměřovat na používání nových aditivních materiálů,“ dodává. „To znamená aditivní výrobu z tvrdých kovů a hybridních materiálů. V tomto je právě teď obrovský potenciál, poněvadž lze kombinovat zcela odlišné vlastnosti materiálů.“ /ac/
