Aditivní výroba, možná populárnější pod označením 3D tisk, se stala nedílnou součástí výstavní palety Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně. Je to logický důsledek postavení této technologie v průmyslu obecně a v českém prostředí zvlášť. V rámci brněnského veletrhu se uskutečnil už 6. ročník konference zaměřené na technologie aditivní výroby, kterou pořádá a osobitě moderuje Ing. Jan Homola, známý konzultant v tomto oboru. Pod názvem Fórum aditivní výroby představilo v celodenním programu téměř 20 odborníků z českých i zahraničních firem nejvyspělejší metody profesionálního 3D tisku. Byla to pestrá přehlídka technologií aditivní výroby kovových, plastových i kompozitních dílů s důrazem na jejich uplatnění v praxi. „Byl jsem příjemně překvapen, že zájem o konferenci enormně vzrostl, proti loňsku o třetinu, i když jsme se letos zaměřili na technologie pro průmyslovou výrobu,“ řekl nám Ing. Jan Homola. „Očekávali jsme asi 240 lidí a nakonec se jich zúčastnilo více než 400.“ Jak účast, tak prezentace ukázaly, že se aktivity rozšiřují a zájem neprojevují jen velké společnosti, ale také střední a menší firmy. Dnes jsou k mání tiskárny schopné pracovat prakticky v kancelářském prostředí. Navíc jsou nyní tiskárny násobně levnější, než když se konala první konference. Právem se hovoří o průmyslovém využití, ať o výrobě prototypů, nebo dokonce už i o sériové produkci. Je zajímavé, že i v kusové výrobě se lze v nákladech přiblížit sériové, a navíc lze výsledný produkt vyrobit na míru, nebo dokonce podle přání jednotlivce. „Někdy se objevují obavy z poklesu trhu, ale výrobci aditivních technologií obavy z ochlazení nemají, protože technologie 3D tisku je opakem montovny. Jestliže dojde k útlumu v souvislosti s nástupem elektromobility, pak se to bude týkat především motorů, ale například karoserie a interiéry aut se budou muset vyvíjet znova. Baterie jsou těžké a elektroauto musí být lehké. A tady se otevírá 3D tisku široké pole působnosti. Celá konstrukce vozu se bude muset odlehčit a v tomto ohledu je 3D tisk nepřekonatelný. Metoda zvaná topologická optimalizace umožní vypočítat díl z hlediska jeho únosnosti tak, aby byl co nejpevnější a zároveň extrémně lehký. To znamená, aby obsahoval jen tolik materiálu, kolik je bezpodmínečně zapotřebí pro dosažení jeho pevnostní charakteristiky. Aditivní technologie nenahradí, podle mého názoru, tradiční výrobní postupy vstřikování nebo obrábění, ale uplatní se jako jejich svébytný doplněk. Trh s technologiemi aditivní výroby dál roste strmým tempem. Nejlépe to ilustruje čím dál tím vyšší spotřeba materiálů používaných pro 3D tisk. Například tržby z prášku pro tisk kovových dílů naposledy meziročně vyskočily o 42 %,“ uzavřel náš rozhovor Ing. Homola. Lákavý motocykl V předsálí konference prezentovalo svou produkci několik firem. Mezi nimi budil zaslouženou pozornost krásný motocykl Čechie-Böhmerland. Výroba této bezesporu jedné z nejpozoruhodnějších motorek světa skončila před osmdesáti lety, ale našel se někdo, kdo chce její slávu obnovit. Jmenuje se Peter Knobloch a má dvě lásky – staré motorky a mladé technologie. Tento majitel firmy 3Dtiskárna.cz z Turnova si namodeloval a postavil nástupce motocyklu Böhmerland. Původně konstruktér ve Volkswagenu a BMW se po několika letech vrátil z Německa domů a už deset let se zabývá 3D tiskem a výrobou prototypů od kovů po gumové díly. „Jsem autorem patentu pojiva pro aplikaci plnobarevného a velkoformátového 3D tisku. Jádrem je postup, při němž je práškový vstup doplněn barevným pojivem, jež není zdraví škodlivé, a použitelné tedy od hobby po profi. To je první velký rozdíl proti podobným zahraničním systémům,“ řekl nám Peter Knobloch. „Druhou předností je fakt, že proces probíhá za studena. Máme také možnost stavět velkoplošné díly, až 1 × 1 m, to je velká výhoda při výrobě dílů velkých rozměrů, např. obložení dveří automobilu, a bez nutnosti použití podpor. Třetí velkou předností je, že lze takto s výhodou tisknout vytavitelné modely pro přesné lití kovů pro slévárenství.“ Peter Knobloch získal ochrannou známku Böhmerland, motocykl se připravuje k homologaci a pro zájemce přichystal limitovanou sérii 10 kusů těchto motocyklů. Koloběžka z Ostravy Pozornost přitahovala i koloběžka z Protolabu, který funguje jako laboratoř aditivních technologií na VŠB – Technické univerzitě v Ostravě pod Katedrou obrábění, montáže a strojírenské metrologie. „Koloběžka názorně demonstruje přednosti 3D tisku, proto jsme ji také vytiskli,“ říká CAD designér Lukáš Jančar. „Je zajímavá tím, že je topologicky optimalizovaná, to znamená, že softwarový výpočet v průběhu optimalizace nechává materiál jen v těch místech, kde je to bezpodmínečně nutné, jen tam, kde se přenáší zatížení. Výsledkem jsou neobvyklé organické nebo bionické struktury a koloběžka je celá vytištěna z kovu. Je to tedy první celokovová tištěná koloběžka na světě! Rám váží jen asi 4 kg. Proti standardně vyrobeným koloběžkám s kovovými rámy z oceli nebo hliníkových slitin je ostravský rám tužší, a proto vhodný i pro jízdu v terénu. Významné jsou také úspory hmotnosti a objemu materiálu.“ VŠB – TU Ostrava si v současně době pořizuje výkonnější 3D tiskárnu Renishaw AM 500E, se kterou bude možné tisknout ještě větší kovové díly. Jedná se o modernější zařízení, která má prostornější stavební komoru v ose Z, takže je možné v ní tisknout objemnější předměty. Tiskárna je také o 100 W výkonnější, což se projeví na vyšší produktivitě výroby. Centrum 3D tisku Protolab je v současné době vybaveno už celkem třemi 3D tiskárnami pro tisk z kovových prášků a vedle toho disponuje třemi tiskárnami pro tisk z polymerních a kompozitních práškových materiálů. Technická univerzita v Ostravě se tak stane největším centrem 3D tisku v České republice. Největší zázemí trojrozměrných tiskáren tam má vzniknout do konce tohoto roku. Trilobit ve znaku Novou tiskárnu TRILAB DeltiQ obdivovali návštěvníci konference jak u stánku firmy SolidVision, tak u vedlejší expozice samotného výrobce. Logem společnosti je trilobit. Je přímo odvozený od názvu společnosti TRILAB. A jméno TRILAB vytvořili ze spojení „Learn And Build in 3D“ v roce 2016. „3D tiskárna společnosti TRILAB je postavena na tzv. Delta kinematice. Velmi přesný 3D pohyb zde zprostředkovávají vozíky umístěné na značkových lineárních pojezdech, na kterých je pomocí karbonových ramen ukotvena tisková hlava, která tavený materiál nanáší na statickou vyhřívanou podložku. Díky tomu je možné získat vyšší prostorovou přesnost, hladší výsledný tiskový povrch a vrstvení materiálu mnohem méně viditelné oproti jiným 3D tiskárnám,“ vysvětloval přednosti Václav Holeček, technicko-obchodní konzultant firmy SolidVision. „3D tiskárna s Delta kinematikou, kterou se pyšní naše technologie, zaručuje přesnější a rychlejší tisk, což ocení především zákazníci v průmyslových aplikacích,“ doplňuje Tomáš Bubeníček z firmy TRILAB a dodává: „Přesný pohyb trysky tiskové hlavy v mimořádné rychlosti v kombinaci se statickou vyhřívanou podložkou zaručuje nepohyblivost tištěného předmětu, a tím se odstraňují nedostatky běžných tiskáren. Můžeme tisknout model až do výšky 50 cm, ale máme zákazníka, který tiskne produkty vysoké až 80 cm.“ Jistě není bez zajímavosti, že se tiskárna dá ovládat z ruky pomocí Delta- Control displeje, přes aplikaci na mobilním telefonu nebo vzdáleně pomocí WebControl rozhraní a zabudované kamery. Unikátní hybrid V pavilonu Z, který byl věnován atraktivním inovacím, nás zaujala v expozici ČVUT Praha atraktivní novinka vyvinutá společně s firmou Kovosvit MAS. Ing. Ivan Diviš z Ústavu výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze nám poskytl podrobnosti o této unikátní technologii 3D tisku z kovu, která patří do kategorie Hybrid Manufacturing: „Umožňuje vytvářet kovové dílce navařováním pomocí elektrického oblouku a jejich obrábění v jednom pracovním prostoru s výrazně menšími náklady. Do standardního pětiosého obráběcího stroje jsme aplikovali metodu 3D tisku. Kromě obrábění je přidána nová funkce navařování. Technolog si tedy při přípravě výroby může vybírat, zda bude materiál ubírat, nebo přidávat – podle toho, co bude výhodnější. Jsou produkty, které je nejvýhodnější tisknout, ale jsou jiné, u nichž je lepší použít klasické postupy pro jednouché operace. A 3D použít jako přidanou hodnotu, tedy pro postupy, kdy je potřeba vytvořit složitější výrobky. Pokud chceme získat na povrchu výrobku například tepelnou odolnost nebo protikorozní vlastnosti, tvrdost nebo otěruvzdornost, pak je výhodné použít 3D tisk. Tento hybridní postup se nejvíce osvědčuje v průmyslové výrobě forem. Ukázkovým příkladem jsou vložky forem pro vstřikování plastů. Nejprve se obrobí jejich základní tvar a na něj se natiskne blok s chladicími kanály, čili tzv. komfortní chlazení. Navařujeme elektrickým obloukem, tak je možno přidat velké množství navařeného materiálu, což je výhoda proti navařování laserem. Za hodinu dokážeme navařit až 2 kg materiálu. Předmětem našeho patentu je tento technologický postup, a protože se jedná o hybridní stroj, dokážeme návar obrobit do žádaného tvaru.“ ČVUT tedy má unikátní postup a Kovosvit vynikající stroje řady WeldPrint, nyní se hledají aplikace. Nejraději by začali s výrobci forem, kteří potřebují komfortní chlazení. A dál? Nyní se vývoj zaměří na další zjednodušování obsluhy a automatizaci výroby. Na recyklovaný materiál Jedna z největších tiskáren na světě Colossus, která k 3D tisku využívá recyklovaný materiál, měla v Brně českou premiéru. Byla zabudována do běžného námořního kontejneru, a tak ji snadno přepravili do expozice společnosti 3Dees Industries, která měla na veletrhu vlastní designový pavilon. Zatímco běžné 3D tiskárny zpracovávají několik gramů materiálu za hodinu, tato tiskárna spolyká za hodinu až 15 kg a tisknuté díly mohou být velké až 2,5 m. Kromě designového odvětví tak má Colossus využití i ve stavebnictví nebo v automobilovém průmyslu. Karel Sedláček
