V lednu letošního roku První brněnská strojírna Velká Bíteš obdržela ocenění v mezinárodní soutěži inovací Quality Innovation Award 2021 za projekt Výzkum a vývoj technologií přesného lití nových typů odlitků tepelně exponovaných částí turbodmychadel ze superslitin na bázi niklu.
ktePrvní brněnská strojírna (PBS) Velká Bíteš je v celosvětovém měřítku renomovaným hi-tech výrobcem pohonných jednotek a zařízení pro oblast letecké techniky. Je také přední evropskou slévárnou přesného lití, která je spolehlivým dodavatelem odlitků pro energetiku, dopravu, letecký i sklářský průmysl. Zajišťuje profesionálně provedené galvanické povrchové úpravy a vysoce přesné obrábění i těžkoobrobitelných materiálů včetně titanových slitin. V neposlední řadě dodává dekantační zařízení pro separaci tuhých látek z kapalin, využitelná jak v čistírnách odpadních vod, tak v průmyslových aplikacích. PBS Velká Bíteš významně prorazila na světových trzích jako výrobce turbínových vysokootáčkových strojů pro letectví, energetiku či dopravní průmysl a stabilně působí jako specialista v oboru přesného strojírenství. Dosažení a udržení významné pozice vyžaduje klást velký důraz na investice do technického rozvoje, zabezpečujícího vývoj nových produktů tak, aby o ně byl zájem na celosvětových trzích. V loňském ročníku soutěže Quality Innovation Award obdržel podnik cenné ohodnocení výsledků řešení projektu Výzkum a vývoj technologií přesného lití nových typů odlitků tepelně exponovaných částí turbodmychadel ze superslitin na bázi niklu. V této mezinárodní soutěži inovací PBS Velká Bíteš získala v národním kole první místo v kategorii Velké podniky a následně získala cenu i v mezinárodní soutěži.
Cíle projektu Cílem úspěšného projektu bylo vyvinout technologie přesného lití nových typů odlitků ze superslitin na bázi niklu. Jednalo se o velice náročné odlitky kol turbodmychadel. Tato kola jsou během provozu značně tepelně a mechanicky namáhána. Je tedy nutné dosáhnout nejen dobré dlouhodobé tepelné stability materiálu, ale také špičkových mechanických vlastností, vysoké životnosti a spolehlivosti. Dosažení nejvyšších možných parametrů je extrémně náročné na optimalizaci celého výrobního procesu. Součástí projektu byl výzkum a vývoj technologie výroby skořepinových forem na bázi vodního pojiva za účelem snížení množství škodlivin vypouštěných při výrobě do ovzduší a tím i snížení ekologické zátěže. Také z tohoto hlediska byl projekt úspěšný.
Řešení Pro řešení náročné problematiky byl sestaven tým z vývojových pracovníků PBS, výzkumných pracovníků UJP Praha a vědeckých pracovníků Ústavu fyziky materiálů Akademie věd ČR. Tento tým spolupracuje na řešení problematiky přesného lití odlitků ze superslitin na bázi niklu a kobaltu od roku 1999, má tudíž rozsáhlé zkušenosti. Celkem bylo v rámci projektu řešeno 38 nových typů odlitků, které se na základě úspěšných výsledků vývoje podařilo uvést do sériové výroby. Jednalo se o odlitky pro zahraniční firmy zejména z Německa a Švýcarska. Nové technologie byly využity také pro zefektivnění a zkvalitnění stávající výroby kol turbodmychadel a lopatek turbodmychadel. Zároveň byly získány významné poznatky o materiálových vlastnostech jednotlivých použitých superslitin a rozšířeny obecné znalosti. To vše přineslo další zvýšení prestiže podniku a úspěšný průnik na nové trhy.
Výstupy projektu Technologie odlitků kol turbodmychadel získala patent č. 307967 (výroba potřebných forem pro lisování voskových modelů s dělenými segmenty). Projekt byl spolufinancován Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR v rámci programu Aplikace I. Způsobilé výdaje projektu činily 90 000 000 Kč. Řešení projektu bylo uzavřeno při závěrečném oponentním řízení 7. května 2020, kdy hodnoticí komise složená z předních odborníků daného oboru ve svém hodnoticím posudku navrhla a následně oponentní rada ohodnotila výsledky řešení stupněm V (vynikající výsledek mezinárodního významu). Inovace technologických postupů řešených typů odlitků je výsledkem systematického procesu vývoje. Ten vedl k novému konstrukčnímu řešení výroby forem voskových modelů pro velice náročné díly kol turbodmychadel. Toto inovativní řešení umožní výrobu složitých tvarů voskových modelů turbínových kol a jejich vyjímání z kovových forem. Uvedené řešení je patentově chráněné pod oficiálním názvem Univerzální oddělovací segment pro modelová zařízení na výrobu voskových modelů integrálních oběžných kol v patentovém spisu 307967. Dále byla vyvinuta metoda odlévání ve vakuu za rotace s možností využití oscilací pro řízení krystalizace taveniny při tuhnutí odlitků. Míra inovativnosti tohoto projektu je vysoká a výsledný produkt má parametry světové špičky. Jinak by světoví výrobci turbodmychadel neměli o produkt zájem. Výsledek řešení překračuje technické parametry známých řešení či nemá srovnání. I přes důkladnou rešerši, týkající se přesného lití odlitků ve vakuu za rotace s možnost í osci lace, jsme nezískali informace o použití této metody pro takto náročné odlitky. Jedná se tedy typicky o kvalitativní inovace vyšších řádů. Zůstává příslušnost ke kmeni, mění se princip technologie. Typ novosti výsledného řešení podle Valenty dosahuje 8. řádu. [Inovační řády podle profesora F. Valenty — pozn. red.]
Využití Vyřešení problematiky předkládaného projektu umožnilo Divizi přesného lití (DPL) zavést velice náročné produkty do jejího výrobního programu. Jde o výrobky s vyšší přidanou hodnotou, zabezpečující vyšší ziskovost a zejména další proniknutí na světové trhy v daném oboru. To souvisí s dosažením vyšší technologické úrovně celého výrobního procesu. Dané práce byly dobře načasovány. Splňují požadavky velice náročných zákazníků a jsou již plně využívány. Know-how získané v rámci tohoto projektu posunulo divizi přesného lití technologicky dál, zvýšilo její konkurenceschopnost a umožnilo přijímat objednávky na složitější a výrobně náročnější odlitky s vyšší přidanou hodnotou. Získané znalosti a zkušenosti však nepřinesly pouze nové obchodní příležitosti, ale měly vliv i na stávající sériovou výrobu. Změny vtokování některých odlitků stávající výroby s sebou přinesly vyšší využití kovu, navýšení počtu odlitků na jednom stromečku, popřípadě snížení zmetkovitosti. Modernizace nové obalovny vedla mimo jiné ke zvýšení její kapacity. Kromě ekonomických přínosů vedl výzkum v rámci tohoto projektu i k navýšení celkové výrobní kapacity slévárny. /Karel Hrbáček a kolektiv/
