» O výrobcích, které nelze zhotovit klasickými postupy
__________________________________________________________________________________________
» Důležitá závěrečná kontrola, a to nejen rozměrově __________________________________________________________________________________________
Rostoucí úroveň teoretického poznání a zvyšující se suma technologických poznatků spolu s rozšiřujícími se možnostmi technické realizace potřebných výrobních zařízení umožňují nabídnout nové cesty, vedoucí ke zhotovení komplikovaných výrobků se specifickými tvarovými i technickými vlastnostmi. Takové výrobky nejsou klasickými výrobními postupy zhotovitelné vůbec anebo jen s vynaložením neúměrných nákladů či času. Pro jejich zhotovení se nabízí integrace technologií třískového opracování s postupy přidávání materiálu na specifikovaná místa dílce, technologií třískového opracování a zhotovení strukturovaného povrchu pomocí laseru, integrace technologií tepelného zpracování zhotovovaného dílce k postupům zhotovení dílce požadovaného tvaru klasickými postupy (místní změna tvrdosti třískově opracovávaného dílce či tepelné zpracování výlisku již v lisovacím nástroji). A konečně do procesu zhotovení komplikovaného dílce je zahrnuta i možnost provedení důsledné závěrečné kontroly, a to nejen rozměrové. 
Nastupující trend integrace zdánlivě nesourodých technologických postupů do jedné operace při jednom upnutí dílce potvrzují stroje vystavované na EMO 2015 v Miláně, na veletrzích JIMTOF 2016 v Tokiu a IMTS 2016 v Chicagu (obr. 1). Proto výzkum způsobů zhotovení takových komplikovaných dílců nekonvenčními postupy je v ohnisku zájmu specializovaných výzkumných institucí a předních světových výrobců obráběcích strojů a ani čeští výrobci obráběcích strojů se nemohou této problematice vyhnout. Je proto pochopitelné, že ani Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (RCMT) při ČVUT nezůstává stranou.
AKTIVITY V RÁMCI RCMT
K aktivitám, realizovaným na půdě RCMT, patří mimo výchovu vlastních specialistů sledování vývoje této problematiky ve světě. Dále účast na řešení výzkumných úkolů na nadnárodní úrovni, a především získávání vlastních zkušeností s návrhem a provozem hybridních a multifunkčních strojů ve spolupráci s tuzemskými i zahraničními výrobci. V souvislosti s problematikou integrace laseru do obráběcího stroje byla provedena ucelená řada pokusů a zkoušek v oblasti součinnosti třískového obrábění a laserových technologií. Cílem těchto prací je získat podložené informace pro volbu typu laseru pro danou aplikaci, schopnost doporučit jeho optimální pracovní parametry a možnost spolehlivé predikce výsledků operace (produktivita, přesnost, drsnost a geometrická kvalita laserem obrobeného povrchu).
VYBRANÉ PRÁCE REALIZOVANÉ V RCMT
1/ Integrace laseru
V laboratoři RCMT byl realizován hybridní stroj MCVL 1000 Laser. Standardní frézovací centrum firmy Kovosvit MAS mělo rozšířený vřeteník, kde kromě frézovacího vřetene byla i optická soustava pro směrování laserového paprsku ze zdroje Nd:YAG o výkonu 50 W. Tato kombinace umožnila provádět testy hybridní výroby, např. výrobu forem pro vstřikování plastů frézováním, doplněnou o mikrofrézování, leštění a popis laserem. Laser ve frézce byl využíván např. ke zhotovení ostrých rohů (s rádiusem větším než polovina šířky stopy laseru, která činí 20μm), 
které nebylo možno vytvořit třískově; spojením obou technologií na jednom stroji se zvyšuje přesnost dílce a snižují se náklady na jeho zhotovení. Získané zkušenosti jak konstrukční, tak technologické se využily pro studii integrace laseru na nástrojařské frézce FNG 50 CNC Laser. V rámci řešených úkolů bylo nalezeno umístění laseru z hlediska nutné optimalizace optické cesty, navrženy a vyrobeny potřebné přechodové komponenty, např. clona průchodu paprsku a její ovládání, odsávání odpařeného materiálu a další (obr. 2). Součástí vývojových prací je návrh a realizace propojení nadřazeného řídicího systému stroje s řídicím systémem samotného laseru.
2/ Projekt Fibrechain
Specialisté RCMT spolu s odborníky společnosti Strojírna Tyc, dalším členem řešitelského konsorcia projektu, se účastnili řešení projektu Fibrechain. Je zastřešován Fraunhoferovým ústavem výrobních technologií v Cáchách (IPT). Přesný název projektu, který řeší způsoby výroby dílců s termoplastovou matricí a vláknovou výztuží, je Integrovaný výrobní řetězec pro automatickou a flexibilní výrobu dílců z vláknem zesílených plastů.
Projekt byl řešen mezinárodním konsorci
em 17 partnerů v letech 2011-2014 v rámci 7. rámcového programu EU a zahrnuje širokou škálu operací, počínaje výrobou výztužných vláken a kompozitového polotovaru až po jeho konečné opracování třískovými technologiemi. Pro zhotovení kompozitového polotovaru se používá technologie přidávání materiálu do dílce, tj. kladení nebo navíjení tenkých pásek na formu (obr. 3), technologie tváření a modifikace tvaru materiálu, technologie spojování a konečně technologie odebírání a dělení materiálu (frézováním, vrtáním, vodním paprskem či laserem).
Zásadní roli u všech technologií zpracování kompozitu s termoplastovou matricí má dodržení teploty, při níž dochází ke změknutí matrice a vzniku její lepivosti, které zamýšlenou operaci podmiňují. Při překročení přípustné teploty dochází k degradaci matrice, a tím k znehodnocení vyráběného dílce. Z uvedeného vyplývá, že řešení výrobních postupů pro výrobu kompozitových dílců je komplexní úkol, který vyžaduje spojování řady technologií a postupů do jednoho stroje, 
resp. pracoviště. Schematické znázornění výroby kompozitového polotovaru viz na obr. 4.
Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii se na řešení projektu Fibrechain podílelo návrhem a odzkoušením fréz pro tvarové ořezy dílců lisovaných zatepla z kompozitových desek, návrhem tvarových soustružnických zapichovacích nástrojů pro finální soustružení kompozitových dílců a řešením integrace kladecí hlavy a skeneru do obráběcího stroje. Prototypy navržených 
řezných nástrojů (obr. 5) byly zhotoveny s pomocí firmy TGS nástrojárna (nyní Unicut) a podrobeny zkouškám v reálné výrobě leteckých součástí. Prokázaly nižší hladinu řezných sil, lepší výslednou produktivitu i kvalitu obrobené plochy oproti hodnotám dosahovaným komerčně dostupnými nástroji. Rozsáhlým úkolem, vyžadujícím komplexní přístup a spolupráci více partnerů bylo řešení integrace skenneru a hlavy pro kladení páskových prepregů do obráběcího stroje. Ve spolupráci s firmami Strojírna Tyc a Nikon Metrology se integroval laserový skener LC60Dx, schopný s dostatečným rozlišením skenovat 3D tvary, do 5osého portálového frézovacího centra Tyc FPPC. Jeho úkolem je preprocesní kontrola dílce 
(např. poloha polotovaru) i jeho kontrola po provedené operaci (obr. 6). Těžiště úkolu představovalo propojení speciálního softwaru skenovací hlavice se standardním řídicím systémem obráběcího stroje včetně zohlednění všech aktivních kompenzací. Vhodnost a použitelnost navrženého řešení prokázaly jeho testy v reálném provozu.
Velké možnosti uplatnění nabízí i hybridní stroje, spojující technologii výroby kompozitového polotovaru s technologií jeho finálního třískového opracování. Proto byla v rámci projektu Fibrechain navržena a odzkoušena integrace kladecí hlavice prepregů do portálového obráběcího stroje, kde se kombinace kladecí hlavice a otočně – sklopné vřetenové hlavy jeví jako obzvláštně výhodná.
Byl vypracován návrh integrace kladecí hlavy AFPT, rovněž člena konsorcia, do portálového obráběcího centra Power Turbo firmy Sahos (nyní firma Blue Ray). Hlava je autonomním zařízením s vlastním nezávislým řízením ohřevu prepregové pásky, konsolidace a odstřižením kladené pásky. Je nesena obráběcím strojem, který se pohybuje dle standardního NC kódu. Navržené řešení zahrnuje i veškerá bezpečnostní opatření, nutná při provozu vysokovýkonného laseru; funkčnost návrhu prokázaly úspěšné testy, proběhlé koncem roku 2014. Výsledkem prací je hybridní stroj, schopný vyrábět kompozitové dílce z polotovaru, který si sám naklade či navine a následně i obrobí.
ZÁVĚR
Nasazování hybridních a multifunkčních strojů je trend, který se bude v blízké budoucnosti prosazovat stále více; svědčí o tom i společná expozice firem na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně, věnovaná současným trendům v multifunkčním obrábění a jejímiž odbornými garanty jsou RCMT a společnost Misan. Úspěch nasazení multifunkčních a hybridních strojů je podmíněn účinnou spoluprací specialistů z řady oborů a odstraněním úzkého pohledu z pozic jednoho oboru. Proto se vyplatí využít zkušeností těch, kteří již obdobnou integraci více technologií do jednoho stroje řešili.
Ing. Petr Borovan