Aditivní výroba (3D tisk) přináší vyšší efektivitu a snižuje náklady


Aditivní výroba (3D tisk) přináší efektivitu a snižuje náklady - špičkové technologie Parker pro kolejový průmysl3D tisk neboli adi­tivní výroba zažívá v posled­ních letech boom. Výhody, které tato metoda výrob­cům při­náší, jsou nesporné. Postu­pu­jící tech­no­lo­gický pokrok sní­žil dosud poměrně vysoké náklady na 3D tisk, takže se ote­ví­rají stále další mož­nosti jeho vyu­žití v praxi. Letecký prů­mysl, For­mule 1, ale i kole­jová doprava, tam všude může 3D tisk vnést zásadní změny do výrob­ních procesů.

Co je 3D tisk?

Pojem „3D tisk“ bývá nesprávně pou­ží­ván v obecné rovině – pro ozna­čení mnoha růz­ných tech­no­lo­gií, které jsou na trhu k dis­po­zici. Správ­nou ter­mi­no­lo­gií pro „3D” je při­tom „adi­tivní výroba“. „Vysvět­lení je jed­no­du­ché. Výraz adi­tivní (česky pří­davný) odka­zuje k faktu, že všechny tyto pro­cesy zahr­nují výrobu s při­dá­vá­ním mate­ri­álu, zatímco kon­venční výrobní stroje, jako jsou sou­struhy, frézky a vrtačky, vytvá­řejí výrobky ode­bí­rá­ním mate­ri­álu z původ­ního polo­to­varu. Jed­ním z klí­čo­vých pří­nosů adi­tiv­ních výrob­ních tech­no­lo­gií je vir­tu­ální likvi­dace odpad­ních mate­ri­álů, což při­náší vol­nost při tvorbě designu, bez ome­zení ply­nou­cích z pou­žití tra­dič­ních pro­cesů, jako je třeba řezání,“ vysvět­luje Radim Olšov­ský, tech­nický ředi­tel Par­ker Han­ni­fin v ČR. Právě tato nad­ná­rodní spo­leč­nost má s vyu­ži­tím 3D tisku neboli adi­tivní výroby v praxi letité zkušenosti.

Pro­to­typy a 3D tisk

Vývo­joví inže­nýři spo­leč­nosti Par­ker Han­ni­fin s úspě­chem pou­ží­vají adi­tivní výrobní tech­no­lo­gie při návr­zích a výrobě pro­to­typů nebo výrob­ních dílů, při­způ­so­be­ných na míru potře­bám zákaz­níka. Ať již vyví­jíte své vlastní pro­dukty nebo potře­bu­jete zajis­tit řešení pro kon­krétní poža­davky zákaz­níků, adi­tivní výroba umož­ňuje zkon­t­ro­lo­vat a pro­vě­řit návrhy už v rané fázi vývo­jo­vého procesu.

„Pří­prava a pre­zen­tace pro­to­typu v rané fázi vývoje pro­jektu šetří čas i náklady a usnadní pro­vá­dění jakých­ko­liv poža­do­va­ných úprav ještě

Prototypy vyrobené 3D tiskem lze i funkčně testovat - Parker Hannifin

Pro­to­typy vyro­bené 3D tis­kem lze i funkčně testovat

před tím, než se začnou díly vyrá­bět obrá­bě­ním z kovu nebo liso­vá­ním z plastů. Vyu­žití 3D modelů pomáhá vyla­dit design tím, že posky­tuje věr­nou vizu­a­li­zaci a odstra­ňuje veš­keré pochyb­nosti nebo nedo­ro­zu­mění vyplý­va­jící z výkresů. Pro­to­typ můžeme vyro­bit z umě­lých mate­ri­álů, které lze i funkčně tes­to­vat a pro­vě­řit výkon­nost pro­duktu a jeho kon­cepci. Navíc lze vše velmi rychle zkon­t­ro­lo­vat, což kon­struk­té­rům umož­ňuje rea­li­zo­vat pří­padné úpravy v rela­tivně krát­kém čase, ještě před zahá­je­ním séri­ové výroby. To je mimo­řádně důle­žité, pro­tože u tra­dič­ních tech­no­lo­gií výroby pro­to­typů s poz­děj­šími změ­nami designu může dochá­zet nejen ke znač­ným časo­vým zpož­dě­ním, ale také ke zvy­šo­vání nákladů na vývoj nového pro­duktu,“ shr­nuje zásadní výhody Radim Olšov­ský, tech­nický ředi­tel Par­ker Han­ni­fin v ČR.

Prak­tické apli­kace 3D tisku v kole­jové dopravě

Některé spe­ci­fické pro­blémy a výzvy v odvětví kole­jové dopravy vyža­dují řešení jak z hle­diska zástav­bo­vého pro­storu pro mon­táž, tak cel­kové hmot­nosti. Kon­struk­téři se tak mohou dostat do pro­blémů při defi­no­vání kom­po­nentů, které se musí vejít do ome­ze­ného pro­storu, adi­tivní výroba apli­ko­vaná již při návrhu pro­to­typu je v tako­vém pří­padě velmi přínosná.

Radim Olšovský, technický ředitel Parker Hannifin v ČR

Radim Olšov­ský, tech­nický ředi­tel Par­ker Han­ni­fin v ČR

Radim Olšov­ský upřes­ňuje: „Zaměříme-li se na hmot­nost, je třeba si uvě­do­mit, že tra­diční výrobní tech­niky v důsledku pro­ces­ních ome­zení často spo­tře­bují více mate­ri­álu než adi­tivní výroba, která může nabíd­nout řešení s opti­ma­li­zo­va­ným designem s vyu­ži­tím men­šího množ­ství mate­ri­álu. Kromě toho je také možné vyu­žít moderní neko­vové mate­ri­ály, které jsou lehčí než tra­diční kovy, což ve výsledku sníží cel­ko­vou hmot­nost vozi­dla a tím i efek­ti­vitu jeho provozu.“

Sys­tém pro ovlá­dání dveří vagonu

Kon­krét­ním pří­kla­dem pou­žití této tech­no­lo­gie na želez­nici je pro­jekt týka­jící se výroby sys­témů pro ovlá­dání dveří vagónu. Spe­ci­a­listé na adi­tivní výrobu ve spo­leč­nosti Par­ker Han­ni­fin navrhli inte­gro­vaný sys­tém, který řeší všechny klí­čové poža­davky na tuto kon­krétní apli­kaci. Řídicí modul dveří je určen k ovlá­dání ote­ví­rání a zaví­rání dveří vla­ko­vých souprav. Sys­tém navíc také zahr­nuje potřebné bez­peč­nostní blo­ko­vací funkce, včetně detekce zasta­vení při zaví­rání dveří.

Spo­leh­livé pne­u­ma­tické kom­po­nenty jsou umís­těny v kom­pakt­ním bloku. Toto řešení, inte­gru­jící celý pne­u­ma­tický obvod včetně všech bez­peč­nost­ních funkcí do jed­noho celku, je pro výrobce vagónu vel­kým pří­no­sem. Mon­táž celého sys­tému je totiž výrazně rych­lejší, čímž dochází k úspoře nákladů. Kom­paktní řešení navíc výrazně sni­žuje počet spojů v celém pne­u­ma­tic­kém obvodu a tím výrazně sni­žuje počet míst, kde může dochá­zet k úni­kům stla­če­ného vzdu­chu. V někte­rých pří­pa­dech lze dokonce zcela odstra­nit netěs­nosti a pod­statně tak zvý­šit pro­vozní spo­leh­li­vost systému.

Moder­ni­zace a reno­vace vozo­vého parku

Je zřejmé, že adi­tivní výroba při­náší výhody pro nové pro­jekty, ale význam­nou pomoc může poskyt­nout také při moder­ni­za­cích a reno­va­cích stá­va­jí­cího vozo­vého parku. Nové vagony se sice obje­vují napříč celou želez­niční sítí, vedle nich však na kole­jích stále vidíme i vozy zasta­ralé. Zajis­tit náhradní díly na jejich opravu bývá vzhle­dem k roku výroby obtížné a někdy až nemožné.  Naštěstí také v těchto pří­pa­dech lze úspěšně vyu­žít poten­ciál adi­tiv­ních výrob­ních pro­cesů (3D tisku).

Pokud mají být repa­so­vané díly vyro­beny za pou­žití stej­ných mate­ri­álů a postupů, je to vět­ši­nou za cenu vyso­kých nákladů, a to zejména proto, že výrobní nástroje, metody a výkresy již nejsou k dis­po­zici nebo jde o rela­tivně malé výrobní série. Pod­statně výhod­nější je vyu­žít adi­tivní výrobu pro­to­typů či séri­o­vých původ­ních dílů s rela­tivně níz­kými náklady. Jak zdů­raz­ňuje Radim Olšov­ský, tech­nický ředi­tel Par­ker Han­ni­fin v ČR, není nutné znovu nákladně zpro­voz­ňo­vat výrobní stroje a malé série mohou být zho­to­veny rych­leji a efek­tiv­něji než tra­dič­ními výrob­ními postupy. Vyu­žití této revo­luční metody při­náší výrazné zkrá­cení doby potřebné pro reno­vace, což doprav­cům zajistí opti­mální pro­vo­zu­schop­nost kole­jo­vých vozidel.

Spo­leč­nost Par­ker Han­ni­fin vyu­žívá klí­čové pro­cesy adi­tivní výroby včetně metod Ste­re­o­li­tho­gra­phy (SLA), Fused depo­si­tion model­ling (FDM) a Selective laser sin­te­ring (SLS).


Člá­nek - Adi­tivní výroba (3D tisk) při­náší vyšší efek­ti­vitu a sni­žuje náklady vyšel v Tech­nic­kém týde­níku č. 11/2016.