V pořadí již šesté Strojírenské fórum, které je už tradičně platformou pro setkávání odborníků z oblasti výroby i souvisejících oborů, se odehrálo 27. března. Tentokrát se místem konání staly architektonicky nadmíru zajímavé prostory Strojní fakulty Technické univerzity v Liberci. Důvodem, proč bylo zvoleno právě toto místo, však nebyla architektura, ale téma setkání – Moderní výrobní technologie a materiály. TUL je totiž vyhlášeným místem, kde moderní technologie, jejich výzkum i užití, byly a jsou jednou z hlavních priorit.
V tomto duchu také zazněly úvodní věty, jak z úst Romana Dvořáka, moderátora konference a vydavatele MM Průmyslového spektra, tak doc. RNDr. Miroslava Brzeziny, CSc., rektora Technické univerzity v Liberci. Ten řekl: „Výzkum v oblasti materiálů pro nejrůznější oblasti podnikání, ať už jde o strojírenství, nebo třeba o textilní průmysl, je pro naši univerzitu prioritou.“
Další, kdo se společně s předřečníky ujal zahájení, byl doc. Ing. Petr Tůma, CSc., ředitel Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace TUL. Řekl: „Smyslem Strojírenského fóra je vytvářet příležitosti pro setkávání lidí, kteří mohou obohatit obor samotný, a současně i firmy, které díky výsledkům výzkumu v něm získají konkurenční výhody a učiní další kroky k prosperitě.“
Ve znamení alternativ
Úvodními slovy byl zakončen první blok konference a po něm neprodleně následoval druhý, jehož tématem byla aditivní a hybridní výroba.
Tématu „Sériová výroba dílů z materiálu PA12 s využitím aditivní technologie JetFusion HP 4200“ se ujali Ing. Jiří Šafka, Ph.D., a Ing. Martin Seidl, Ph.D., pracovníci Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci.
Ve své prezentaci se zabývali výzkumnými výsledky v oblasti 3D tisku materiálu P12, přičemž hlavním cílem bylo otestovat mechanické vlastnosti materiálu P12 u této technologie s ohledem na základní mechanické vlastnosti tah a ohyb za různých teplot a vlhkostí. V rámci přednášky představili i další zařízení a technologie, s nimiž v Ústavu pracují, například VoxelPrint – GrabCad a také například zařízení pro zde prováděné cyklické testy.
Představení výzkumu a vývoje hybridní výrobní technologie na bázi obráběcího stroje s integrovanou aditivní metodou bylo tématem prezentace Ing. Tomáše Fornůska z Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT při ČVUT v Praze.
Hovořil o uplatnění alternativní aditivní technologie, kde místo běžně užívaného laserového zdroje pro metodu laser cladding využívají technologii WAAM. Ta představuje navařování kovu pomocí tavícího se drátu při hoření elektrického oblouku v ochranné atmosféře.
Téma Kovový 3D tisk poté prezentoval Ing. Vladislav Andronov ze společnosti Škoda Auto. Ve svém vystoupení představil pracoviště na pražské ČVUT. Mimo jiné zmínil, že technologie vyvíjené v jejich společnosti jsou zde využívány též v rámci projektu Formula Student.
Prezentace na téma „Dosažené VaV výsledky s ohledem na praxi a prototyp koloběžky“ poté zazněla z úst Ing. Jiřího Hajnyše z Katedry obrábění, montáže a strojírenské metrologie, Fakulta strojní VŠB-TUO.
Mimo jiné ve své prezentaci hovořil o posledních dosažených VaV výsledcích v oblasti aditivní technologie, které vznikly na pracovišti VŠB-TU v Ostravě a navázal fotografiemi unikátního prototypu koloběžky s bionickou konstrukcí vyrobené z korozivzdorné oceli, která je plně funkční.
„Nosnost našeho prototypu koloběžky, která byla vyrobena metodou 3D tisku, je 150 kg, stejně jako je tomu u koloběžky vyrobené konvenčními technologiemi, ale úspora na materiálu je ve srovnání s nimi zhruba 15 %,“ sdělil. Zdůraznil, že jeho tým se hlouběji zabýval též výzkumem prášku k 3D tisku a také výzkumem porozity a jejích procesních parametrů.
Nové trendy v oblasti aditivních technologií – inovace řezných nástrojů pak v rámci tohoto bloku prezentoval doc. Ing. Miroslav Zetek, Ph.D., z Fakulty strojní, Západočeské univerzity v Plzni. Aditivní technologie jsou podle něj jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Mezi významné uživatele této technologie patří především letecký, automobilový průmysl a dodavatelé komponent v oblasti forem a zápustek, kde se s využitím topologické optimalizace dosahuje významných materiálových úspor a vytváří se nové specifické designy komponent charakterizující možnosti kovového tisku. Podle jeho slov je v rámci vývoje této technologie v současné době třeba řešit některé problémy, například kvalitu vstupního prášku, vliv rozložení velikosti prášku na výslednou strukturu nebo určení míst, kde se iniciují trhliny.
Téma Kovový 3D tisk ve Škoda Auto poté prezentovali Ing. Vladislav Andronov a Ing. Jan Zajíc. Podle jejich slov se kovový 3D tisk začíná intenzivně implementovat do mnoha odvětví, včetně automobilového průmyslu. V rámci své prezentace představili útvar PSW-F Výroba metalurgického nářadí a seznámili posluchače s aktuálním stavem kovového 3D tisku.
Blok byl zakončen panelovou diskuzí, v níž se především hovořilo o kritériích a vlastnostech aditivní a hybridní výroby s ohledem na efektivitu v konkrétních případech využití a problematiky certifikace vyrobených dílů. Diskutovány byly též „slepé uličky“ v rámci těchto technologií.
Příroda se směje
Po diskuzi k předchozímu bloku a přestávce na oběd účastníci Strojírenského fóra se zájmem zasedli do auly v očekávání příspěvků dalšího bloku s názvem „Materiálové inženýrství“.
Jako první v tomto bloku se slova ujal prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld, FENg. Ve své prezentaci mimo jiné řekl, že příroda se dostává do průmyslu, a to například prostřednictvím kompozitních materiálů s biodegrabidilní matricí, které jsou plněny vláknitým plnivem přírodního původu. Podle jeho slov se jedná o variantní řešení k syntetickým polymerním kompozitním systémům, plněným např. skleněnými vlákny. Také porovnal vlastnosti vláken různých druhů rostlin a ukázal různé aspekty jejich využití v průmyslu.
„Planeta není nafukovací,“ řekl mimo jiné. „Není tedy možné, aby všichni vyráběli totéž, ať už jde o plasty z rostlin, nebo jiný produkt.“
Velice zajímavou přednášku na téma Aplikace nanomateriálů poté přednesl prof. Ing. Petr Louda, CSc., vedoucí Katedry materiálů z Fakulty strojní Technické univerzity v Liberci. Hned první slova, která zněla: „Na velikosti záleží, ale v tomto případě inverzně – čím menší, tím lepší“, doslova vtáhla posluchače do obsahu.
Podle jeho slov nanotechnologie umožňují vývoj nových generací kompozitů s vylepšenou funkčností a širokou škálou aplikací. Ty dnes umožňují mnoho aplikací v různých průmyslových oborech. Užitné vlastnosti nanomateriálů vyplývají z jejich výjimečných fyzikálních a chemických vlastností, velikosti, tvaru či povrchové morfologie. Jejich velikostní efekt navíc umožňuje výrazně zlepšovat užitné vlastnosti konvekčních materiálů. Mimo jiné řekl: „Matka příroda si zapomněla některé své nápady patentovat. Proč toho nevyužít...“
Přednáškou na téma Tvorba nanovláken na předřečníka logicky navázal doc. Ing. Pavel Pokorný, Ph.D., z Fakulty textilní Katedry netkaných textilií a nanovlákenných materiálů TUL. Svoji prezentaci zahájil větou, která navázala na předchozí prezentaci: „Příroda si z nás dělá legraci...“
Poté však přešel ke konkrétním informacím, že polymerní nanovlákna je možné vyrábět různými způsoby, nejpoužívanější je elektrické zvlákňování a odstředivé zvlákňování. Oba dva způsoby jsou dnes využívány v průmyslu. Základním principem všech způsobů jsou zákony zachování energie hmoty a princip samoorganizace nelineárních systémů. Tyto principy jsou prakticky využívány v laboratorní a průmyslové praxi. Na příkladech pak objasnil jednotlivé technologické přístupy k tvorbě nanovláken, přičemž podle jeho slov elektrické zvlákňování je proces, který připomíná loupání cibule. Představil také moderní zařízení na výrobu nanovláken – NanoSpider.
Ve znamení dokonalosti
Poslední blok přednášek s názvem Praktické zkušenosti s nasazením aditivní výroby poté neprodleně navázal na blok předchozí.
Aditivní a hybridní technologie DMG Mori v první přednášce závěrečného bloku představil Ing. Miroslav Prajer, jednatel společnosti DMG Mori Czech. Ve své přednášce přiblížil posluchačům výsledky vývoje a uvedl též příklady praktického využití aditivních technologií, které tvoří hlavní zaměření produktové řady Advanced technology mezinárodního koncernu DMG Mori zaměřeného na technologie obrábění kovů.
Zamýšlel se nad výhodami hybridních technologií a prezentoval například tu, která spojuje aditivní 3D navařování (LDW) a pětiosé obrábění na jednom stroji. Dále prezentoval též dnes populární 3D aditivní technologii SLM pro aplikaci laserového spékání v práškovém loži. Ve své přednášce se zamýšlel také nad materiály, přičemž zmínil i tzv. multimateriál, který kombinuje více materiálů v jedné vrstvě.
Od laserového navařování k aditivní výrobě LMD nás poté ve své přednášce provedl doc. Ing. Stanislav Němeček, Ph.D., zakladatel a jednatel společnosti Raptech. Ve své přednášce byl velmi konkrétní. Podle něj, přestože jsou moderní výkonové lasery používány nejčastěji při řezání a svařování, nacházejí své uplatnění při navařování kovových prášků a v SLS (selective laser sintering) tiskárnách pro aditivní výrobu. Sdílel s posluchači také zkušenosti z oblasti laserového navařování forem a postupného přechodu na 3D tisk metodou laser metal deposition (LMD). Řekl, že zatímco většina výrobců LMD zařízení integruje technologii přímo do obráběcích strojů, existuje i varianta provádět aditivní i subtraktivní zpracování odděleně. Hovořil též na téma materiály, přičemž například sdělil, že laserem přetavené kovové prášky vykazují zajímavé vlastnosti z hlediska otěruvzdornosti a s tím související životností forem.
Prezentací na téma 3D tiskárna založená na principu vstřikování zakončil přednáškovou část konference Marek Zloch, manufacturing manager ze společnosti Arburg. Oblasti 3D tisku se plně věnuje od roku 2010, kdy založil značku 3Dfactories, která jako první v České republice sériově vyráběla 3D tiskárny založené na principu FDM. O své bohaté zkušenosti se s posluchači podělil například v rámci představení zařízení Freeformer 200 či materiálů použitelných v tomto zařízení. Zařízení podle něj funguje na podobném principu jako vstřikolis. Jeho výhodou je možnost tisknout současně ze dvou materiálů různé tvrdosti.
Pověstnou třešničkou na dortu libereckého Strojírenského fóra se v jeho závěru stala (jak tradice velí) exkurze. Ta březnová vedla do na výsost zajímavých laboratoří Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci, Laboratoře elektronové mikroskopie, Laboratoře gepolymerních kompozitů, Laboratoře tribologie a též do Laboratoře nanovlákenných struktur