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“. „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 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. 

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 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 kovy, což ve výsledku sníží celkovou hmotnost vozidla a tím i efektivitu jeho provozu.“ 

Konkrétním příkladem použití této technologie na železnici je projekt týkající se výroby systémů pro ovládání dveří vagónu. Specialisté 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 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, 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).