Skutečně „velká" aditivní výroba

Kraken je jedním z projektů EU zaměřených na oblast Průmyslu 4.0 a integruje v sobě jak aditivní, tak subtraktivní výrobní technologie. Cílem projektu bylo vyvinout automatizovaný robotický stroj pro hybridní výrobu více materiálů kombinující obě technologie. Měl by být schopen vyrábět funkční multimateriální části skutečně velkých rozměrů s vysokou přesností, které nejsou realizovatelné běžnými průmyslovými 3D tiskárnami. Jde v podstatě o zařízení typu „all-in-one“, schopné pracovat s obřími díly. Montážní robot by měl být schopen pohybu s 6 + 3 stupni volnosti a pokrýt pracovní prostor až 20 x 6 x 3 m.

Unikátní kombinace technologií
Nové zařízení by mělo nabídnout vysoké rychlosti depozice vrstev s integrovaným frézováním a dokončovacími pracemi. Má být až o 40 % rychlejší a o 25 % produktivnější než současné systémy aditivní výroby, navíc o 30 % levnější. A to vše na menší zástavbové ploše, s významnými úsporami na surovinách a energiích.
V rámci projektu byly vytvářeny nové CAM algoritmy pro hybridní výrobu, včetně strategií rovinných horizontálních vrstev a nových přímých 3D přístupů ve volném tvaru. Také pro řešení kontroly systému v reálném čase bez potřeby dalších stanic (řízení polohy nástroje, síly, rychlosti, teploty a tvarové odchylky, inspekce geometrie, a systémy automatizovaného měření a regulace). Důležitým faktorem je multimateriální 3D tisk, který představuje hybridní výroba s rychlostí depozice až 10 kg/h pomocí kovové aditivní technologie a s novými materiály na bázi polymeru (termosetové epoxidové a PUR pryskyřice) dosahující kladení vrstev až 180 kg/h. Pro proces subtraktivní výroby řešili výzkumníci i rychlé a přesné frézování velkých dílů na základě metodiky speciálně určené pro planární vrstvu po vrstvě a pro přímé výrobní strategie typu 3D freeform.
Výzkumníci již publikovali video projektu Kraken prezentující hlavní rysy a technologie, které budou integrovány do tohoto stroje. Jsou připraveny i demonstrátory pro ukázky z oblasti automobilového průmyslu a stavebnictví, určené k ověření konceptu vyvinutého v projektu. Sérii prezentací možností nového systému zahájil návrh makety designu automobilu Pininfarina, který proběhl v červenci v prostorách technologického centra AITIIP ve Španělsku. Poté budou s nově vyvinutým zařízením vyrobeny také hybridní obkládací panely pro silniční tunely s elektrickým zapojením a kovové zadní a přední rámy modelu Alfa Romeo.

Největší 3D tiskárna na světě
Souběžně s Krakenem se představí jiný průkopnický projekt, který se zabývá hybridní výrobou: LASIMM. Je financován z výzkumného a inovačního programu EU Horizont 2020 a zaměřen na vývoj systému využívajícího paralelní výrobní a vícehlavé depoziční funkce. Stroj pro výrobu rozměrných dílů bude vybaven funkcemi pro AM, obrábění, práce za studena, metrologii a kontrolu. Přístup k jeho systémové architektuře je řešen tak, aby umožňoval díky modulární konstrukci flexibilní rekonfiguraci pro různé aplikace.
Po dokončení by mělo být toto zařízení největší kovovou 3D tiskárnou na světě, která bude schopná vyrábět hotové komponenty. LASIMM Project je hybridní monstrum o rozměrech 14 x 11 x 5 m, vyvíjené evropským konsorciem pro kovový 3D tisk. Stroj je navržen pro výrobu hotových dílů připravených k použití se zaručenou kvalitou přímo z výkresu CAD. Umožňuje dosáhnout snížení výrobních nákladů a času vyloučením potřeby přenášet součásti z jednoho stroje na druhý. Eliminuje nedestruktivní testování a náročné opracování po sestavení a potřebu dodatečných výrobních kroků k vytvoření větších struktur.
Klíčovou technologickou metodou je drátové a obloukové navařování materiálu, doplněné roboty a dalšími pokročilými výrobními technologiemi. Některé procesy budou prováděny paralelně, což povede k významným úsporám nákladů a času výroby. Počáteční materiály, z nichž bude stroj pomocí 3D tisku pracovat, jsou hliník, ocel a titan.

Vladimír Kaláb

Publikováno: 26. 9. 2019 | Počet zobrazení: 1100 265