Aditivní výroba ve službách vývojářů Dako-CZ

Firma s 207letou tradicí dodává téměř tři čtvrtiny své produkce (74 %) do zahraničí. Zajistila dodávku brzdových komponent např. pro londýnské a mnichovské metro, jejími brzdovými komponenty jsou osazeny i nové ozubnicové soupravy, které nahradily po více než půlstoletém provozu vozy na populární tatranské zubačce. V rámci tohoto projektu dodala brzdové komponenty i pro multifunkční lokomotivu, jež v zimním období může sloužit i jako sněžný pluh. Tato reference mj. dokumentuje vysokou spolehlivost a schopnost produktů firmy Dako-CZ fungovat i v extrémních podmínkách, jako je horské prostředí.
Na loňském veletrhu InnoTrans v Berlíně firma předvedla ve světové premiéře lehkou trámcovou brzdu Dako ITBL pro nákladní vozy, která kombinuje jednoduchost a robustnost v malém provedení, a elektromechanickou kotoučovou brzdovou jednotku Dako KKBE, která boří zažité technické koncepce a svými parametry předčí dosud dostupná řešení jiných výrobců.

S vývojem pomáhá hybridní hi-tech stroj
Při vývoji a výrobě nových systémů pro železniční aplikace se významně uplatňují pokročilá technická a technologická řešení a v tomto směru by měla společnosti Dako-CZ pomoci i nedávno pořízená novinka v podobě multifunkčního stroje INTEGREX i-300S AM, kterou do jejího strojního parku ve východočeské Třemošnici nedávno instalovala firma Mazak. Jde o vysoce efektivní hybridní systém představující synergickou kombinaci aditivní výrobní technologie (AM) a víceúčelového obrábění (multitasking), kdy ke konvenčnímu obrábění byla přidána aditivní výrobní technologie laserového nanášení (navařování) kovů, které spolu fungují v jednom zařízení.
„Stroj, který jsme pořídili na úvěr, slouží primárně pro výzkum našich komponent. Je využíván především k prototypové výrobě dílů do sestav brzdového systému na testování mnoha vlastností, protože brzdové systémy jsou náchylné na různé vlivy. Díky němu jsme schopni si ověřit výpočty našich konstruktérů,“ komentuje vývojový technolog společnosti Dako-CZ Josef Drozda.
„Jednu z hlavních výhod vidíme především v úspoře času a nákladů na výrobu ve srovnání se standartní cestou – tím myslím odlévání prototypových dílců do forem apod. Tuto technologii považujeme za jednu z odnoží 3D tisku. Pro námi vyráběné komponenty je však zásadní zejména odolnost vůči vysokým tlakům a nulová porozita a to se u standartního 3D tisku nedá jednoduše zajistit. Navíc jedna z největších výhod stroje INTEGREX i-300S AM je možnost upravit navařenou část obráběním bez nutnosti přepnutí nebo použití dalších operací či strojů,“ vysvětluje Josef Drozda.

V hlavní roli laser, kovový prášek a drát
V případě metody aditivní výroby, kterou využívá INTEGREX i-300S AM, je použita technologie, kdy laser ze středu trysky taví základní materiál ve formě kovového prášku přiváděného z okolí trysky. Jako zdroj potřebného tepla slouží diodový laser produkovaný rezonátorem (konfigurace použité v systémech INTEGREX zahrnují osazení diodovými lasery o rozličných výkonech). Stroj instalovaný ve firmě Dako-CZ je vybaven laserovou hlavou o výkonu 2 kW. Průměr spotového bodu je řízen podle aplikace. INTEGREX nabízí velikost spotového bodu v rozsahu hodnot od 1 do 6 mm, v případě popisovaného stroje jde o průměr 2,2 mm.
Jako další stěžejní charakteristiky zdůrazňuje Mazak spolehlivou a robustní laserovou hlavu pro aditivní výrobu s koaxiální tryskou pro proudění prášku a vnitřním kapalinovým chlazením. Protože laserová hlava není integrována do frézovacího vřetena, zvyšuje se univerzálnost obrábění, lze provádět i 5osé nanášení kovů. Portálová AM hlava, oddělená od frézovacího vřetena, zvyšuje všestrannost využití stroje, který nabízí širokou škálu specifikací a možností pro nejrůznější výrobní požadavky.
Zákazník má možnost si zvolit vybavení stroje se zahřívačem kovového prášku nebo bez něj, k dispozici jsou i tři varianty zásobníku materiálu: úzký (s uvolňovací kapacitou práškového materiálu 2 x 0,3 mm), střední (3,5 x 0,3 mm) a široký (5 x 0,6 mm).
Laserové natavení kovů je vhodné pro nanášení různých druhů kovových materiálů a pomocí této technologie mohou být drahé materiály používané v leteckém, energetickém a lékařském průmyslu zpracovány do téměř čistých tvarů, aby se zkrátila celková doba výroby. Aditivní výrobu různých druhů kovů lze výhodně použít např. pro zvýšení odolnosti a antikorozní ochrany.
Monitorování procesu v uzavřené smyčce pro bezpečné a stabilní nanášení kovového prášku a nepřetržité řízení laserové hlavy s plynulou regulací zajišťuje, aby se zabránilo přehřátí součásti a tím také redukci počtu případných vadných dílů a dosahuje se tím stejné tloušťky nanášené vrstvy.
Z hlediska parametrů multifunkčního obráběcího centra patří k důležitým charakteristikám stroje i vysoká tuhost a přesnost osy Y, a velkorysý pracovní prostor díky ortogonálnímu designu zajišťujícímu velký zdvih v ose Y pro rozšířené možnosti obrábění.
Díky designu s motorem integrovaným ve vřetenu jsou minimalizovány vibrace při vysokorychlostních operacích, což zajišťuje nejen výjimečně opracovaný povrch dílu, ale i dlouhodobou životnost nástroje. Stroj je navržen a zkonstruován pro vysokou rychlost i přesnost, což je dosaženo mj. vysokou tuhostí a přesností diskové brzdy osy C, která je udávána indexovací mírou 0,0001 stupně.
Dalším důležitým konstrukčním prvkem je „roller gear cam“ na ose B, která eliminuje nežádoucí vůli a umožňuje tak dosáhnout vysokou přesnost a účinnost obrábění.
Mazak VARIAXIS j-500/5x AM je schopen nabídnout u 5osého obráběcího centra integrovanou pokročilou výrobní AM technologii pomocí obloukového navařování s využitím drátu (wire arc) pro rychlejší nanášení většího množství aditivního materiálu v tloušťce od 2 až 6 mm oproti laserovému nanášení, kde se tloušťka pohybuje od 0,2 do 2 mm.
Je vhodná pro různé procesy, jako je výroba dílů vyžadujících téměř čistý tvar obrobku, opravy forem a další AM aplikace. Jako materiál pro aditivní fázi výrobního procesu je použit kovový drát průměru 1 nebo 1,2 mm. Drát roztavený elektrickým obloukem (typu MIG, max. proud 300 A) je nanesen na základní materiál. Tato technologie výroby dílů v minimálním čase je ideální pro výrobu prototypových komponent, a nabízí vysokou všestrannost díky možnosti nanášet na základní materiál jiný druh materiálu.

Vysoce všestranný systém
Jak poukazuje výrobce stroje, společnost Mazak, významnou výhodou při aplikačním nasazení je i to, že stroj umožňuje dosáhnout téměř čistý tvar obrobku, což obvykle vyžaduje výrobu odlitku. Díky technologii aditivní výroby není proces odlévání nutný a lze tak docílit značně zkrácenou dobu výroby.
Kromě prototypové či ověřovací výroby, jako je tomu v případě nasazení u firmy Dako-CZ, najde stroj uplatnění v nejrůznějších aplikacích zahrnujících např. výrobu či opravy forem, hřídelí či šnekových dopravníků ve všeobecném strojírenství apod. Dále při povrchových úpravách, kdy lze materiálové opláštění pro zvýšení odolnosti provést na jiný typ základního materiálu, nebo v oblasti opravárenství, kde při zpracování opravovaného dílu lze aditivní výrobu a dokončovací obrábění provádět při jediném upnutí obrobku. Integrace multifunkčních strojů „done-in-one“, tzn. výroba na jedno upnutí, a technologie aditivní výroby, významně rozšiřují výrobní možnosti i produktivitu stroje.

Josef Vališka
Foto: Dako-CZ

Additive manufacturing
Aditivní výroba se skládá z klasického třískového obrábění a možnosti laserového nanášení (natavení) kovového prášku a finálního obrobení při jednom upnutí. Využívá se mimo jiné např. v letectví či energetice.
Jde o rychlou výrobu prototypů bez nutnosti časově náročné přípravy forem. K dispozici je velký výběr kovových prášků pro jakoukoliv aplikaci a použití.

Publikováno: 12. 12. 2023 | Počet zobrazení: 122 21