ADITIVNÍ VÝROBA
3D technologie hrají v osvojování Průmyslu 4.0 klíčovou roli
V mainstreamových médiích se dnes hovoří o digitalizaci, digitální transformaci, Průmyslu 4.0. či továrnách budoucnosti ve smyslu propojování lidí, procesů a informačních systémů, jako kdyby se tato integrace měla odehrávat pouze na úrovni účetních, supply chain či jiných back-office systémů. Digitální revoluce ale probíhá zejména na úrovni výrobních zařízení a dílenských provozů využívajících 3D technologií, které umožňují digitálně propojit všechny fáze produktového cyklu.
Autor: Jan Šmejcký, Elvira|Abc3D
3D tisk
V základním smyslu 3D technologie zahrnují 3D tiskárny, 3D skenery a 3D software. Nejviditelnějším členem tohoto řetězu jsou právě 3D tiskárny. Jednak jsou jediné, které něco hmotného tvoří, ale hlavně rozšiřují okruh strojů aditivní výroby. Na rozdíl od konvenčních technologií např. obrábění, kdy se při výrobě materiál odebírá, 3D tiskárny materiál přidávají, odtud aditivní technologie.
Zejména 3D tisk prožívá období stabilizace pozice. Jeho prioritní úlohou v nedávné minulosti bylo prototypování. Dnes lze pozorovat znatelný posun do malosériové výroby. Zvyšuje se kvalita a přesnost výtisků, zvětšuje se materiálové portfolio a do tiskáren se implementují nové senzory a doplňky pro zvýšení automatizace. Všichni výrobci pracují na cloudových řešeních, které umožní farmový 3D tisk. Díky tomuto vývoji stále více firem všech velikostí zapojuje nebo velmi vážně zvažuje zapojit 3D tisk do svých výrobních a konstrukčních procesů. V ČR již existuje mnoho společností, které mají několik desítek malých tiskáren, které tisknou nepřetržitě stále dokola jeden díl.
Obecně je 3D tisk výrobní technologie jako každá jiná. Má svá specifika, přínosy ale také neduhy, ostatně jako každá výrobní technologie. Praxe potvrzuje, že 3D tisk je skvělým doplňkem konvenčních výrobních technologií a pracovních postupů. V mnohém je odlišný a pro jeho produktivní nasazení je nezbytné znát tyto odlišnosti jako například fakt, že sice existují různé 3D tiskové technologie, ale s každou je spjatá konkrétní tisková materiálová základna.
3D skenování
3D skenování převážně řeší v rámci výrobních procesů dvě úlohy – kontrolu a reverzní inženýrství. V prvním případě se porovnává skenovaná data s původními CAD modely a rozdíl ukáže opotřebení nebo nežádoucí výrobní tolerance. Druhý případ umožní vytvořit digitální CAD model pro potřeby výkresové dokumentace nebo replikaci modelu.
3D skenery doznaly značného zlepšení v přesnosti snímání a v rychlosti zpracování dat a v neposlední řadě i přijatelnou pořizovací cenu. Výrobci se zaměřují na vývoj právě těchto vlastností. Zákazník požaduje co nejvyšší přesnost skenu a v krátkém čase.
Stejně jako u 3D tiskáren tak i u 3D skenerů platí, že každé zařízení má své přednosti či limity a s jedním skenerem nelze provádět všechny projekty. Některé skenery používají strukturované světlo, jiné zase modré lasery či infračervené paprsky. Některé skenery vyžadují použití zarovnávacích značek, jiné zase nikoliv, liší se výpočetními algoritmy atd. Proto je na začátku dobré si uvědomit účel, pro který se budou data snímat. Od toho se odvíjí požadavky na přesnost skeneru, technologie snímání dat a přenositelnost skeneru, případně možnost jeho propojení s robotem, nebo jiným automatizačním systémem.
3D software
Jeden z častých důvodů pořizování 3D skenu objektu je jeho plánovaný 3D tisk. Avšak může se stát, že objekt je nekompletní nebo je digitální model nutné upravit či vylepšit a potom na scénu přichází 3D software. 3D software je široká skupina nástrojů a aplikací jako jsou slicery (software pro přípravu 3D tisku), software pro práci s naskenovanými snímky, konstrukční CAD a organické modelování, aplikace pro vyhodnocení a optimalizaci vlastností a další aplikace, které nabízejí téměř nekonečné možnosti v oblasti designu a konstrukce výrobků.
Moderní softwarové nástroje například umožňují vytvořit CAD model ve 3D z výkresové dokumentace ve 2D. Vedle mechanických 3D modelů lze s pomocí 3D softwaru pro organické modelování také vytvořit díly organického charakteru s nepravidelnými tvary. Softwarové aplikace pro reverzní inženýrství zase umožňují z fyzické předlohy získat výrobní data využitelná pro další výrobu i z pouhého fragmentu originálního dílu. Takto 3D naskenovaný a ve 3D softwaru dotvořený digitální model je možné nechat vytisknout třeba i na 3D tiskárně, a tím se kruh 3D technologií uzavírá.
Zmíněné 3D technologie zažívají v posledním desetiletí nebývalý rozmach a jsou jedním z motorů transformace českých výrobních podniků na koncept tzv. továren budoucnosti. Bezpochyby umožňují významně zefektivnit současné výrobní procesy či realizovat projekty, které by dříve byly nemyslitelné. Avšak investice do jejich pořízení nejsou malé a je nutné vždy mít na paměti, že mají určité limity. Proto bývá užitečné se před jejich zavedením poradit se zkušenými profesionály.
