Co nás zaujalo v jedné z expozic nedávno skončeného MSV v Brně? Například aditivní technologie. Tedy takové, u kterých se materiál při tvorbě výrobku postupně přidává, na rozdíl od subtraktivních, s příkladem obrábění, kde se materiál při vytváření konečného tvaru výrobku odebírá. Dnes se stávají nejen moderním trendem výroby, ale v řadě oborů slibují i významné inovace. A to nejen u průmyslové strojírenské výroby, kde mohou realizovat tvarově složité konstrukční návrhy, ale i v řadě dalších oborů, včetně zdravotnictví s možností naplňovat např. i specifické požadavky biokompatibility tělních implantátů. Za uplynulá léta vývoj aditivních technologií natolik pokročil, že z jejich prvotního využití ke konci minulého století převážně jen pro technologie v oblasti Rapid prototyping jsou dnes při vývoji už účelově zaměřených variant vhodné i pro výrobní aplikace od kusové až po sériovou výrobu. Našly své místo také u řady exponátů na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně, většinou ještě s procesem, pro který se vžilo označení tisk 3D s vytvářením třírozměrných objektů z plastu. Novinkou ale na letošním veletrhu byla i ukázka aditivních technologií při zpracování kovů způsobem Laser Metal Fusion a Laser Metal Deposition. U technologií Laser Metal Fusion, jinak nazývaných ještě jako Selective Laser Melting (SLM), se vytváří výrobek na základě CAD dat programovým natavováním vrstev kovového prášku laserem. Od úvodní vrstvy, nanesené na základovou desku přes další, nanášené v rozsahu 0,02 až 0,2 mm. Nově natavovaný práškový materiál se přitom natavuje jak mezi sebou, tak i s předchozí vrstvou a tento postup se opakuje tak dlouho, dokud není kovový díl hotov. Výsledné vlastnosti obrobku odpovídají vlastnostem materiálu, předávaného v práškové formě, často jím bývá W, Mo, Ta, Cu, Al, Ag, Ti nebo ocelové a keramické prášky. Pro laserové tavení v práškovém loži, jak se tomuto postupu také říká, tu pražský TRUMPF, dceřiná firma známého stejnojmenného německého výrobce laserů a laserové techniky, představila jeden ze dvou laserových systémů, které TRUMPF pro tuto technologii připravil. Jde o laserový systém TruPrint 1000 s vláknovým 200W laserem a s pracovním prostorem pro 3D tisk o průměru 100 × 100 mm. Přitom ve svém mateřském závodě nabízí TRUMPF laserový systém už i pro větší výrobky, TruPrint 3000 s 500W laserem a možností výroby dílů až do průměru 300 mm a výšky 400 mm. A jak potvrzuje Peter Leibinger z vedení firmy, oba tyto systémy jsou už svou koncepcí, od digitalizace dat po přípravu stroje včetně monitorování procesu a případné dokončovací práce, připravené už i pro aplikace v budoucích systémech programu Průmysl 4.0. Obdobnou ukázku aditivní výroby laserovým natavováním nebo spékáním vrstev práškového kovu předvedla i firma Concept Laser se svým systémem M2 Cusing s laserem o výkonu 2× 200 nebo 2× 400 W, doplněným o navazující vybavení pro případnou dodatečnou úpravu hotového výrobku popouštěním. Zajímavé je, a svědčí to o zájmu o aditivní technologie u uživatelů, že jen za první pololetí letošního roku se prodejem odpovídajících systémů v samotném Německu zvýšily tržby u této firmy o 88 %. To opačně podněcuje vývoj společnosti ke snaze představit ke konci roku podobné další nové pracoviště s pracovní komorou 400 × 400 × 400 mm s lasery o výkonech 400 nebo 1000 W. Ale vraťme se ještě do rozsáhlé expozice firmy TRUMPF, kde k ukázce aditivních laserových technologií patřila i metoda generování povrchů a 3D objektů laserovým navařováním práškových kovů, nazývaná jako Laser Metal Deposition LMD (někdy i Direct Energy Deposition či Laser Cladding). Využívá se k navařování povlaků a opravám dílů. Často slouží jako renovační metoda opotřebovaných poškozených nástrojů a forem a může být užita i pro dokončovací operace u nových výrobků. Díky aditivnímu vytváření 3D struktur je tak možné ekonomicky nabízet konvenčně vyrobený nebo tvářený základní díl výrobku v různých finálních variantách. Ostatně TRUMPF patří už k dlouhodobým propagátorům této technologie, od vývoje svého původního systému DMD 505 s CO2 laserem o výkonu 2–6 kW už přibližně před 10 lety. Princip technologie vysvětluje tak, že laser na povrchu dílu vytváří taveninu, do které je tryskou přiváděn kovový prášek. Tím na povrchu vznikají vzájemně svařené housenkové švy, jež na základním těle dílu tak vytvářejí novou strukturu. Volbou nanášeného prášku, a to i možnou změnou v průběhu procesu, se mohou vytvářet vrstvy podle požadovaných vlastností. Výhodou v porovnání s jinými generativními technologiemi je u této metody rychlost procesu daná vysokým objemem navařování. Podle potřeby je tato metoda, ať už při přípravě povrchu nebo v závěrečné fázi, kombinována s konvenčními technologiemi. A se svou ukázkou aditivních technologií přišel na veletrhu i britský Renishaw. Spolu s výrobcem jízdních kol Empire Cycles představil exponát rámu horského kola. Vyroben je po částech z titanového prášku a díky nové technologii je lehčí o 33 % oproti původnímu provedení. Jednotlivé části jsou pak slepené. Podle výrobce mají slitiny titanu při zpracování technologií aditivní výroby vysokou mez pevnosti v tahu převyšující 900 MPa a dosahují hustoty materiálu převyšující 99,7 %, což je lepší hodnota než při odlévání. Tolik jen v krátké ukázce z letošního brněnského strojírenského veletrhu. Přes už dnes vynikající výsledky beznástrojových aditivních technologií a jejich ekonomický přínos, lze do budoucna očekávat i tady další intenzivní rozvoj, zvláště v oblasti hybridních technologií, který by při kombinaci např. s obráběním zaručil požadavky co nejvyšší přesnosti. /šm/
