Aditivní technologie jsou považovány za jeden z pilířů Průmyslu 4.0 a za jeden z nejperspektivnějších oborů budoucnosti. O tom, jestli se tato očekávání naplní, do značné míry rozhodne, jak a nakolik se podaří industrializace této technologie, čili přechod od výroby prototypů k výrobě sériové až masové. O nových perspektivách tohoto oboru s námi hovořil Julian Waldmann, Business Development Manager ze společnosti Siemens Additive Manufacturing. V lednu 2017 došlo k podpisu smlouvy o vzájemné spolupráci mezi belgickou firmou Materialise a společností Siemens PLM. Obě společnosti již několik měsíců před tím úzce spolupracovaly na možnostech integrace PLM softwaru od společnosti Siemens do špičkových technologií aditivní výroby s cílem urychlení zavedení 3D tisku do průmyslové výroby. Dá se tento počin přiřadit k mnoha dalším vizionářským krokům, které Siemens již v minulosti podnikl a později se ukázaly jako správný odhad budoucího vývoje? Siemens chápe 3D tisk opravdu jako jednu ze základních technologií, která bude mít v budoucnu velký dopad na celý průmysl. Když se podíváte na různé trhy, jednotlivé tržní modely i konkrétní čísla, tak uvidíte, že tento obor zaznamenává na trhu konstantní růst o zhruba 20–25 % ročně. Aditivní technologie je proto jednou z nejslibnějších technologií budoucnosti, a to jak z hlediska softwaru, tak i hardwaru. My ale nemusíme hovořit jen o obecných číslech. Siemens je sám o sobě velkým uživatelem aditivních technologií s více než stovkou průmyslových 3D tiskáren v běhu, na kterých vyrábí značný počet vlastních komponent. Obor aditivní výroby v současnosti strádá nedostatkem platné legislativy. Evropská komise ale slíbila zveřejnit do konce tohoto roku novou studii a pokyny týkající se standardů kvality a definující rozdíly mezi B2B a B2C podnikáním v oboru aditivní výroby. To je velmi zásadní krok, který, předpokládám, podstatně změní současné podmínky na trhu? V současnosti jsou otázky okolo standardů kvality, záruky, prohlášení o shodě apod. v oboru aditivní výroby velice náročnými tématy. Momentálně leží odpovědnost stran legislativy na uživateli, tedy na tom, kdo reálně umístí například 3D vytištěnou součást do auta, letadla nebo spalovací turbíny. Z mého pohledu 3D tisk vyžaduje vytvoření zcela nových výrobních modelů, které budou správně pokrývat problematiku distribuované výroby. 3D tisk totiž dovoluje procesy a strategie, které dřív nebyly možné. Především vyrobit součástku přesně v místě, kde je potřeba, kde momentálně chybí. Tím se ale zásadně mění veškerá schémata týkající se dopravní logistiky, šetří se energie, lidské zdroje i životní prostředí. Zcela novým fenoménem je také digitální sklad náhradních dílů – už nebude potřeba skladovat fyzické předměty, ale pouze digitální soubory. A z nich se pak vytisknou jen ty součásti, které jsou aktuálně potřeba, a přesně tam, kde jsou potřeba. Aditivní výroba tedy otevírá možnosti zcela nových obchodních modelů. Proto je tak velmi důležité, aby legislativa dokázala podpořit tento již probíhající proces a udržela s ním krok. Jaké jsou plány ve společnosti Siemens z hlediska dalšího rozvoje aditivních technologií. Budete se držet pouze konstrukce a vývoje komponent pro vlastní použití, nebo uvažujete i o tom, že byste je začali i vyrábět a možná později i s nimi začali obchodovat? Pokud se podaří vyřešit výzvy ohledně záruky kvality a ceny na jednu komponentu, tak zde určitě vzniknou nové obchodní možnosti. Já osobně působím v obchodní jednotce Digital Industries, která se zaměřuje na dodávání komplexních řešení, kombinující softwarové nástroje pro návrh přes simulace až po monitorování procesů na základě dat s naším portfoliem automatizace, jako je řízení nebo panely pro výrobce 3D tiskáren. Na druhou stranu Material Solutions, naše 100% dceřiná společnost, již poskytuje vysoce výkonné kovové díly externím firmám. V rámci MSV jste měl přednášku na konferenci věnované 3D tisku. Bohužel jsme se jí nemohli zúčastnit. Můžete nám stručně přiblížit, o čem byla? V podstatě byla o inovacích v oboru 3D tisku z polymerů, které se týkají jak návrhu, tak i samotné realizace produktu. Z našeho pohledu je největší inovací už to, že při navrhování můžeme dospět až v podstatě k libovolnému tvaru. Že dokážeme vyhovět i té nejsložitější geometrii. Za tímto účelem využíváme naše vlastní softwarové nástroje, včetně velkého množství simulací. Na stánku Siemens v Brně jsme prezentovali systém pro chlazení vzduchem pro tiskárny HP. V tomto případě je zadání celkem jednoduché: čím více chladicího vzduchu dostanete do tiskací hlavy, tím rychleji můžete tisknout. K řešení jsme využívali CFD simulace (matematicko- fyzikální numerické řešení proudění tekutin), které nám obecně pomáhají navrhovat komponenty, které jsou zcela unikátní, a navíc takovým způsobem, jak by to člověk nikdy nedokázal. Kromě inovací ve vývoji produktu jsem na konferenci představoval i inovaci týkající se samotné výroby v podobě digitálního dvojčete reálné výrobní továrny. Díky tomuto řešení si můžete vytvořit libovolný tovární scénář – například takový, že chcete vyrábět 500 000 nějakých konkrétních součástek za rok. Náš systém vám pak umožní vyzkoušet si a odladit, a samozřejmě ověřit, kolik tiskáren a jakého typu budete k této výrobě potřebovat, jaké technologie pro vás budou nejlepší z hlediska postprocessingu a kolik těchto stanic budete muset implementovat apod. Jakmile už pak znáte přesně všechny parametry výroby, včetně nákladů, nároků na výrobní časy apod., tak si můžete troufnout posunout se z oblasti prototypování, tedy malosériové výroby, do oblasti výroby masové. Můžete si totiž přesně spočítat, kolik budete muset investovat, kolik získáte. Je to skutečně poprvé, kdy je možné odzkoušet si ekonomiku, schopnost a vhodnost aditivní výroby pro aplikace sériové výroby. A můžete si předem zjistit, jaký je nejefektivnější výrobní scénář pro přechod k sériové výrobě. Představoval jste tedy digitální dvojče celého výrobního procesu – rozumím tomu správně? Ne tak docela, zjednodušil jsem to. Ve skutečnosti hovoříme o třech digitálních dvojčatech. První je digitální dvojče produktu, které obsahuje CADovský výkres a také simulace. Druhé digitální dvojče – výroby – simuluje konkrétní výrobní proces. Například, je logické, že čím více komponent můžete vyrábět v jednom procesu stavby, tím bude celá výroba rychlejší a cenově efektivnější. K plánování co nejlepšího rozvržení umístění komponent v pracovním prostoru lze využívat specifické algoritmy, které tento proces automatizují (automatic part nesting). V podstatě tedy můžete opravdu simulovat výrobní proces ve virtuálním světě ještě před tím, než přejdete k reálnému výrobnímu procesu. Třetím digitálním dvojčetem je digitální kopie skutečné výroby, která umožňuje vyhodnocovat data, která se generují a sbírají přímo ve výrobě. Ta nám pomáhají na jedné straně zvyšovat kvalitu a na druhé straně nám dávají možnost postupně zlepšovat racionalizaci výroby. Na základě analýzy výrobních dat můžeme například snižovat energetickou náročnost, zvyšovat výtěžnost výroby a mnoho dalšího. Podle mého názoru je využití těchto třech digitálních dvojčat a možnost pohybovat se výrobou virtuálně dopředu a dozadu bez nároků na čas v jednom integrovaném řetězci softwaru a hardwaru hlavním pilířem celé industrializace aditivní výroby. Posun od prototypování k masové výrobě je jistě velký a zcela zásadní krok. Která průmyslová odvětví jsou podle vás z tohoto pohledu nejperspektivnější? Je jisté, že ambice z hlediska velkosériové výroby má každý vertikální průmyslový obor, i když čelí různým výzvám. Řekl bych, že dobrým příkladem je vertikála v automotive. V automobilovém průmyslu vidíme silnou motivaci přejít od prototypování k nasazení technologií aditivní výroby v masové výrobě. Dalšími obory, které jsou v této oblasti velmi aktivní, jsou medicína a letectví. V těchto dvou oborech já osobně vidím jednoznačně nejsilnější snahu o industrializaci aditivní výroby a posun směrem k sériové výrobě. V souvislosti s aditivní výrobou se často diskutuje o bezpečnosti dat, poněvadž zde dochází de facto k přímé výrobě z dat. Vidíte v tom problém či možné úskalí, které by třeba nějak komplikovalo zásadní industrializaci tohoto oboru? Datová infrastruktura se, podle mě, na úrovni dílenské výroby v případě aditivní výroby nijak výrazně neliší od datové infrastruktury ostatních výrobních technologií. Když zůstaneme u Siemens, tak zde pracujeme s PLM Teamcenter, který je datovou páteří celého systému, která je opatřena všemi standardy datové bezpečnosti, které znáte z konvenční výroby. Když dojde na samotný 3D tisk, tak je samozřejmě rozdíl, jestli prototypujete, nebo vyrábíte sériově. Pokud máte pouze několik 3D tiskáren a chcete na nich vyrábět prototypy, tak můžete posílat zadání úlohy přímo z NX (náš CAD/CAM nástroj). Zde samozřejmě musíte dát pozor, aby data z CAD systému byla zašifrovaná. Pokud zůstaneme u našeho softwaru NX, tak můžete použít náš speciální kryptovací nástroj, který zaručí, že jsou data odšifrována až v úplně posledním kroku před samotnou výrobou. Jiná disciplína je, pokud chcete jít do sériové, nebo dokonce masové výroby. V tom případě budete mít jistě velké množství 3D tiskáren, ale současně nepochybně i nějaký typ MES systému, například pro přiřazení tiskových úloh na různých tiskárnách nebo sledování kroků výrobního procesu. Úspěšné nasazení aditivních technologií v průmyslové výrobě ale podmiňují i další faktory, jakými jsou například i úroveň materiálového výzkumu. Může se třeba stát, že tento vývoj není tak rychlý, jak byste si přáli? Že se svými softwarovými řešeními předběhnete možnosti těch ostatních? Za úspěchem aditivní výroby vždy stojí mnoho partnerů, kteří jsou na této technologii zainteresováni, a jejich vzájemná spolupráce. Jsou zde týmy, které vytvářejí aplikace, a dokážou je také i odladit. Pak jsou zde výrobci strojů, dále pak poskytovatelé materiálů a samozřejmě poskytovatelé softwaru a hardwaru, jako je například Siemens. Úspěšní budeme jen tehdy, když budeme všichni vzájemně spolupracovat. Když bude na trhu více lepších strojů, kvalitnějších materiálů a integrovaných end-to-end procesních řetězců, tak se budou i snižovat ceny a aditivní technologie se zcela jistě začnou široce rozšiřovat na trhu. Andrea Cejnarová
