Veletrh Hannover Messe 2015 se konal pod heslem Integrovaný průmysl – připojte se do sítě! a plně se věnoval možnostem, které nabízí očekávané zvýšení digitalizace všech průmyslových procesů. Na jednotlivých expozicích se daly vysledovat nastupující změny i nároky kladené na všechny, kdož chtějí udržet krok s dobou a být připraveni na výzvy následujících let. Členění veletrhu na vývoj a výzkum, řízení a přenos pohybu a energie, výroba a subdodávky pro průmysl, výroba a minimalizace spotřeby energie včetně environmentálního inženýrství, průmyslová automatizace včetně informačních technologií a konečně na oblast globálního obchodu a trhů bylo koncipováno do velké šíře. Ve všech expozicích se jako nepřehlédnutelná červená nit dal vysledovat důraz na uplatnění představovaných výrobků či služeb z pohledu nastupující 4. technické revoluce – tedy z pohledu řádově zvýšené digitalizace výroby a digitálního propojení procesů výrobě předchozích i jí následujících (obr. 1). Pokud si Evropa chce zachovat svoji životní úroveň, musí zajistit zvýšení produkce na hlavu při efektivnějším využívání zdrojů materiálových, energetických, duševních i kapacitních a při zachování šetrného přístupu k životnímu prostředí. Musí nalézt způsob, jak reagovat na nadcházející problémy s nedostatkem přírodních zdrojů a na nutnost vyrovnat vyšší evropskou mzdovou úroveň intenzivnější tvorbou přidané hodnoty. Hannover Messe ukazoval řešení. Továrna doby příští Na tiskové konferenci prezentovala Fraunhoferova společnost ústy svého prezidenta Prof. Dr. Raimunda Neugebauera oblasti a vztahy, které bude nutno vyřešit pro realizaci spolehlivě pracující továrny budoucnosti. Na prvém místě jde o množství dat, která bude nutno vhodným způsobem generovat, zpracovávat, využívat, předávat k využití dalším procesům, skladovat a v neposlední řadě chránit před zneužitím. Základní idea počítá s tím, že každý výrobek ponese s sebou data, která charakterizují jej i jeho historii. Předpokládá se vysoká individualizace výrobků a pokračující snižování sériovosti až po velikost jedna. Dále je zapotřebí vyvinout plně kompatibilní řídicí systémy pro vývoj, výrobní stroje, logistiku a odbyt; pro bezchybný průběh produkce musí být všechny kroky systému optimálně propojené pomocí výpočetní techniky. Uplatnění zde nalezne i metoda inteligentní předvídavé údržby, založená na vyhodnocování dat senzorů z kritických míst strojů. Nezbytnou podmínkou všech procesů musí být vysoká efektivnost využívání energie a zdrojů a pro realizaci je nezbytný odpovídající systém vzdělávání pracovníků. Že jsou tyto požadavky reálné a lze je postupně plnit, prokázalo prakticky předvedené propojení procesů návrhu, nákupu potřebných subdodávek, výroby, montáže a následujících logistických procesů u výrobce rozváděčových skříní, na němž se podílely firmy Eplan a Cideon, jako projektanti systému a dodavatelé softwaru, subdodavatel dílců firma Kiesling a výrobce rozváděčů firma Rittal. Výsledkem zavedení tohoto systému, mimo jiné pracujícího zhruba s půlmilionem dat, bylo snížení nákladů o 50 % i průběžné doby výrobků s minimální sériovostí. Dále byl jako demonstrační ukázka předváděn systém chytré továrny – Smart Factory – kde se zájemci mohli blíže seznámit s fungováním propojených procesů. Lehčí produkt y V rámci skupiny Výroba a subdodávky pro průmysl se prezentovaly možnosti výroby lehkých produktů. Vyrábět je znamená šetřit zdroje i energii. Značné rezervy existují u klasických kovových materiálů. Například komerční slévárny, zhotovující odlitky ze slitin hliníku či hořčíku, nabízely nejen dodávku kvalitních a komplikovaných odlitků, šetřících čas i náklady tím, že odpadá nutnost zhotovit požadovanou strukturu z více dílců nebo je eliminováno následné třískové opracování, ale zákazníkům současně nabízely optimalizaci jejich odlitků. Provedením detailní analýzy zatížení pomocí sofistikovaných výpočetních metod či principů bioniky se dosahují úspory v řádu desítek procent původní hmotnosti (obr. 2). Úsporu hmotnosti zajistí i promyšlené využívání nabízených komplikovaných hliníkových profilů, tuhých sendvičových desek nebo metalických pěnových materiálů. Při výrobě lehčích produktů jsou neodmyslitelné high-tech materiály na bázi plastů, neboť váha výsledného dílce je zhruba o 20–30 % menší oproti dílci zhotovenému z lehké slitiny. Nabízí je řada výrobců, pro nejrůznější technologie a způsoby použití; navíc vykazují některé zcela nové vlastnosti. Magnetorheologické elastomery jsou schopny plynule měnit tvrdost vlivem změny magnetického pole a jsou úspěšně využívané pro tlumiče vibrací, speciální ložiska, aktuátory a další aplikace. Nové nanokompozity vykazují specifické vlastnosti elektrostatické, teplotní a antibakteriální. Velmi zajímavé jsou ve Fraunhoferově institutu IST vyvinuté termochromní nanopovlaky, které mění svoji barvu podle teploty a mohou teplo buď pohlcovat nebo je vyzařovat. O bouřlivém rozvoji výroby, povrchových úprav a měřicích postupů na bázi nanotechnologií svědčí i to, že pod záštitou Spolkového ministerstva pro vzdělání a výzkum (BMBF) se prezentovalo více než 100 firem! Rozsáhlá je nabídka vysokovýkonných plastů, používaných pro vysoce namáhané dílce – například pro laminaci tlakem namáhaných dílců železničních podvozků (obr. 3) či uložení rotorů turbín. Na přání lze dodat speciální materiály, které svými parametry přesahují standardy DIN, např. v tepelněizolačních schopnostech, odolnosti proti namáhání v tlaku, stability za vysokých teplot či vysoké obrobitelnosti, která dovoluje zhotovení extrémně komplikovaných dílců. Rozšiřuje se nabídka práškových materiálů, určených pro zpracování aditivními technologiemi, a to od práškových kovů přes kompozitní materiály, vyztužené uhlíkovými či skleněnými vlákny, keramiku na bázi Al2O3 nebo ZrO2 až po plastové materiály pro rozlišení 15 μm, které dovolují zhotovení velmi jemných a přesných struktur. Nabídka těchto surovin je doprovázena nabídkou odpovídajících technologií, resp. strojů, které jsou schopny plně využít potenciálu zpracovávaného prášku; objevily se již první 3D tiskárny pro aditivní zhotovování dílců z vláknových kompozit (Fraunhofer Institut ICT). Velkou výzvou je však stále požadavek na opakovatelnost dosažení rozměrů i kvality zhotovovaných dílců, která je podmínkou jejich spolehlivé sériové výroby. Zcela specifickou skupinu tvoří kompozity – materiály se skleněnými, uhlíkovými nebo aramidovými či jinými syntetickými vlákny (obr. 4), které jsou v jednom či více směrech a v rozličné hustotě uloženy v plastové matrici. Většinou se nabízejí jako hotové polotovary ve tvaru desek či trubek, určené k dokončení mechanickým opracováním nebo jako prepregy, tkaniny nebo pásy, impregnované částečně vytvrzenou fenolovou či epoxidovou pryskyřicí. U odběratele se tyto tvárné polotovary vkládají zastudena do tvarové formy a vlivem tlaku a tepla se vytvrzují pro získání požadovaných vlastností (obr. 5). Dodavatelé mají v běžné nabídce desítky až stovky druhů kompozit (např. firma Lange+ Ritter GmbH, Haufler Composites GmbH, Owens Corning LLC aj.). V případě, že by ani takový výběr zákazníka neuspokojil, je možné se dohodnout na dodávce atypického druhu – například hybridního, s vlákny různého druhu nebo kompozitu s vyšším stupněm tvarovatelnosti tkaniny apod. Pro místní zesílení struktury se nabízejí kompozitové pásy nebo záplaty (Cevotec GmbH). Nastupující technologi e Takových technologií, které zajistí menší hmotnost plastového dílce, jeho snazší opracování nebo jeho nové vlastnosti, se prezentovala celá řada. Mezi nejzajímavější patřil cílený způsob změny tepelné pohltivosti venkovních panelů budov, který využívá tvarové paměti kovových prvků a změnu jejich tvaru vlivem dopadajících slunečních paprsků. Tyto prvky jsou integrovány do skleněné fasády a mohou tak měnit intenzitu osvětlení vnitřních prostor objektu či následně měnit intenzitu vytápění – výsledkem je úspora energie. Nové materiály s vysokým stupněm tvarové paměti se využívají jako nákladově výhodné termické aktory, tlumiče či pružné elementy s nastavitelnou tuhostí. Fraunhoferův institut IWU předvedl vyrovnání opotřebení v kuličkovém šroubu pomocí aktorů s prvky tvarové paměti, které dosahují konstantního předpětí v kuličkovém šroubu bez ohledu na opotřebení (obr. 6). Nabízí využití technologie plazmatu či tepelných nástřiků pro modifikaci povrchu či zhotovování funkčních povlaků; cílem je dosažení nových vlastností zhotovovaného dílce; rozšiřuje se nabídka laserových technologií pro mikro- a nanostrukturování povrchů. Ing. Petr Borovan,
