Společnost CompoTech PLUS z jihočeské Sušice přivezla do Milána výrazně rozšířené portfolio kompozitních součástí pro obráběcí stroje. K vidění zde byla vřetena, určená pro evropské i japonské stroje, držák nástrojů, energeticky úsporné upínání, vřeteník i elektrovřeteno. Stánek společnosti CompoTech PLUS na EMO byl laděn stylově do barvy grafituExpozice CompoTechu je v posledních letech mimořádnou atrakcí velkých světových veletrhů, která vzbuzuje zájem především u stavitelů a konstruktérů obráběcích strojů. Není divu, poněvadž prezentované komponenty z uhlíkovo-grafitového kompozitu nabízejí zcela nové možnosti. Vykazují totiž mnohem nižší hmotnost, větší útlum a vysokou dynamickou tuhost. Kompozitní technologie, které Compo- Tech původně vyvinul pro jiné aplikace, se úspěšně aplikuje v oboru konstrukce obráběcích strojů již od roku 2005 a dnes je již také patentovaná. Nejvíce se uplatňuje u dynamicky zatěžovaných částí strojů, jako jsou portálové nosníky, osa Z nebo vřetenové nosníky. Kromě těchto velkých částí strojů je ale úspěšně využívaná i u menších komponent, jako jsou hlavy obráběcích vřeten, hřídele vřeten, držáky nástrojů apod. VŘETENA A JEJICH HŘÍDELE Zvláště markantní jsou dosažené efekty u kinematických částí stroje, kde takto výrazné snížení jejich hmotnosti vede k rovněž podstatnému snížení energie, která je potřebná k tomu, aby se uvedly do pohybu. Pokud hovoříme o pohyblivých komponentách, tak máme na mysli v prvé řadě vřetena, která jsou srdcem každého stroje. A u vřeten pak zvláště jejich hřídele, které se pohybují nejvíce. Hřídel vřetene vyrobená z uhlíkovo-grafitového kompozitu dokáže nejen odstranit z hlavy stroje kritickou zátěž, vykazuje rovněž nulovou tepelnou roztažnost, vysokou dynamickou tuhost a nižší vibrace. Příkladem této úspěšné aplikace je společný projekt s japonskou společností FUKUDA. Přímo tuto konkrétní hřídel si mohli návštěvníci veletrhu EMO prohlédnout na vlastní oči. Stejně tak dobrých výsledků dosáhlo i testování kompozitní hřídele elektrovřetene, kde bylo dosaženo 10krát nižší teplotní roztažnosti než u oceli, 5krát lepší útlum, 3krát nižší hmotnost při stejné tuhosti v ohybu. Je logické, že je-li vřeteno vyrobené z kompozitu až čtyřikrát lehčí než konvenční ocelové, vyvíjí také minimálně 4krát nižší tlak na ložiska. To pak v důsledku mění v podstatě celé fyzikální základy konstrukce obráběcího stroje, včetně tepelné výměny apod. Podstatné je také usnadnění manipulace s jednotlivými komponentami, a tím i instalace celého stroje. V případě některých velkých dílů už není k manipulaci potřeba jeřáb a zajímavé je i snížení zátěže podlahy apod. LETOS JIŽ SÉRIOVÉ VÝROBKY Společnost CompoTech vystavovala na EMO po čtvrté. Poprvé právě na EMO Miláno v roce 2009 v malém stánku plném malých vzorků, převážně z jiných oborů a aplikací. V roce 2011 vystavila první výzkumné prototypy, například vřeteník, který vzniknul ve spolupráci s VCSVTT ČVUT. V roce 2013 byly ve znamení prvních předsériových prototypů pro konkrétní zákazníky a konečně na letošním EMO byly na stánku prezentovány již sériové výrobky. Společnost CompoTech tím chce odborné veřejnosti ukázat, že její strategie aplikace kompozitních materiálů do oboru stavby strojů je správná. CompoTech přivezl letos do Milána ucelenou a komplexní sestavu komponentMezi největší kusy, vystavené na stánku, patřily nosníky strojů na řezání laserem, které společnost CompoTech dodává dvěma odběratelům, včetně předního světového výrobce Prima Industry z Itálie. Aplikace kompozitu do příčníků strojů na řezání laserem, které mají vysokou dynamiku pohybu, přináší především zvýšení produktivity a přesnosti řezu díky celkovému zvýšení dynamické tuhosti. Další vystavenou aplikací je příčník pro norskou firmu Esko, která má svůj závod v Brně. Zadání zde bylo nahradit příčník z hliníku kompozitovým řešením tak, aby byly zachovány rozměry profilu a mohlo se použít stávající řešení vozíku a osy z a zároveň prodloužit nosník a zvětšit pracovní plochu stroje. Díky větší tuhosti a menší hustotě kompozitového nosníku se podařilo prodloužit nosník o více než 30 % a vznikl tak víceméně nový stroj. ENERGETICKY ÚSPORNÉ UPÍNÁNÍ Jako příklad menšího typu komponenty vyrobené z uhlíkovo-grafitového kompozitu CompoTech vystavil v Miláně energeticky úsporné upínací pouzdro, realizované ve spolupráci se společností EMUGE FRANKEN. Cílem bylo minimalizovat odstředivý efekt a stabilizovat upínací sílu. Násobné testy tohoto prototypu prokázaly výrazné snížení vrcholové energie a vyšší akceleraci. VYSOKORYCHLOSTNÍ PORTÁLOVÝ STROJ Aby byl CompoTech schopen předvádět kompletní řešení na celém stroji, postavil si svůj vlastní tříosý obráběcí stroj, který je opravdu celý složený z uhlíkovo-grafitových kompozitů. Náklady na stavbu tohoto stroje se vyšplhaly asi na 1,6násobek ceny ocelové konstrukce. Přitom ale má tento stroj opravdu vysoký výkon a o celých 45 % nižší spotřebu energie. POUŽITÝ MATERIÁL Většina zmíněných komponent je vyrobena z ultravysokomodulových vláken a epoxidové pryskyřice. Jedná se o vlákna typu PITCH, která vznikají rafinací dehtu. Vlákna, která se „vytáhnou“ z vyčištěného dehtu, se poté karbonizují. Pro tato vlákna je typický vysoký modul pružnosti, který dosahuje až 960 GPa. Vlákna společnost CompoTech nakupuje od japonské firmy Nippon Graphite Fiber Corporation, která patří spolu s další japonskou firmou Mitsubishi Plastics mezi dva největší výrobce grafitových vláken na světě. Fyzikální vlastnosti jednotlivých materiálů, jako je tuhost – modul pružnosti, si mohl každý návštěvník stánku vyzkoušet vlastníma rukama. Rozdíl mezi ocelí a kompozitem je opravdu markantníVlákna se skládají na navíjecích strojích buď do plošných vrstev s různou orientací a do různých tvarů, především uzavřených, nebo tam, kde je potřeba vyplnit velké objemy materiálu, se použije technologie 3Dc – Three Dimensional Cellular Composite. 3Dc je patentovaný silný kompozit vytvořený z buněk grafitového karbonového vlákna obklopeného standardním karbonovým vláknem. Grafitové karbonové vlákno má vysokou tuhost – modul pružnosti dosahuje až 900 GPa. Kompozit se vyrábí tak, že se asi 60 objemových % vláken smíchá se 40 % pryskyřice. Tím se ovšem modul pružnosti sníží asi na 400 GPa (v jednom směru), což je asi dvojnásobek tuhosti oceli. Podstatné ale je, že takto vyrobená komponenta je asi čtyřikrát lehčí než ocelová. Aby se ještě více zlepšil útlum (a to až 20krát), ke kompozitu se přidává speciální materiál, což je směs gumy a pryskyřice. Tím se současně vylepší i stabilita řezu a další parametry. Kompozity mají bezesporu velkou budoucnost ve většině konstrukčních činností (velký boom v současnosti prožívají z kompozitů vyrobené automobily) a tedy samozřejmě i v konstrukci obráběcích strojů. Česká společnost CompoTech PLUS v tomto směru doslova předběhla dobu. To, že se vydala správným směrem, dokládá obrovský zájem o její technologie po celém světě. Myslím, že není mnoho ryze českých firem, které by si dokázaly vybudovat ve světě takovéto jméno. A pozitivní rovněž je, že už o tyto nové technologie začínají jevit zájem také čeští výrobci obráběcích strojů. Nové společné projekty, prezentované letos na EMO v Miláně, jsou toho jasným důkazem. Andrea Cejnarová
